TTS443電阻點焊數值模擬及組織性能研究.pdf

1、TTS443鐵素體不銹鋼由于其鎳元素含量低，價格低廉同時具有良好的力學性能及耐蝕性能，被廣泛應用于交通運輸、電梯裝飾、廚房用具、保溫水箱等各個領域。但是，由于 TTS443鐵素體不銹鋼焊接過程中熱影響區(qū)晶粒長大導致焊接接頭性能急劇下降，一定程度上，限制了TT443鋼的推廣。而在實際生產過程中，特別是在汽車的一些重要部件上，大多都是通過薄板的電阻點焊制造完成的。因此，研究鐵素體不銹鋼薄板結構的電阻點焊過程，對于TTS443鋼的推廣使用，具

2、有非常重要的意義。
　　本文針對經濟型鐵素體不銹鋼 TTS443電阻點焊接頭的組織與性能進行了研究。通過限元模擬獲得點焊焊接接頭的溫度場，進而結合平衡相圖對接頭顯微組織特征、晶粒長大規(guī)律及析出相影響進行了研究。在此基礎上，研究了不同熱輸入對電阻點焊焊接接頭的焊核尺寸、顯微組織特征及力學性能的影響。
　　采用ABAQUS有限元軟件對TTS443鐵素體不銹鋼薄板點焊的焊接過程進行有限元分析，建立TTS443鐵素體不銹鋼電阻點焊模

3、型，實現了熱-電-力三場的直接耦合計算，獲得了焊接接頭的溫度場及電流密度分布。通過對實際焊點試樣熔核形狀與尺寸進行檢測對比，驗證了所建點焊模型的合理性和模擬結果的準確性。
　　模型直接耦合了熱-電-力三場，對熱-電-力三場進行同時計算，實現了對點焊過程中涉及到的熱、電和機械現象之間的強相互作用的準確表述。模型充分考慮到了溫度相關的材料特性和接觸界面熱-電-力三場交互作用。
　　在數值計算結果準確性得到保證的基礎上，揭示了點焊

4、過程中電流密度以及接頭溫度場分布的變化規(guī)律，探討了電阻點焊熔核形成過程。結合實際試驗結果對電阻點焊接頭的顯微組織、晶粒長大行為、析出相（TiN)對晶粒長大機制進行了深入分析。
　　采用四組不同熱輸入，焊接功率分別為3.2kVA、4.8kVA、6.4kVA和8.0kVA制備焊接接頭。計算出不同熱輸入條件下的焊核直徑分別為1.68mm、2.74mm、3.44mm、3.93mm；根據晶粒長大公式與焊接熱影響區(qū)的焊接熱循環(huán)曲線，計算出了不

5、同熱輸入下的熱影響區(qū)晶粒尺寸分別為：50.13μm、56.15μm、64.75μm、72.27μm。
　　力學試驗結果表明，電阻點焊焊接接頭焊核、焊接熱影響區(qū)硬度隨著焊接熱輸入的增大有所增大。焊接熱輸入通過影響焊核尺寸對 TTS443鋼電阻點焊接頭的力學性能影響較大，具體體現在峰值載荷、斷裂吸收能以及斷裂形式。隨焊接熱輸入的增加，點焊接頭峰值載荷和斷裂吸收能均增大，焊接接頭斷裂形式由界面斷裂轉變?yōu)榘纬鰯嗔选：附訜彷斎霝?.4kVA