DP600與DC54D焊點宏微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能及連接機理研究.pdf

1、隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，人們對汽車安全性、乘用舒適性和環(huán)保性等提出了越來越高的要求，對制造技術(shù)的發(fā)展及新材料的應(yīng)用也提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。汽車輕量化技術(shù)的發(fā)展為實現(xiàn)節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展開辟了途徑。雙相鋼較低的屈強比、高的初始加工硬化率、良好的強度和塑性配合等優(yōu)點，成為汽車輕量化首選高強鋼鋼種之一。超低碳的無間隙原子鋼DC54D憑借優(yōu)異的超深沖壓性能，在汽車覆蓋件中占據(jù)了重要的地位。雙相鋼與超低碳鋼板的組合使用，極好地滿足了汽車對減重、安全、

2、節(jié)能、環(huán)保和耐蝕性等的要求。同時，電阻點焊是白車身生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的連接方式。因此，對DP600與DC54D的焊點進行研究，對實際生產(chǎn)具有重要的理論和指導(dǎo)意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用電阻點焊的方法，以1.6mm DP600雙相鋼和1.0 mm DC54D超低碳鋼板為研究對象，對DP600和DC54D焊點的宏/微觀結(jié)構(gòu)、連接機理、力學(xué)性能及失效行為進行了研究。研究主要包括以下幾個方面：焊接電流、焊接時間和電極壓力對DP6

3、00(1.6)和 DC54D(1.0)焊點宏觀性能、焊點顯微組織演變、不同區(qū)域顯微組織特征及力學(xué)性能的影響；DP600與DC54D點焊過程中，熔核形成及連接機理研究；DP600與DC54D焊點載荷作用下的失效破壞行為及斷裂機制。⑵正交試驗得出，點焊工藝參數(shù)為焊接電流I=9 kA，焊接時間T=14 cycles，電極壓力F=2.6 kN時，焊點具有較高的力學(xué)性能。利用控制變量的方法，分別研究了不同點焊參數(shù)對熔核直徑，焊點壓下量和焊點微觀組

4、織的影響。研究發(fā)現(xiàn)：隨著焊接電流，焊接時間和電極壓力的增加，熔核直徑均先增加后減小，但是飛濺發(fā)生時，熔核直徑和壓下量均減小，導(dǎo)致拉伸剪切強度的降低。⑶根據(jù)焊接熱循環(huán)的作用，焊點顯微組織可以分為：熔核區(qū)（FZ），熱影響區(qū)（HAZ）和母材區(qū)（BM）。熔核區(qū)組織為粗大的板條馬氏體。根據(jù)顯微組織的不同，DP600熱影響區(qū)可以分為三個亞區(qū)：粗晶區(qū)，細(xì)晶區(qū)和兩相區(qū)。熔核區(qū)組織由粗大的板條馬氏體組成，熱影響區(qū)粗晶區(qū)顯微組織為粗大的塊狀馬氏體晶粒，細(xì)晶

5、區(qū)為細(xì)小的馬氏體組織，兩相區(qū)為細(xì)小的馬氏體晶?；旌现F素體晶粒，母材區(qū)顯微組織為鐵素體基體上分布著顆粒狀的馬氏體組織；DC54D熱影響區(qū)為粗化的鐵素體晶粒，而DC54D母材為等軸的鐵素體晶粒。⑷在DP600與DC54D點焊過程中，對其熔核形成及連接機理進行研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)焊接時間較短時，焊接熱輸入較小母材未熔化，但是由于電極頭循環(huán)水的散熱作用，對角線方向具有最快的散熱速度，形成“蝴蝶型”的熱影響區(qū)，顯微組織為細(xì)小的馬氏體組織；當(dāng)焊接時間為4

6、 cycles時，母材熔化形成熔核區(qū)，但是由于熔核偏移的作用，B-4的熔核形狀類似蝶形。當(dāng)焊接時間增加到14 cycles時，三種搭接方式焊點區(qū)域為“狗骨頭”形，熔核區(qū)為“面包條”形。熔核區(qū)組織為粗大的板條馬氏體，而且在電極壓力的作用下，焊點處的鋅元素被擠向四周。⑸通過對DC54D（1.0）/DC54D（1.0）和DP600（1.6）/DP600（1.6）焊點載荷作用下的失效破壞行為及斷裂機制對比分析發(fā)現(xiàn)：DP600（1.6）/DC54

7、D（1.0）拉伸剪切失效模式為典型的界面斷裂，在拉伸剪切試驗斷裂過程中，焊點顯微組織沒有發(fā)生變化，斷裂在兩板針狀缺口處發(fā)生，沿著熔核與DC54D熱影響區(qū)的邊緣擴展；DP600/DC54D（1.6/1.0）母材撕裂失效模式：隨著拉伸位移的增加，焊點一側(cè)DC54D熱影響區(qū)和母材區(qū)發(fā)生彎曲變形，由于DP600強度較高未發(fā)生變形，另一側(cè)板變薄。當(dāng)變形達(dá)到一定臨界值時，彎曲處由于加工硬化不再發(fā)生變形，斷裂在另一側(cè)縮頸處發(fā)生。晶粒取向由斷裂前的<1