焊接專業(yè)畢業(yè)論文

LF21防銹鋁電阻焊接工藝及接頭性能研究1.緒論1.1序言1.2鋁合金1.2.1鋁合金的概況電阻焊屬于電阻熱的焊接。它是運用電流通過工件及焊接接觸面間所產(chǎn)生的電阻熱，將焊件加熱至塑性或局部熔化狀態(tài)，再施加壓力形成焊接接頭的焊接措施。電阻焊分為點焊、縫焊和對焊3種形式。（1）點焊：將焊件壓緊在兩個柱狀電極之間，通電加熱，使焊件在接觸處熔化形成熔核，然后斷電，并在壓力下凝固結(jié)晶，形成組織致密的焊點。點焊合用于焊接4mm如下的薄板(搭接)和鋼筋，廣泛用于汽車、飛機、電子、儀表和平常生活用品的生產(chǎn)。（2）縫焊：縫焊與點焊相似，所不一樣的是用旋轉(zhuǎn)的盤狀電極替代柱狀電極。疊合的工件在圓盤間受壓通電，并隨圓盤的轉(zhuǎn)動而送進，形成持續(xù)焊縫?？p焊合適于焊接厚度在3mm如下的薄板搭接，重要應用于生產(chǎn)密封性容器和管道等。（3）對焊：根據(jù)焊接工藝過程不一樣，對焊可分為電阻對焊和閃光對焊。1）電阻對焊焊接過程是先施加頂鍛壓力(10～15MPa)，使工件接頭緊密接觸，通電加熱至塑性狀態(tài)，然后施加頂鍛壓力(30～50MPa)，同步斷電，使焊件接觸處在壓力下產(chǎn)生塑性變形而焊合。電阻對焊操作簡便，接頭外形光滑，但對焊件端面加工和清理規(guī)定較高，否則會導致接觸面加熱不均勻，產(chǎn)生氧化物夾雜、焊不透等缺陷，影響焊接質(zhì)量。因此，電阻對焊一般只用于焊接直徑不不小于20mm、截面簡樸和受力不大的工件。2）閃光對焊焊接過程是先通電，再使兩焊件輕微接觸，由于焊件表面不平，使接觸點通過的電流密度很大，金屬迅速熔化、氣化、爆破，飛濺出火花，導致閃光現(xiàn)象。繼續(xù)移動焊件，產(chǎn)生新的接觸點，閃光現(xiàn)象不停發(fā)生，待兩焊件端面所有熔化時，迅速加壓，隨即斷電并繼續(xù)加壓，使焊件焊合。閃光對焊的接頭質(zhì)量好，對接頭表面的焊前清理規(guī)定不高。常用于焊接受力較大的重要工件。閃光對焊不僅能焊接同種金屬，也能焊接鋁鋼、鋁銅等異種金屬，可以焊接0.01mm的金屬絲，也可以焊接直徑500mm的管子及截面為20000mm2的板材。防銹鋁防銹鋁：重要是Al-Mn系及Al-Mg系合金。因其時效強化效果不明顯，因此不適宜熱處理強化，但可以通過加工硬化來提高強度及硬度。此類合金重要性能特點是具有優(yōu)良的抗蝕性，故稱為防銹鋁。鋁鎂合金尚有鋁錳合金統(tǒng)稱為防銹鋁，由于兩者中間的合金成分均有增長他們防腐性能，鋁錳合金代表是3003，3004，3105，第一種使用比較廣泛，第二種一般使用在易拉罐體上面，后一種是電線以及其他的導電性規(guī)定比較高的上面使用，鋁鎂合金根據(jù)鎂合金的含量的高下依次為500552525251505050525754508350565086等等，分別使用在某些防腐性能尚有強度規(guī)定比較高的行業(yè)，例如造船，容器尚有地鐵高速列車鋁合金的焊接措施幾乎多種焊接措施都可以用于焊接鋁及鋁合金，但鋁及鋁合金對多種焊接措施的適應性不一樣，多種焊接措施有其各自的應用場所。氣焊和焊條電弧焊措施，設備簡樸，操作以便。氣焊可用于焊接質(zhì)量規(guī)定不高的鋁薄板及鑄件的補焊。焊條電弧焊可用于鋁合金鑄件的補焊。