含镍中间层铍青铜微电阻点焊接头形成机理

采用微电阻点焊对0.1 mm厚铍青铜薄片加入0.05 mm的镍中间层进行了搭接点焊,通过拉剪试验、光学显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究了镍中间层对超薄铍青铜微电阻点焊接头形成过程和接头强度的影响. 结果表明,含镍中间层的超薄铍青铜微电阻点焊接头主要包括钎焊连接和熔化-钎焊混合连接机制. 其形成过程会经历铜合金润湿铺展、元素扩散、镍铜界面反应和金属凝固四个过程. 在这两种接头中,钎焊连接接头断裂方式为沿结合面断裂,熔化-钎焊连接接头断裂方式为纽扣断裂,断口都呈现韧性断裂与脆性断裂混合特征.     

铍青铜薄片微电阻点焊工艺及接头组织性能研究

采用微电阻焊接方法对100μm厚时效态铍青铜进行搭接点焊,依据接头的抗拉剪力对微电阻点焊工艺进行了优化,并分析了焊接接头的组织形貌特征。结果表明,当焊接电流为3.0 k A、电极压力为180 N、焊接时间为30ms时,接头强度最大,抗拉剪力为107.05 N。焊接电流是影响接头性能的主要因素,焊接接头熔核区由等轴树枝晶和柱状树枝晶组成,随着电流增加,焊核中心组织变粗。     

铍青铜微电阻点焊分流现象分析

采用微电阻点焊方法对0.1 mm厚铍青铜薄片进行了焊接,分析了分流对点焊接头力学性能、熔核尺寸和显微组织的影响规律。结果表明:随着焊点间距增大,分流逐渐减小,接头抗拉剪力和熔核尺寸逐渐增大,当两焊点间距大于15 mm时,几乎不存在分流现象。当以等间距为12 mm顺序点焊时,随着焊点个数的增多,点焊接头抗拉剪力逐渐下降;当从5 mm连续增大距离且顺序点焊时,随着焊点个数的增多,分流现象减小,接头力学性能逐渐升高,最后接头抗拉剪力基本与单点焊相同。分流较大的情况下,焊接接头热影响区为等轴枝晶和胞状晶,熔核底部为细小的等轴枝晶和少量柱状枝晶。     

焊前热处理对铍青铜微电阻点焊接头性能的影响

采用微电阻点焊方法成功实现0.1 mm厚铍青铜薄片的连接,研究铍青铜焊前固溶处理(固溶态)和固溶再时效处理(时效态)对搭接接头力学性能和显微组织的影响。结果表明:铍青铜经不同热处理后,时效态接头的抗拉剪力明显高于固溶态的。固溶态铍青铜接头的最大平均抗拉剪力为60.54 N时,熔核由较小的胞状晶、较大的等轴枝晶和柱状枝晶组成;时效态接头最大平均抗拉剪力为137.28 N时,熔核由较大的胞状晶和均匀细小的等轴晶组成。在相同工艺参数下,时效态接头获得的热输入量约为固溶态接头的1.73倍。     

基于中间层的铝合金/钢电阻点焊

以AlSi12为中间层对A6061铝合金与Q235低碳钢进行了电阻点焊,分析了界面区金属间化合物层形貌及分布等微观组织结构特征,探讨了焊接电流、焊接时间与电极压力对接头熔核尺寸和抗剪力的影响。结果表明:接头熔核直径、抗剪力随焊接电流、焊接时间的增加而增加,随电极压力的增大而降低,所得接头抗剪力达到4.87 kN,中间过渡层的使用起到了抑制界面金属间化合物生长的效果。     

铜/镀镍钢薄片微电阻点焊接头组织性能研究

采用微电阻点焊实现了0.2 mm厚的铜薄片和0.3 mm厚的镀镍钢片的连接,使用光学显微镜、SEM、EDS等方法对接头组织性能进行了研究。结果表明,焊接电流为2.3 k A时,接头处无法形成一个整体熔核,在镀镍钢和铜薄片界面出现少量月牙型组织;焊接电流增大到2.9 k A时,在镀镍钢熔核区的两端出现漩涡状组织,在焊核中心镀镍钢与铜交界处出现钳子结构,钳子结构外层存在镀层镍;焊接电流为3.5 k A时,形成了倒三角形的熔核,熔核中心可见明显的漩涡状组织。接头抗拉剪力随焊接电流增加而增加,焊接电流为3.5 k A时接头抗拉剪力最大。熔核处显微硬度最大,镀镍钢片热影响区的显微硬度约250 HV左右,而形成熔核时由于析出热量过大导致铜侧热影响区晶粒粗大,硬度降低,硬度仅在75 HV左右。     

