判斷復(fù)合作用下點(diǎn)焊接頭失效的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電阻點(diǎn)焊的失效技術(shù)，具體地說(shuō)是一種判斷復(fù)合作用下點(diǎn)焊接頭失效 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在汽車(chē)各個(gè)零部件的制造中，點(diǎn)焊由于具有質(zhì)量輕、可靠性好、性能穩(wěn)定和易于實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代轎車(chē)的承載式車(chē)身中，作為最主要的車(chē)身裝配工藝手段。這些焊點(diǎn) 的質(zhì)量會(huì)直接影響車(chē)身的各項(xiàng)性能，如強(qiáng)度、抗沖抗壓性能、疲勞性能等。隨著先進(jìn)高強(qiáng)鋼 應(yīng)用領(lǐng)域地不斷擴(kuò)展與深入，其電阻點(diǎn)焊性能受到了人們的廣泛關(guān)注，而先進(jìn)高強(qiáng)鋼的焊 點(diǎn)強(qiáng)度對(duì)整車(chē)性能有著重要的影響。
[0003] 近年來(lái)，隨著有限元技術(shù)的迅速發(fā)展，汽車(chē)設(shè)計(jì)正逐漸由原來(lái)的經(jīng)驗(yàn)、類比、靜態(tài) 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化建模、靜動(dòng)態(tài)分析及虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)。數(shù)值模擬不僅可以排除實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的偶然性， 靈活地對(duì)點(diǎn)焊過(guò)程中的各種影響因素進(jìn)行綜合研宄和分析，節(jié)約生產(chǎn)成本和時(shí)間，還可為 電阻點(diǎn)焊過(guò)程的機(jī)理研宄提供有效的理論分析手段，幫助實(shí)驗(yàn)者明確研宄方向，為提高汽 車(chē)安全性能提供指導(dǎo)。焊點(diǎn)的模擬精度不僅要體現(xiàn)車(chē)身耐撞性指標(biāo)的仿真要求，還應(yīng)該真 實(shí)反映焊點(diǎn)的失效情況。
[0004] 對(duì)于汽車(chē)碰撞仿真來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的點(diǎn)焊模擬采用先進(jìn)行整車(chē)模擬，然后再校核焊點(diǎn) 受力，這樣無(wú)法判斷焊點(diǎn)在碰撞過(guò)程中的失效情況。雖然，國(guó)外學(xué)者對(duì)焊點(diǎn)失效機(jī)理方面的 研宄做了大量的工作，但是對(duì)于焊點(diǎn)失效模擬以及焊點(diǎn)失效判據(jù)的具體獲取方法仍然做了 保留，尚未有明確的方法和步驟。而國(guó)內(nèi)的研宄人員還大多局限于研宄不同類型焊點(diǎn)單元 對(duì)薄壁零件碰撞仿真精度影響的探討，對(duì)于焊點(diǎn)失效的具體模擬方法的研宄還不夠深入， 留下了許多需要解決的問(wèn)題。因此本發(fā)明針對(duì)這種情況，對(duì)汽車(chē)碰撞仿真中的焊點(diǎn)失效模 擬進(jìn)行系統(tǒng)全面的研宄，提出了焊點(diǎn)失效判據(jù)的具體獲取方法，從而能夠?yàn)楸就疗?chē)企業(yè) 的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)提供參考。
[0005] 數(shù)值模擬中焊點(diǎn)失效判據(jù)主要分為兩種：一種是基于合力的失效（Resultant based failure)，另一種焊點(diǎn)失效判據(jù)是用應(yīng)力表示的焊點(diǎn)失效參數(shù)來(lái)描述焊點(diǎn)的失效行 為，稱為基于應(yīng)力的失效（stress based failure)。
[0006] 基于力的失效判據(jù)如式（1)，當(dāng)FC多1時(shí)，焊點(diǎn)被判定為失效如下式（I):