惰性氣體保護焊（TIG和MIG）措施是應用最廣泛的鋁及鋁合金的焊接措施。鋁及鋁合金薄板可采用鎢極交流氬弧焊或鎢極脈沖氬弧焊。鋁及鋁合金厚板可采用鎢極氦弧焊、氬氦混合鎢極氣體保護焊，熔化極氣體保護焊，脈沖熔化極氣體保護焊。電阻焊1.4.1電阻焊基本原理焊接熱的產(chǎn)生及影響產(chǎn)熱的原因點焊時產(chǎn)生的熱量由下式?jīng)Q定：\o"查看圖片"電阻焊基本原理Q=I″Rt(6-1）式中Q——產(chǎn)生的熱量(J)I″——焊接電流(A)的平方R——電極間電阻(Ω)t——焊接時間(s）1.電阻R及影響R的原因式（6-1）中的電極間電阻包括工件自身電阻R。，兩工件間接觸電阻R},電極與工作間接觸電阻R點焊時的電阻R=2Rw,-l-Rc-I-2Rm(6-2)分布和電流線當工件和電極已定期，工件的電阻取決于它的電阻率。因此，電阻率是被焊材料的重要性能。電阻率高的金屬其導熱性差（如不銹鋼），電阻率低的金屬其導熱性好（如鋁合金）。因此，點焊不銹鋼時產(chǎn)熱易而散熱難，點焊鋁合金時產(chǎn)熱難而散熱易。點焊時，前者可以用較小電流（幾千安培），后者就必須用很大電流（幾萬安培）。1.4.2電阻焊的重要方式及影響原因電阻焊措施重要有四種，即點焊、縫焊、凸焊、對焊點焊（SpotWelding）點焊是將焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩柱狀電極之間，運用電阻熱熔化母材金屬，形成焊點的電阻焊措施。點焊重要用于薄板焊接。點焊的工藝過程：1、預壓，保證工件接觸良好。2、通電，使焊接處形成熔核及塑性環(huán)。3、斷電鍛壓，使熔核在壓力繼續(xù)作用下冷卻結(jié)晶，形成組織致密、無縮孔、裂紋的焊點?？p焊(SeamWelding)縫焊的過程與點焊相似，只是以旋轉(zhuǎn)的圓盤狀滾輪電極替代柱狀電極，將焊件裝配成搭接或?qū)咏宇^，并置于兩滾輪電極之間，滾輪加壓焊件并轉(zhuǎn)動，持續(xù)或斷續(xù)送電，形成一條持續(xù)焊縫的電阻焊措施?？p焊重要用于焊接焊縫較為規(guī)則、規(guī)定密封的構(gòu)造，板厚一般在3mm如下。對焊(ButtWelding)對焊是使焊件沿整個接觸面焊合的電阻焊措施。凸焊(ProjectionWelding)凸焊是點焊的一種變型形式;在一種工件上有預制的凸點，凸焊i時，一次可在接頭處形成一種或多種熔核。1、電阻對焊(ResistanceButtWelding)電阻對焊是將焊件裝配成對接接頭，使其端面緊密接觸，運用電阻熱加熱至塑性狀態(tài)，然后斷電并迅速施加頂鍛力完畢焊接的措施，電阻對焊重要用于截面簡樸、直徑或邊長不不小于20mm和強度規(guī)定不太高的焊件。2、閃光對焊(FlashButtWelding)閃光對焊是將焊件裝配成對接接頭，接通電源，使其端面逐漸移近到達局部接觸，運用電阻熱加熱這些接觸點，在大電流作用下，產(chǎn)生閃光，使端面金屬熔化，直至端部在一定深度范圍內(nèi)到達預定溫度時，斷電并迅速施加頂鍛力完畢焊接的措施。閃光焊的接頭質(zhì)量比電阻焊好，焊縫力學性能與母材相稱，并且焊前不需要清理接頭的預焊表面。閃光對焊常用于重要焊件的焊接。可焊同種金屬，也可焊異種金屬；可焊0.01mm的金屬絲，也可焊0mm的金屬棒和型材。電阻焊接的品質(zhì)是由如下4個要素決定的：1.

