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镀锌钢板电阻焊涂层电极寿命及应用

作　者: 王涛
导　师: 邹家生
学　校: 江苏科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 镀锌钢板电阻点焊涂层电极电火花沉积界面结构电极寿命失效机理
分类号: TG453.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文采用电火花沉积技术在铬锆铜电极上沉积Ni/金属陶瓷涂层,并用制备的涂层电极电阻点焊镀锌钢板,根据电阻点焊接头的剪切强度标准及熔核直径标准综合评定电极寿命;采用扫描电镜、能谱仪等手段分析了涂层电极与普通电极失效后的形貌、结构及成分,在此基础上探讨了镀锌钢板点焊电极的失效机理;通过试验分析了点焊工艺参数对熔核直径的影响,并采用正交试验法对涂层电极点焊工艺参数进行了优化。普通电极的使用寿命不少于800次,而涂层电极的使用寿命不少于2200次,是普通电极的2.5倍以上。涂层电极提高镀锌钢板电阻点焊寿命的机理主要是涂层提高了电极的抗塑性变形能力和限制了锌和电极间的冶金反应。在相同的试验条件下,熔核直径达到要求时,涂层电极所需电流为普通电极的90%左右,即涂层电极比普通电极节约了10%的能源。涂层电极熔核直径达到要求时需要的时间比普通电极短,因此涂层电极可以节约时间,提高生产效率,节省能耗。涂层电极熔核直径达到最大值所需电极压力稍大于普通电极,但涂层电极熔核直径最大值比普通电极大。涂层电极电阻点焊厚度为0.8mm的镀锌钢板时最佳工艺参数为:焊接电流8KA,焊接时间8CYC,电极压力3.0KN。涂层电极产品实际应用表明:涂层电极使用寿命长,不需经常修磨和更换电极,因而大大提高了生产效率;涂层电极所需要的焊接电流比普通普通电极的要小10%左右,因而节约了电能的消耗。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-13
第1章绪论  13-21
  1.1 镀锌钢板的特点及应用  13
  1.2 电阻焊研究现状  13-15
    1.2.1 电阻焊接基本原理  13-14
    1.2.2 电阻焊基本方式  14
    1.2.3 电阻焊焊接过程分析  14
    1.2.4 影响电阻焊的因素  14-15
  1.3 电阻点焊中的电极  15-16
    1.3.1 电极的作用及工作条件  15
    1.3.2 电极的应用及研究现状  15-16
    1.3.3 电极强化方法  16
  1.4 电阻点焊电极的失效机理  16-18
    1.4.1 塑性变形  16-17
    1.4.2 合金化  17
    1.4.3 磨损  17
    1.4.4 坑蚀与自愈合  17-18
    1.4.5 再结晶  18
    1.4.6 热冲击和热疲劳  18
  1.5 镀锌钢板电阻点焊电极失效过快机理  18-19
  1.6 镀锌钢板电阻焊电极的发展趋势  19
  1.7 本课题研究的目的和意义  19-20
  1.8 本课题的研究内容  20-21
第2章试验方法及设备  21-32
  2.1 试验材料  21-23
    2.1.1 电极材料  21
    2.1.2 沉积材料  21-22
    2.1.3 点焊材料  22-23
  2.2 试验设备  23-28
    2.2.1 金属陶瓷粉末球磨设备  23-24
    2.2.2 电火花沉积设备  24-26
    2.2.3 沉积电极旋转设备  26
    2.2.4 镀锌钢板电阻点焊设备  26-28
  2.3 试验方法  28-32
    2.3.1 涂层沉积试验  28
    2.3.2 点焊接头剪切强度试验  28-29
    2.3.3 焊点熔核几何尺寸的测量  29-30
    2.3.4 点焊工艺对熔核直径影响试验  30
    2.3.5 涂层电极与普通电极点焊寿命试验  30-31
    2.3.6 涂层电极与普通电极微观分析  31-32
第3章普通电极与涂层电极寿命评估  32-46
  3.1 电阻焊电极寿命试验方法  32
    3.1.1 电极寿命试验参数  32
    3.1.2 电极点焊寿命评估标准  32
  3.2 涂层电极与普通电极寿命试验结果  32-39
    3.2.1 涂层电极与普通电极端面压痕直径  32-35
    3.2.2 涂层电极与普通电极点焊焊点熔核直径  35-37
    3.2.3 涂层电极与普通电极点焊接头剪切强度  37-39
  3.3 失效电极形貌分析  39-40
  3.4 失效电极成分分析  40-42
  3.5 电极失效机理及涂层电极寿命提高机理分析  42-44
    3.5.1 普通电极失效模型  42-43
    3.5.2 涂层电极失效模型  43-44
    3.5.3 涂层电极寿命提高机理分析  44
  3.6 本章小结  44-46
第4章普通电极与涂层电极点焊工艺研究  46-63
  4.1 焊点的几何尺寸要求  46-47
    4.1.1 熔核直径和熔透率的要求  46-47
    4.1.2 压痕深度的要求  47
  4.2 焊接电流对熔核几何尺寸的影响  47-51
  4.3 焊接时间对熔核几何尺寸的影响  51-53
  4.4 电极压力对熔核几何尺寸的影响  53-55
  4.5 涂层电极点焊工艺参数优化  55-60
    4.5.1 正交试验法  55-56
    4.5.2 正交试验方案设计  56
    4.5.3 试验结果及分析  56-60
    4.5.4 最佳工艺验证  60
  4.6 缺陷分析  60-61
    4.6.1 飞溅  60-61
    4.6.2 粘结  61
    4.6.3 裂纹和气孔  61
  4.7 本章小结  61-63
第5章涂层电极的实际应用  63-67
  5.1 涂层电极在缝焊中的应用  63-64
  5.2 涂层电极在点焊中的应用  64-65
  5.3 涂层电极的性价比分析  65
  5.4 涂层电极的应用前景  65-66
  5.5 本章小结  66-67
结论  67-68
参考文献  68-71
攻读硕士期间发表的论文  71-72
致谢  72-73
详细摘要  73-77

镀锌钢板电阻焊涂层电极寿命及应用

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