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種判斷復(fù)合作用下點(diǎn)焊接頭失效的方法，其特征在于，其包括以下步驟： 步驟1、進(jìn)行試樣準(zhǔn)備； 步驟2、進(jìn)行雙U型點(diǎn)焊試樣試驗(yàn)； 步驟3、進(jìn)行折邊剝離試驗(yàn)； 步驟4、進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)； 步驟5、進(jìn)行焊點(diǎn)熔核直徑的測(cè)試； 步驟6、進(jìn)行基于合力失效判據(jù)參數(shù)處理； 步驟7、進(jìn)行基于應(yīng)力失效判據(jù)參數(shù)處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的判斷復(fù)合作用下點(diǎn)焊接頭失效的方法，其特征在于，所述步 驟1對(duì)雙U型點(diǎn)焊試樣、折邊剝離試樣、扭轉(zhuǎn)試樣以及測(cè)試熔核直徑試樣進(jìn)行焊接，焊接參 數(shù)以及焊接所用電極頭的尺寸和標(biāo)準(zhǔn)要與實(shí)際生產(chǎn)線上的焊接工藝相同，力求試樣上的焊 點(diǎn)與實(shí)際部件上的焊點(diǎn)相同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的判斷復(fù)合作用下點(diǎn)焊接頭失效的方法，其特征在于，所述步 驟2包括以下步驟： 步驟201、試樣焊接完即可開(kāi)始雙U型點(diǎn)焊試樣試驗(yàn)，將雙U型點(diǎn)焊試樣通過(guò)四個(gè)銷子 固定在雙U型點(diǎn)焊試驗(yàn)的夾具上，夾具旋轉(zhuǎn)到雙U型點(diǎn)焊試驗(yàn)0°的位置，再將夾具通過(guò)插 銷固定在拉伸試驗(yàn)機(jī)上，開(kāi)始進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，直至焊點(diǎn)失效為止； 步驟202、完成了U型點(diǎn)焊試驗(yàn)0°，即可進(jìn)行U型點(diǎn)焊試驗(yàn)30° ; 步驟203、完成了U型點(diǎn)焊試驗(yàn)30°，即可進(jìn)行U型點(diǎn)焊試驗(yàn)60° ; 步驟204、完成了U型點(diǎn)焊試驗(yàn)60°，即可進(jìn)行U型點(diǎn)焊試驗(yàn)90°。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的判斷復(fù)合作用下點(diǎn)焊接頭失效的方法，其特征在于，所述步 驟3包括以下步驟： 步驟301、完成了U型點(diǎn)焊試驗(yàn)后，即可進(jìn)行折邊剝離試驗(yàn)； 步驟302、將步驟301中的試驗(yàn)重復(fù)三次，即測(cè)試三組折邊剝離試樣，記錄下三組失效 力，取平均值；通過(guò)折邊剝離試驗(yàn)獲得失效載荷，可計(jì)算出彎矩。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的判斷復(fù)合作用下點(diǎn)焊接頭失效的方法，其特征在于，所述步 驟4包括以下步驟： 步驟401、完成了折邊剝離試驗(yàn)后，即可進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)； 步驟402、將步驟401中的試驗(yàn)重復(fù)三次，即測(cè)試三組扭轉(zhuǎn)試樣，記錄下三組失效力，取 平均值，通過(guò)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)獲得失效載荷，可計(jì)算出扭矩。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的判斷復(fù)合作用下點(diǎn)焊接頭失效的方法，其特征在于，所述步 驟5包括以下步驟： 步驟501、在焊點(diǎn)中心位置對(duì)焊點(diǎn)橫截面進(jìn)行打磨，拋光和腐蝕，腐蝕采用4%硝酸酒 精； 步驟502、在焊點(diǎn)橫截面經(jīng)過(guò)處理后，可以根據(jù)焊點(diǎn)熔核區(qū)與母材部分組織不同的特 點(diǎn)，采用超景深三維顯微系統(tǒng)測(cè)量焊點(diǎn)的熔核直徑。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種判斷復(fù)合作用下點(diǎn)焊接頭失效的方法，其包括以下步驟：步驟1、進(jìn)行試樣準(zhǔn)備；步驟2、進(jìn)行雙U型點(diǎn)焊試樣試驗(yàn)；步驟3、進(jìn)行折邊剝離試驗(yàn)；步驟4、進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)；步驟5、進(jìn)行焊點(diǎn)熔核直徑的測(cè)試；步驟6、進(jìn)行基于合力失效判據(jù)參數(shù)處理；步驟7、進(jìn)行基于應(yīng)力失效判據(jù)參數(shù)處理。本發(fā)明可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)焊點(diǎn)失效情況，提高汽車(chē)碰撞的仿真精度。
【IPC分類】B23K11-11, B23K31-12
【公開(kāi)號(hào)】CN104785947
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510174186
【發(fā)明人】王武榮, 韋習(xí)成, 孫曉嶼, 黃雷, 劉成杰
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月14日