電流，2.通電時間，3.加壓力，4.電阻頂端直徑

重要參數(shù)對焊接的影響焊接電流的影響從公式可見，電流對產(chǎn)熱的影響比電阻和時間兩者都大。因此，在點焊過程中，它是一種必須嚴格控制的參數(shù)。引起電流變化的重要原因是電網(wǎng)電壓波動和交流焊機次級回路阻抗變化。阻抗變化是因回路的幾何形狀變化或因在次級回路中引入了不一樣量的磁性金屬。對于直流焊機，次級回路阻抗變化，對電流無明顯影響。除焊接電流總量外，電流密度也對加熱有明顯影響。通過已焊成焊點的分流，以及增大電極接觸面積或凸焊時的凸點尺寸，都會減少電流密度和焊熱接熱，從而使接頭強度明顯下降。焊接時間的影響為了保證熔核尺寸和焊點強度，焊接時間與焊接電流在一定范圍內(nèi)可以互為補充。為了獲得一定強度的焊點，可以采用大電流和短時間（強條件，又稱強規(guī)范），也可以采用小電流和長時間（弱條件，又稱弱規(guī)范）。選用強條件還是弱條件，則取決于金屬的性能、厚度和所用焊機的功率。但對于不一樣性能和厚度的金屬所需的電流和時間，都仍有一種上、下限，超過此限，將無法形成合格的熔核。電極壓力的影響電極壓力對兩電極間總電阻R有明顯影響，伴隨電極壓力的增大，R明顯減小。此時焊接電流雖略有增大，但不能影響因R減小而引起的產(chǎn)熱的減少。因此，焊點強度總是伴隨電極壓力的增大而減少。在增大電極壓力的同步，增大焊接電流或延長焊接時間，以彌補電阻減小的影響，可以保持焊點強度不變。采用這種焊接條件有助于提高焊點強度的穩(wěn)定性。電極壓力過小，將引起飛濺，也會使焊點強度減少。電極形狀及材料性能的影響由于電極的接觸面積決定著電流密度，電極材料的電阻率和導熱性關(guān)系著熱量的產(chǎn)生和散失，因而電極的形狀和材料對熔核的形成有明顯影響。伴隨電極端頭的變形和磨損，接觸面積將增大，焊點強度將減少。工件表面狀況的影響工件表面上的氧化物、污垢、油和其他雜質(zhì)增大了接觸電阻。過厚的氧化物層甚至會使電流不能通過。局部的導通，由于電流密度過大，則會產(chǎn)生飛濺和表面燒損。氧化物層的不均勻性還會影響各個焊點加熱的不一致，引起焊接質(zhì)量的波動。因此，徹底清理工件表面是保證獲得優(yōu)質(zhì)接頭的必要條件1.4.3電阻焊循環(huán)過程分析電阻焊一般在焊件裝配好之后才接通電源的，電源一旦接通，變壓器就在負載狀態(tài)下運行，一般無空載運行的狀況發(fā)生，其他工序，如裝載，夾緊等，一般不需要接通電源，因此變壓器處在斷續(xù)工作狀態(tài)。點焊將工件搭接在上、下兩個電極之間并壓緊，通電后工件局部熔化，冷卻后凝固形成焊點。焊點直徑一般為單個工件厚度的2倍加3毫米,焊點高度為工件總厚度的30～70％。焊點的數(shù)目和電流大小，根據(jù)接頭所需要的強度選擇。點焊常用于飛機、汽車、鐵路車輛和電器等薄壁構(gòu)件的聯(lián)接，也可用于鋼筋、棒材或金屬絲網(wǎng)的交叉聯(lián)接。適合采用點焊的最大厚度：低碳鋼一般為3毫米,鋼筋和棒材直徑可達25毫米。