5A06铝合金电阻点焊接头组织及力学性能的研究

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相比于钢等材料来说,铝合金材料具有密度低,重量轻,比强度高,资源丰富,旋转扭矩小,耐腐蚀性好,生产成本低等一系列优点。随着近年来对轻量化结构需求的不断增加,在汽车制造等领域使用铝合金材料来代替钢铁材料已成为不可避免的趋势。但铝合金由于其焊接性较差而限制了其使用范围。因此铝合金的焊接技术便成为铝合金材料能否广泛应用的关键技术之一。目前针对5A06铝合金薄板电阻点焊接头性能的研究报道相对较少。所以本文以1mm厚5A06铝合金板材作为研究对象,详细的研究了电极压力、焊接电流和焊接时间对5A06铝合金电阻点焊接头性能、断裂形式及接头中第二相的影响规律。试验结果表明:5A06铝合金电阻点焊接头主要有两种断裂形式,分别是纽扣式断裂和结合面断裂。当焊接电流过小(小于23k A)时点焊接头易发生结合面断裂。发生结合面断裂时,断口齐整有金属光泽,其最大抗剪力远达不到设计要求,所以应尽量避免结合面断裂的出现。当发生纽扣式断裂时,断裂主要是沿着热影响区或母材发生的,并且在始断位置能够观察到明显的撕裂棱。当电极压力从2.8k N到3.3k N再到3.8k N、焊接电流从23k A到24k A再到25k A、焊接时间从130ms到140ms再到150ms不断增加时,点焊接头熔核中等轴晶区的范围、接头的最大抗剪力、熔核直径(除电极压力的变化外)及接头中的第二相颗粒数均呈现先增大后减小趋势,接头显微硬度呈先减小后增大再减小趋势,当电极压力变化时,其熔核直径呈逐渐减小趋势。在焊接前后的XRD衍射图谱中未见有新的衍射峰出现,表明焊接前后没有新相产生。
中文摘要第3-4页
ABSTRACT第4-5页
第一章 绪论第9-21页
    1.1 研究背景及意义第9-11页
    1.2 铝合金的发展概况第11-13页
        1.2.1 常见铝合金概述第11-12页
        1.2.2 新型铝合金的发展趋势第12-13页
        1.2.3 铝合金加工技术的发展第13页
    1.3 铝合金材料的焊接性及焊接研究现状第13-14页
    1.4 铝合金材料的焊接研究现状第14-19页
        1.4.1 搅拌摩擦焊第14-15页
        1.4.2 激光焊第15-17页
        1.4.3 电子束焊第17-18页
        1.4.4 电阻点焊第18-19页
    1.5 本文的研究内容第19-21页
第二章 试验材料及方法第21-31页
    2.1 试验材料第21页
    2.2 5A06铝合金焊接工艺试验第21-25页
        2.2.1 电阻点焊第21-24页
        2.2.2 工艺方法的选择第24-25页
    2.3 接头显微组织观察及相成分分析第25-28页
        2.3.1 金相显微组织分析第25-27页
        2.3.2 拉伸断口扫描电镜分析第27页
        2.3.3 焊接接头XRD分析第27-28页
    2.4 力学性能测试第28-31页
        2.4.1 室温拉剪试验第28-29页
        2.4.2 显微硬度测试第29-31页
第三章 5A06铝合金电阻点焊接头的断裂行为及缺陷分析第31-41页
    3.1 5A06铝合金电阻点焊接头的断裂特点第31-34页
        3.1.1 结合面断裂形式第31-32页
        3.1.2 纽扣式断裂形式第32-34页
    3.2 5A06铝合金电阻点焊缺陷第34-40页
        3.2.1 未熔合缺陷第34-35页
        3.2.2 飞溅缺陷第35-36页
        3.2.3 结合线伸入缺陷第36-38页
        3.2.4 缩孔缺陷第38-39页
        3.2.5 裂纹缺陷第39-40页
    3.3 本章小结第40-41页
第四章 焊接参数对5A06铝合金电阻点焊接头组织的影响第41-57页
    4.1 铝合金点焊接头组织第41-42页
    4.2 电极压力对5A06铝合金电阻点焊接头组织的影响第42-47页
        4.2.1 电极压力对显微组织的影响第42-44页
        4.2.2 不同电极压力下点焊接头组织的SEM和XRD分析第44-47页
    4.3 焊接电流对5A06铝合金电阻点焊接头组织的影响第47-51页
        4.3.1 焊接电流对显微组织的影响第47-49页
        4.3.2 不同焊接电流下点焊接头组织的SEM和XRD分析第49-51页
    4.4 焊接时间对5A06铝合金电阻点焊接头组织的影响第51-55页
        4.4.1 焊接时间对显微组织的影响第51-53页
        4.4.2 不同焊接时间下点焊接头组织的SEM和XRD分析第53-55页
    4.5 本章小结第55-57页
第五章 焊接参数对5A06铝合金点焊接头力学性能的影响第57-67页
    5.1 电极压力对点焊接头力学性能的影响第57-60页
        5.1.1 电极压力对接头显微硬度的影响第57-58页
        5.1.2 电极压力对接头最大抗剪力和熔核直径的影响第58-59页
        5.1.3 电极压力对5A06铝合金点焊接头断口形貌及断裂形式的影响第59-60页
    5.2 焊接电流对点焊接头力学性能的影响第60-63页
        5.2.1 焊接电流对接头显微硬度的影响第60-61页
        5.2.2 焊接电流对接头最大抗剪力和熔核直径的影响第61-62页
        5.2.3 焊接电流对5A06铝合金点焊接头断口形及貌断裂形式的影响第62-63页
    5.3 焊接时间对点焊接头力学性能的影响第63-66页
        5.3.1 焊接时间对接头显微硬度的影响第63-64页
        5.3.2 焊接时间对接头最大抗剪力和熔核直径的影响第64-65页
        5.3.3 焊接时间对5A06铝合金点焊接头断口形貌及断裂形式的影响第65-66页
    5.4 本章小结第66-67页
第六章 结论第67-69页
参考文献第69-73页
致谢第73-75页
攻读学位期间发表的学术论文第75页
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