基于Ni中间层的钛与不锈钢电阻点焊

以100μm厚的Ni箔为中间层对钛与不锈钢进行了电阻点焊,观察并分析了接头熔核区域的组织特征,研究了焊接参数对Ti/Ni/SUS304接头熔核尺寸和抗剪力的影响。结果表明:在熔核端部外侧界面区Ti侧形成了(α-Ti)和Ti_2Ni相,靠近Ni侧形成了Ti Ni化合物;而在熔核区域的Ti侧、不锈钢侧和熔核内部分别观察到了(α-Ti)+TiFe层、(Fe)+TiFe_2层和TiFe+TiFe_2混合物;焊接接头的抗剪力随焊接电流、焊接时间、电极压力的增大呈先增大后降低的变化趋势,所得接头最大抗剪力约为5.62 kN。     

基于铌中间层的钛与低碳钢的电阻点焊

以0.1 mm厚的铌箔为中间层对钛与低碳钢Q235进行了点焊,观察了接头熔核区域的显微组织特征,探讨了焊接电流对接头熔核直径和抗剪力的影响。试验结果表明,焊接电流大于8 kA时中间层铌在焊接中发生溶断,接头熔核区域组织主要由Fe-Ti金属间化合物构成;铌不发生溶断时接头熔核区域组织主要由Fe-Nb化合物与固溶体组成。接头抗剪力随焊接电流的增大呈先增大后降低的变化趋势,焊接电流为7 kA时接头抗剪力最大,约为4.7 kN。     

电源控制模式对镍片微电阻点焊过程的影响

恒流控制模式是电阻焊电源最主要的控制模式,然而该模式在焊接初期能量输入较大,易导致不良焊接现象的发生与能量的浪费。为解决这一问题,文中以薄镍片为焊接对象,研究不同电源控制模式对接头形成过程、接头性能和过程能耗的影响。以抗剪强度作为焊点质量评价指标,采用正交试验研究工艺参数对接头抗剪强度的影响,并获得恒压、恒流和恒功率控制模式下的最优焊接工艺参数;对比研究不同模式下最优焊接工艺参数条件下试样的抗剪强度、熔核尺寸、接头形貌、动态电阻和能量消耗。结果表明,恒流、恒压和恒功率模式下均可获得抗剪强度、表面形貌和熔核尺寸相近的焊接接头,接头形成过程物理特征也相似;然而,恒压控制模式下焊接过程能耗仅为23.73 J,远小于恒流和恒功率模式的过程能耗,在实际生产中具有明显优势。创新点：采用正交试验方法研究了不同电源控制模式下工艺参数对薄镍片微电阻点焊接头性能的影响规律,基于焊接过程电特性曲线对比分析了不同电源控制模式下熔核形成过程,通过焊接过程能耗计算,发现在获得相近接头性能的前提下恒电压控制模式下焊接过程持续时间更短、能耗更低。     

镀层厚度对镀金镍片微电阻点焊接头性能的影响

本文采用微电阻点焊对厚度0.1mm的纯镍及镀层厚度为1μm、3μm、5μm的镀金镍片进行了连接,利用电子万能材料试验机、光学显微镜等设备进行性能检测和组织分析,研究了镀层厚度对接头强度的影响,并详细分析了不同镀层厚度条件下的焊核特征。研究结果表明：镀层可提高接头强度;在相同的焊接工艺条件下,随着镀层厚度的增加,接头强度增加;镀层材料使得接头区的组织特征发生变化。镀金镍片的熔化区内,晶粒为方向性强的粗大柱状晶,结合面上存在明显的分界线,而无镀层镍片的焊核区内,晶粒无明显方向性,结合面上不存在分界线。     

中间层铜对铝/钢电阻点焊接头性能的影响

研究中间加厚度为50μm的铜箔对6061-T6铝合金与TRIP980高强钢异种金属电阻点焊组织与性能的影响。结果表明:采用厚度为50μm铜中间层,点焊接头主要由两部分组成,分别为熔核区与界面区,实质为熔-钎焊特征。当预热电流为8kA、预热时间为20cycle、焊接电流为16kA、焊接时间为15cycle、电极压力2.7kN时,接头拉伸力达到最大值为4.32kN,为纽扣断裂,较之未加铜片拉伸力提高约14%,且塑韧性提高。     

中间层铜对铝/钢电阻点焊接头性能的影响

研究中间加厚度为50μm的铜箔对6061-T6铝合金与TRIP980高强钢异种金属电阻点焊组织与性能的影响。结果表明:采用厚度为50μm铜中间层,点焊接头主要由两部分组成,分别为熔核区与界面区,实质为熔-钎焊特征。当预热电流为8kA、预热时间为20cycle、焊接电流为16kA、焊接时间为15cycle、电极压力2.7kN时,接头拉伸力达到最大值为4.32kN,为纽扣断裂,较之未加铜片拉伸力提高约14%,且塑韧性提高。     