焊接兩個厚度不等的工件時厚度比應不不小于1:3。單點焊的生產(chǎn)率一般可達每分鐘100點。大量生產(chǎn)中往往采用專用的多點焊機。將被焊工件之一在焊前沖出或壓出凸點或凸環(huán)，用平板電極焊接。焊接過程與點焊相似。焊時凸點被壓平，形成接頭，可同步焊接許多點或一種環(huán)。凸焊合用于大量生產(chǎn)和焊接厚度相差較大的工件，如飛機的孔蓋、加強板、晶體管的管殼等。1.4.4電阻焊的優(yōu)缺陷電阻焊的長處1、熔核形成時，一直被塑性環(huán)包圍，熔化金屬與空氣隔絕，冶金過程簡樸。2、加熱時間短，熱量集中，故熱影響區(qū)小，變形與應力也小，一般在焊后不必安排校正和熱處理工序。3、不需要焊絲、焊條等填充金屬，以及氧、乙炔、氫等焊接材料，焊接成本低。4、操作簡樸，易于實現(xiàn)機械化和自動化，改善了勞動條件。5、生產(chǎn)率高，且無噪聲及有害氣體，在大批量生產(chǎn)中，可以和其他制造工序一起編到組裝線上。但閃光對焊因有火花噴濺，需要隔離。電阻焊的缺陷1、目前還缺乏可靠的無損檢測措施，焊接質(zhì)量只能靠工藝試樣和工件的破壞性試驗來檢查，以及靠多種監(jiān)控技術(shù)來保證。2、點、縫焊的搭接接頭不僅增長了構(gòu)件的重量，且因在兩板焊接熔核周圍形成夾角，致使接頭的抗拉強度和疲勞強度均較低。3、設備功率大，機械化、自動化程度較高，使設備成本較高、維修較困難，并且常用的大功率單相交流焊機不利于電網(wǎng)的平衡運行。1.4.5電阻焊的發(fā)展概況伴隨航空航天、電子、汽車、家用電器等工業(yè)的發(fā)展、電阻焊越加受到廣泛的重視。同步，對電阻焊的質(zhì)量也提出了更高的規(guī)定?？上驳氖牵覈㈦娮蛹夹g(shù)的發(fā)展和大功率可控硅、整流器的開發(fā)，給電阻焊技術(shù)的提高提供了條件。目前我國已生產(chǎn)了性能優(yōu)良的次級整流焊機。由集成電路和微型計算機構(gòu)成的控制箱已用于新焊機的配套和老焊機的改造。恒流、動態(tài)電阻，熱膨脹等先進的閉環(huán)監(jiān)控技術(shù)已開始在生產(chǎn)中推廣應用。這一切都將有助于提高電阻焊質(zhì)量，并擴大其應用領域。鋁合金的電阻焊國外的學者對鋁合金的點焊研究較多，而我國在這方面研究較少，英國學者M.HAO認為在低碳鋼點焊時使用良好的動態(tài)電阻法不適合于鋁合金點焊，在動態(tài)電阻與熔核直徑或承載能力之間沒有確定的關(guān)系。點焊鋁合金時，電極位移與熔核直徑之間的關(guān)系也是不確定的，單獨使用熱膨脹信息來預測鋁合金點焊的熔核尺寸是很片面的。他認為用任何單一的參數(shù)來預測熔核直徑及焊點強度都是不充足的。M.HAO運用從測得數(shù)據(jù)中提取出的幾種特性信息預測了鋁合金點焊熔核尺寸及承載強度，成果良好。90%熔核尺寸（直徑）預測誤差在±（0.2～0.4）mm之間，90%焊點拉伸強度誤差在±(0.68～0.89)kN之間。