鎂合金電阻點焊的數值模擬.pdf

1、鎂合金具有低密度、高比強度、高比剛度，良好的阻尼減振性、導熱性、可切削加工性和可回收性等特點，在航空航天、交通運輸與電子工業(yè)等領域有著重要的應用價值。由于鎂合金導電性能好，導熱性能強且氧化物熔點高，因此點焊性能差。對鎂合金電阻點焊過程的模擬分析有助于確定鎂合金點焊的合理工藝規(guī)范，有效減少飛濺等缺陷的發(fā)生幾率。
　　本文以1.2mm厚的AZ31鎂合金為研究對象，利用有限元軟件ANSYS對鎂合金電阻點焊過程熱、電耦合模型進行分析，分別

2、分析了點焊各主要工藝規(guī)范參數變化對鎂合金點焊溫度場的影響并通過實驗進行驗證。對鎂合金多點焊中的分流現象進行模擬，分析鎂合金多點焊焊點間距對分流電流大小和熔核尺寸的影響，為實現鎂合金點焊工藝參數優(yōu)化和焊點間距的合理制定奠定基礎。
　　首先通過伏安法對鎂合金點焊的接觸電阻進行測量與計算，之后對鎂合金點焊通電加熱階段的溫度分布進行了模擬分析。在通電加熱開始時，工件貼合面部位的溫度率先升高，在接近0.12s時工件內部熔化并形成熔核，隨著時

3、間的增加熔核逐漸增大，最終在工件內部形成沿貼合面對稱的橢圓形熔核。
　　采用相同模擬方法分析了三個主要工藝參數的變化對點焊溫度場的影響規(guī)律。分析結果表明：隨著焊接電流增加，熔核直徑和焊透率均增加；通電時間對熔核尺寸的影響與焊接電流類似但影響程度較弱；隨著電極壓力的增加，熔核直徑變化不大，而焊透率顯著下降。
　　采用二維模型對鎂合金多點焊過程的溫度場進行模擬，改變點焊間距對分流情況進行分析。分析結果表明：隨著焊點間距的增加，鎂

4、合金點焊分流逐漸減少，對熔核尺寸的影響減小；鎂合金多點焊中的焊點間距應不小于13mm，否則應根據實際情況做適當熱量補償。
　　采用與模擬一致的工藝參數對鎂合金板材分別進行點焊實驗，制取接頭低倍金相照片，測量熔核直徑和焊透率。實驗結果與模擬情況吻合良好，驗證了模擬方法的合理性及模擬結果的準確性。
　　為驗證多點焊模擬方法的普遍性、不同材料多點焊分流影響的差異性，采用相同方法對低碳鋼多點焊的分流傾向進行了模擬與實驗驗證，結果表明