基于Ti中间层的AZ31镁合金/6061铝合金电阻点焊研究

通过添加钛箔中间层,研究了镁/铝合金异种金属电阻搭接接头的微观组织与力学性能。研究结果表明,添加0.2mm厚度钛箔中间层可以大幅提高镁/铝异种金属电阻点焊接头的结合强度,接头的最大拉剪力随焊接电流的增大先增大后减小;当焊接电流为14kA时,最大拉剪力达到最大为2.2kN。铝钛界面处有TiAl₃生成,接头断裂在镁侧热影响区上,经过换算接头的剪切强度能够达到156MPa。通过SEM和EDS分析,添加钛中间层阻断了镁合金和铝合金的相互扩散,钛中间层阻碍了Mg-Al金属间化合物的生成,从而大大提高接头的结合强度。     

弹簧钢电阻点焊

分析了弹簧钢电阻点焊接头常见缺陷类型，形貌，成因及危害，提出通过采用增大电极压力，调制焊接电流脉冲和随机多脉冲回火热处理等工艺措施，可获得优质点焊接头，这就为钢质弹性件的以焊代铆指出方向。     

采用Ni中间层的5052铝合金/DP600车用钢电阻点焊研究

采用Ni做中间层实现了5052铝合金和DP600车用钢的电阻点焊连接,借助扫描电镜和拉伸-剪切实验对接头界面组织和连接强度进行了表征和评价。结果表明,在点焊过程中,Ni中间层未发生熔化,完全阻隔了铝合金和钢母材之间的冶金反应。在铝合金/中间层界面,生成了Al3Ni金属间化合物层,冶金结合良好。在Ni中间层/钢界面,主要通过固态扩散形成Fe-Ni固溶体实现连接,但存在大量的未焊合区。随着焊接电流增大,未焊合区面积逐渐减少。接头连接强度随焊接电流增大而显著提升,在焊接电流11 kA时接头最大载荷达到4.3 kN。     

不锈钢的电阻点焊

对不同厚度及种类冷轧和热轧不锈钢进行了点焊性能试验,重点探讨了马氏体、铁素体不锈钢的点焊可焊性,从微观金相组织和接头硬度分布的两个角度分析了马氏体、铁素体不锈钢的点焊过程,并经大量试验提出了提高马氏体、铁素体不锈钢点焊接头抗剪强度的有效方法。     

基于田口法的钛合金微电阻点焊焊接参数优化

为了获取最优的钛合金点焊接头性能,选取了焊接时间、焊接电流和电极压力为影响焊点性能的工艺参数,对厚度为0.4 mm的TC2钛合金进行焊接试验. 以焊点熔核直径、焊点拉剪试验中的最大拉剪力、最大位移值与失效能量值作为表征焊点性能优劣的指标. 采用灰色关联分析将多个表征焊点性能的指标转换为一个综合评判焊点质量的灰色综合关联度. 通过方差分析获得了使焊点质量达到最优的焊接工艺参数组合. 结果表明,综合利用灰色关联分析法与田口试验法优化微电阻点焊焊点质量的方法是有效的,可以应用于实际生产中.     

电阻点焊质量监测

电阻点焊质量监测作为一种无损质量检测方法,近年来受到了国内外学术界的广泛关注。阐述了电阻点焊质量监测系统的结构与组成,详细介绍常用的检测信号及其传感器,总结传感器、监测方法及监测系统的最新成果和发展趋势。     

数学化电阻点焊控制器

根据电阻点焊的控制要求,设计了基于微处理器技术的数字化点焊控制器。控制器基于PHILIPS的80C552单片机设计,具有焊接程序控制、焊接电流波形调制、故障诊断等功能;控制器提供了基于LCD显示与键盘输入的数字化参数设置界面对控制器的可靠性设计进行了分析,采取了硬件和软件的抗干扰措施。试验证明设计的点焊数字控制器具有良好的动态特性。     

CuAlMn形状记忆合金的电阻点焊

采用金相观察、X射线衍射、显微硬度测试等方法研究了CuAlMn形状记忆合金的电阻点焊焊接接头的显微组织、记忆恢复率等性能.试验结果表明:焊后的CuAlMn形状记忆合金焊缝以柱状晶为主,与母材相比,物相和显微硬度只有微小的变化;采用电阻点焊方法焊接CuAlMn形状记忆合金,焊后的形状记忆恢复率达到了母材的80%以上.