M.HAO在最終的結(jié)論中提到僅測量電參數(shù)就可以預測焊接及焊點強度并檢測與否發(fā)生飛濺。這會大大簡化這一措施在生產(chǎn)應用所碰到的傳感器問題[8]。多種鋁合金與其他黑色金屬相比，具有導熱導電性好，熱膨脹系數(shù)大，表面易氧化形成較大的接觸電阻等共同特性，因此他們點焊與縫焊的重要特點是：⑴由于電阻率小，熱導率大，要?蟛捎么蟮緦鰲⒍淌奔淶墓娣逗附櫻ǔＢ梁轄鷙附鈾煤附擁緦髟嘉穸鵲吞幾值?4～5倍。因此，規(guī)定有大容量的電源，這在一般交流焊機上往往難以滿足。另一方面由于熱導率大，焊件表面極易過熱，使電極與焊件互相粘結(jié)，電極磨損加劇，表面質(zhì)量下降。對表面包純鋁的硬鋁合金來說，還將因電極的銅原子進入包鋁層，使鋁合金表面抗腐蝕性能減少。⑵焊接時極易產(chǎn)生飛濺。由于鋁合金的常溫強度較高，表面又極易氧化而形成較高的接觸電阻。焊接時瞬時通以強大的焊接電流，將使接觸面上局部電流密度過大，瞬時熔化，而形成初期飛濺，影響焊件表面質(zhì)量并使電極使用壽命下降。此外，由于鋁合金的線膨脹系數(shù)α大，在加熱過程中，伴隨熔核的形成與擴大，焊接區(qū)金屬體積的膨脹量大。這時，假如焊機加壓機構(gòu)的隨動性不好，則會使加在熔核上的實際電竭力忽然增大，易將熔核周圍的塑性環(huán)擠破，導致后期飛濺。⑶對于硬鋁合金來說，產(chǎn)生裂紋的傾向較大。硬鋁合金具有一定量的銅元素。銅與鋁可形成低熔點的共晶體，分布在晶界上。在熔核冷卻結(jié)晶階段，假如缺乏足夠的電竭力，則形成較大的收縮變形和應力，使熔核產(chǎn)生熱裂紋。本文研究內(nèi)容本文重要研究了1.5mmLF21防銹鋁電阻點焊工藝條件下重要焊接參數(shù)對焊接接頭性能的影響狀況，并可以分析出在何種參數(shù)組合下焊接接頭的各項性能均能到達很好的原則。同步進行金相組織分析，分析組織中出現(xiàn)的缺陷原因以及怎樣防止缺陷的產(chǎn)生。2.試驗準備及方案設計2.1試驗材料LF21鋁合金屬于鋁錳系防銹鋁的經(jīng)典合金，是一種不可熱處理強化的鋁合金。該鋁合金的特點是抗蝕性強、焊接性能好、并具有中等強度，在退火狀態(tài)時塑性高，而在冷作硬化狀態(tài)時塑性低但耐蝕性強，是一種應用最為廣泛的防銹鋁。常用作液體或氣體介質(zhì)中工作的低載荷零件，如油箱、導管及多種異形容器材料。試驗用材料使用的是厚度為1.5mm的LF21鋁合金板，尺寸規(guī)格（長×寬×厚）為150mm×20mm×1.5mm,其重要化學成分和力學性能分別如表2.1和表2.2所示。LF21防銹鋁的重要強化相Al6Mn，雜質(zhì)相為Al6（FeMn），或（Fe,Mn,Si）Al6等，但其雜質(zhì)的存在減小了Mn的偏析，對細化晶粒有一定的增進作用。表2.1LF21鋁合金的重要化學成分（質(zhì)量分數(shù)/%）合金元素CuMgMnFeSZnTiAl含量0.20.051.60.70.60.10.15余量表2.2LF21鋁合金的力學性能

