低碳钢电阻点焊过程的有限元分析

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1、低碳钢电阻点焊过程的有限元分析摘要本文以低碳钢电阻点焊过程为研究对象，通过有限单元分析法，对两类不同形状电极的点焊过程进行了接触分析与热电分析，并结合生产实际，分析了电极球面半径变化对点焊熔核尺寸的影响、不等厚板点焊熔核偏移情况等问题，这对于优化点焊工艺参数、提高点焊质量的稳定性具有指导意义，并为后续点焊机理的研究打下基础。点焊预压阶段决定了导电的初始区域和初始接触电阻的大小，是点焊通电加热过程的基础。本文基于ANSYS有限元分析软件，建立了锥形及球形电极条件下低碳钢电阻点焊预压接触有限元分析模型，分析比较了两类电极条件下电极与工件、工件

2、与工件问的接触行为。分析了预压阶段的应力、应变特征，并就电极压力变化对预压行为的影响进行了模拟分析。依据球形电极条件下预压阶段接触分析的结果，对低碳钢点焊通电加热过程进行模拟分析，得到点焊加热过程中焊接区电压、电流和温度场的分布规律，探讨了熔核的形成与生长特征，并获得焊核及热影响区的精确形状和尺寸。球形电极在实际使用过程中因电极端面与工件间粘损会造成球面曲率的变化，采用模拟计算和试验验证相结合的方法讨论了球形电极端面直径变化对焊点质量的影响。分别建立非等厚板的凸焊模型和普通点焊模型，模拟凸焊凸点压溃过程与熔核形成、长大过程，分析比较了非等

3、厚板凸焊和普通点焊的熔核形成时机和形状特征的差别，证实了凸焊方法对于防止不等厚板熔核偏移的有效性。关键词：电阻点焊有限元接触分析温度场凸焊FiniteElementAnalysisofResistanceSpotWeldingforLOW-carbonSteelABSTRACTInthepaper,thelow—carbonsteelresistancespotwelding(RSW)processisinvestigated．Throughfiniteelementmethod，contactanalysisandelectrother

4、malanalysisismadeundertheconditionoftwodissimilarshapeelectrode．Consideringpracticalproduction，thefluenceofelectrodesphericradiusonRSWnuggetsizeandnuggetdeviationinthedifferentthicknessplateisanalyzed，whichhasimportantsignificanceonoptimizingRSWprocessparametersandimprovi

5、ngstabilityofweldquality，andmakesafoundationforthesubsequentinvestigationonRSWmechanism．Theinitialconductingareaandinitialcontactareaaredeterminedinthepre．squeezestageofRSW,whichisthebasisofelectrothermalprocess．BasedonfiniteelementsoftwareANSYS．thefiniteelementmodelofpre

6、—squeezecontactanalysisforsteelRSWisbuilt．Thecontactbehaviorswithtaper-shapedanddome—shapedeletrodesarecompared．Thestressandstrainfeaturesiflthestageareanalyzed．andelectrodepressureinfluenceonpre-squeezenbehaviorisalsosimulated．Accordingtodome．shapeelectrodecontactanalysi

7、sresult，thevoltage，currentandtemperaturedistributionregularitiesaregainedbyanalyzingelectrothermalprocessforsteelRSW．Thepreciseshapeandsizeaboutnuggetandheat—affectedzoneareobtainedafterdiscussingnuggetformingandgrowingcharacters．Sphericradiusoftenchangesbecauseofadhesion

8、betweenelectrodeandworkpiecewhendome．shapedelectrodeisduringusingdome—shapedelectrode．Effectofdo