鍍鋅鋼板點焊溫度場及動態(tài)過程的數(shù)值模擬.pdf

1、鍍鋅鋼板以其優(yōu)越的防腐蝕性能，廣泛用于汽車車身等制造中，而電阻點焊是主要的連接技術(shù)。但由于鍍鋅層的存在，使得鍍鋅鋼板與普通鋼板相比其焊接性能有著明顯的區(qū)別，其可焊性相比普通鋼板差了很多。在這種情況下，點焊電極的損耗也隨之加速。因此，研究電極失效機理及改進點焊工藝成為亟待解決的問題。而由于電阻點焊的不可見性，計算機模擬成為研究的主要方法。 本文介紹了近年來國內(nèi)外學(xué)者用各種方法對電阻點焊特別是電極壽命的研究現(xiàn)狀，以及計算機數(shù)值模擬用

2、于焊接技術(shù)的發(fā)展。同時介紹了異種材料焊接過程中的擴散問題。在此基礎(chǔ)上，進一步介紹了兩種通用有限元軟件ANSYS和FPEG在焊接溫度場模擬上的應(yīng)用和具體步驟?；趦煞N軟件各自的優(yōu)缺點，本文分別選擇用兩種軟件來進行鍍鋅鋼板電阻點焊溫度場和電極元素擴散的模擬。 基于ANSYS，建立了兩種不同的二維點焊溫度場計算模型：熱-電耦合和熱-電-力耦合。計算結(jié)果以熔核尺寸來表現(xiàn)。在熱-電耦合模型中，對接觸電阻進行了簡化，即不考慮壓力導(dǎo)致的接觸面

3、積變化，從而引起接觸電阻的變化。在熱-電-力耦合模型中，利用ANSYS自帶的單元生死技術(shù)和順序物理場耦合，在熱-電耦合的基礎(chǔ)上將力學(xué)分析也進一步參與耦合。力學(xué)分析可以計算外加壓力引起接觸面積的變化，從而修正計算過程中的接觸電阻，此為動態(tài)模擬。計算過程中所用的循環(huán)等控制程序均由作者自行開發(fā)。本文探討了兩種模型在處理接觸電阻上的異同，并結(jié)合試驗數(shù)據(jù)進行驗證。連續(xù)點焊的試驗數(shù)據(jù)可以獲取關(guān)于電極壽命和熔核尺寸的相關(guān)規(guī)律，結(jié)合數(shù)值模擬對熔核尺寸的

4、計算，可以對鍍鋅鋼板電阻點焊電極壽命進行初步的預(yù)測。該預(yù)測結(jié)果可以為指導(dǎo)生產(chǎn)提供依據(jù)。 為了更好的研究電極失效的機理，本文針對電極失效的一個主要原因合金化進行了分析?；贔PEG，本文建立了鍍鋅層向銅電極擴散的簡化二維模型。根據(jù)擴散控制方程和熱傳導(dǎo)方程的相似性，選擇用溫度場來模擬擴散過程，用溫度來表示濃度的分布。用兩種方式計算擴散系數(shù)：菲克第二定律和隨機跳動速率（Random Walk problem）。并結(jié)合實驗測得的電極中鋅