LF21加工狀態(tài)抗拉強度σb/MPa屈服強度σs/MPa伸長率δ/%斷面收縮率Ψ/%退火130502070冷作強化1601301055

2.2焊接試驗2.2.1焊接設備在焊接過程中所用到設備是D/TN-42型單相交流點(凸)焊機（見圖2.1），詳細參數(shù)如表2.3所示。焊接中采用了單相工頻交流電源，電網(wǎng)交流380V電流經(jīng)主電力開關(guān)及功率調(diào)整器輸入到焊接變壓器的一次繞組，再通過焊接變壓器降壓從其二次繞組輸出大電流，用于焊接工件。D/TN-42型單相交流點(凸)焊機使用了SK-Ⅱ電阻焊控制器，用于實現(xiàn)焊接電流、電極壓力、壓緊力、頂鍛力等工藝參數(shù)的調(diào)整與控制，保證焊接循環(huán)中各階段工藝參數(shù)的動態(tài)波形互相匹配和時間控制，來實現(xiàn)規(guī)定的焊接循環(huán)，控制器啟動開關(guān)啟動后，程序從加壓時間開始執(zhí)行，執(zhí)行過程時序圖如圖2.2所示，預壓后進行一次加熱，壓力在加熱時維持不變直到加熱結(jié)束，進入冷卻時間，冷卻結(jié)束后開始第二次加熱并維持壓力的大小，接著壓力減小進入休止狀態(tài)。本試驗采用了一次加熱過程，即開關(guān)啟動后，焊機處在加壓→焊接（通電）→維持冷卻的循環(huán)狀態(tài)。圖2.1D/TN-42的交流單相點(凸)焊機表2.3D/TN點(凸)焊機的重要參數(shù)焊機型號D/TN-42最大焊接功率23kV.A電源電壓1.5Hz～300V次級空載電壓5.2V原則代號GB15578、GB/T8366、JB/T9529、JB/T1011050%負載持續(xù)率的標稱功率40kV.A最大次級短路電流17.5kA電極臂間距（E）220mm電極臂伸出長度（L）500mm電極總行程（s）60mm電極工作行程（s1）<60mm最小電極預壓力（Fmin）1200N最大電極鍛壓力6000N冷卻水壓力（Ps）0.3MPa冷卻水流量（Q）2dm3/min供氣壓力（PQ）0.5MPa整機重量280kg圖2.2控制器過程時序圖2.2.2接頭設計及試驗準備根據(jù)焊接接頭的不一樣，電阻焊分為了點焊、凸焊、縫焊和對焊，本試驗采用了點焊接頭，LF21防銹鋁板尺寸規(guī)格為為150mm×20mm×1.5mm（長×寬×厚），接頭設計如圖2.3所示:圖2.3焊接接頭設計(mm)由于鋁合金的化學活性很強，在空氣中表面極易形成難熔的氧化膜（Al2O3熔點約為2060℃2.2.3焊接方案前期完畢了對焊接接頭的設計并在焊前對LF21防銹鋁板進行了氧化膜的清理，接著在焊接前還需制定一種焊接過程中參數(shù)變化的焊接方案。試驗方案采用了正交試驗法，選擇合適的正交表來制定合適?氖匝櫸槳浮?正交科研設計法又稱正交試驗法或正交法，是一種安排和分析多原因試驗的科學措施，它是以人們的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗、有關(guān)的專業(yè)知識和概率論與數(shù)理記錄為基礎，運用數(shù)學上的“正交性”原理而編制并已原則化了的表格——正交表，來科學的安排試驗方案和對試驗成果進行計算、分析，找出最優(yōu)的或較優(yōu)的生產(chǎn)條件或工藝條件的數(shù)學措施。在電阻點焊過程中，對焊接成果影響比較重要的原因有焊接電流、通電時間、電竭力、焊接速度、電極直徑、電極間電壓、焊接過程中的動態(tài)電阻等。由于焊接參數(shù)對焊接質(zhì)量影響最大并且搜集信息比較輕易，其他原因例如電極直徑、焊接速度。電極間電壓等采集信息比較困難，并且焊接時一般可對這些原因采用固定值，因此，本試驗選用了焊接電流、通電時間和電極壓力這三個焊接參數(shù)來研究分析其對LF21防銹鋁材料電阻點焊接頭性能的影響狀況。本試驗確定要考察的原因有三個，即焊接電流Iw（原因A）、通電時間tw（原因B）、電極壓力F（原因C），每個原因均取三個水平，即焊接電流A：A1=13.9kA，A2=15.2kA，A3=16.4kA；通電時間B：B1=0.18s，B2=0.22s，B3=0.20s；電極壓力C：C1=2400N，C2=3600N，C3=3000N。列出的原因水平表如表2.4所示。表2.4焊接電流、通電時間與電極壓力三原因水平表水平因素焊接電流A（kA）通電時間B(s)電極壓力C(N)113.90.182400215.20.223600316.40.203000原因與水平選擇好了后來，就開始選擇合適的正交表。由于本試驗的原因水平表為三原因三水平，因此選擇了L9(34)正交表。將各個原因水平按“水平對號入座”的措施填入所選用的L9(34)正交表上，并列出試驗方案如表2.5所示。表2.5焊接電流、通電時間與電極壓力三原因試驗方案

試驗號因素焊接電流A（kA）通電時間B(s)電極壓力C(N)

列號123411（13.9）1（0.18）1（2400）1212223133342（15.2）12（3600）3522（0.22）316231273（16.4）13（3000）283213933（0.20）21按照表2.5的方案焊接兩組試樣，其中一組試樣用于拉伸試驗，此外一組用于熔核直徑的測量、焊透率的計算以及金相試樣的制備。對試驗成果分析可以得到影響焊接成果的最重要原因，因此還需設計一種兩原因三水平的正交表來確定影響焊接成果的次要原因和影響最小的原因。這個兩原因三水平表要考察的原由于：焊接電流Iw（原因A*）和通電時間tw（原因B*），每個原因均取三個水平，即焊接電流A*：A*1=13.9kA，A*2=15.2kA，A*3=16.4kA；通電時間B*：B*1=0.18s，B*2=0.20s，B*3=0.22s。列出的原因水平表如表2.6所示。由于是兩原因三水平表，因此仍然可以選用L9(34)正交表，將各項原因水平按照規(guī)律填入正交表中，并列出試驗方案如表2.7所示。表2.6焊接電流、通電時間兩原因水平表水平因素焊接電流A*（kA）通電時間B*(s)113.90.18215.20.20316.40.22表2.7焊接電流、通電時間兩原因試驗方案

試驗號因素焊接電流A*（kA）通電時間B*(s)

列號123411（13.9）1（0.18）11212223133342（15.2）123522（0.20）316231273（16.40.22）21完畢試驗方案的設計之后，按照試驗方案進行焊接，每組焊接參數(shù)焊接兩組試樣，焊接完畢后進行各項測試和測量工作。2.3焊后分析過程簡介在材料的焊接完畢后，還需要對焊件進行一系列的檢查，包括撕破檢查、低倍檢查、接頭顯微組織檢查和力學性能試驗。金相分析是金屬材料試驗研究的重要手段之一，采用定量金相學原理，由二維金相試樣磨面或薄膜的金相顯微組織的測量和計算來確定合金組織的三維空間形貌，從而建立合金成分、組織和性能間的定量關(guān)系。本次試驗的金相組織觀看采用了型號為OLMPUS-PME3的金相顯微鏡（見圖2.4），重要是對焊后LF21薄板鋁合金焊接接頭進行微觀組織觀測。對切割下來的試樣通過銼刀的粗磨后，運用不一樣規(guī)格的砂紙進行細磨以及在拋光機上進行機械拋光，拋光中采用的拋光粉為氧化鉻，進行拋光直至得到光亮無痕的鏡面，接著進行浸蝕，運用浸蝕劑對試樣的化學溶解將組織顯露出來，在金相顯微鏡下對焊后的LF21防銹鋁合金的組織特點以及出現(xiàn)的缺陷進行觀測和分析。本次試驗采用的浸蝕劑為氫氟酸水溶液（氫氟酸0.5mL+水100mL）。圖2.4OLMPUS-PME3的金相顯微鏡金屬材料的力學性能是指金屬在外加載荷作用下或載荷與環(huán)境原因（溫度、介質(zhì)和加載速率）聯(lián)合作用下所體現(xiàn)的行為。金屬材料的力學性能重要包括強度、硬度、塑性、耐磨性和缺口敏感性等性能。焊接完畢后將選擇一組對焊件進行拉伸試驗。拉伸試驗是指在承受軸向拉伸載荷下測定材料特性的試驗措施，試驗所用的設備為CMT電子萬能材料試驗機（見圖2.5），運用拉伸試驗所得到的數(shù)據(jù)可以確定材料的抗拉強度，用來檢查材料與否符合原則和材料的性能。焊接接頭質(zhì)量的好壞最終反應在接頭強度上，而接頭強度重要取決于焊點的尺寸，表面與內(nèi)部質(zhì)量。表面質(zhì)量是指焊件表面電極壓痕深度大小，有無表面飛濺、燒傷、裂紋、粘連電極、翹曲變形及表面抗腐蝕性能的變化等。當接頭上存在的內(nèi)部或外部缺陷均在規(guī)定的原則容許的范圍內(nèi)時，則接頭強度重要決定于焊點的幾何尺寸，即焊點的熔核直徑dR、焊透率A%與電極的壓痕深度c。選擇此外一組焊件進行測量熔核直徑、壓痕深度和焊透率等數(shù)據(jù)。壓痕深度是指點焊和縫焊后，由于通電加壓，在焊件表面上所產(chǎn)生的與電極端頭形狀相似的凹痕，它的出現(xiàn)屬于正?，F(xiàn)象。但過深的壓痕將引起應力集中，減少動載性能，一般表面壓痕應不不小于單板厚度的10%～20%。焊透率是指單板實際熔深h與焊后實際板厚（δ-c）之比例，其公式為A=[h/(δ-c)]×100%式中A——焊透率（%）；h——熔深（mm）；c——壓痕深（mm）；δ——板厚（mm）。焊透率A一般在20%～80%內(nèi)波動，一般如下限為佳，過大的熔深并不會增長強度。圖2.5CMT電子萬能材料試驗機

3試驗成果與分析討論3.1三原因焊接試驗成果分析根據(jù)表2.5完畢焊接電流、通電時間以及電極壓力三原因正交焊接試驗后，進行了拉伸試驗、測量了熔核直徑并且對焊透率進行了計算，各項測試及計算成果如表3.1所示。表3.1焊接電流、通電時間與電極壓力三原因焊接試驗成果參數(shù)焊接電流Iw（kA）通電時間tw(s)電極壓力F（N）熔核直徑dR(mm)焊透率A（%）抗拉強度σb(MPa)113.90.1824005.4653.3124.11213.90.2236005.0645.326.267313.90.2030003.7049.325.813415.20.1836002.803422.093515.20.2230005.8053.333.703615.20.2024005.6069.381.047716.40.1830004.5853.336.13816.40.2224004.6851.375.58916.40.2036003.7251.317.813從表3.1中直接可以看出來，當電極壓力為2400N時，抗拉強度相比較高，但由于在進行拉伸試驗時焊件存在著偏心力矩，在載荷過程中焊件會產(chǎn)生塑性變形使板件扭轉(zhuǎn)而力圖減小偏心力矩，從而使得部分焊件的抗拉強度較低。抗拉強度高的焊件的熔核直徑普遍在5.0左右，基本符合了板厚為1.5+1.5鋁合金電阻點焊的最小熔核直徑。從表3.1的數(shù)據(jù)可以看出，電極壓力的升高使抗拉強度減小，而抗拉強度的減小原因很也許是未焊透，這個現(xiàn)象出現(xiàn)的原因也許是電極壓力過大，使得接觸電阻變小，焊接熱量局限性導致了焊件的未焊透現(xiàn)象的產(chǎn)生。運用正交試驗法對焊透率這個指標進行分析，從直觀分析、原因指標方面對指標的平均值和極差進行分析如表3.2所示，并作出原因指標圖（見圖3.1）。表3.2三原因焊接試驗成果分析所在列1234

原因焊接電流Iw通電時間tw電極壓力F

試驗成果A113.90.182400153.3213.90.223600245.3（表3.2續(xù)）313.90.203000349.3415.20.183600334515.20.223000153.3615.20.202400269.3716.40.183000253.3816.40.222400351.3916.40.203600151.3均值1

49.30046.86757.96752.633

均值252.20049.96745.53355.967

均值3

51.96756.63351.96744.867

極差R