汽车薄板焊点的疲劳断裂行为研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:haoxuexi0825
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为了满足新一代汽车“节能、环保、安全”的要求,先进高强度钢被广泛地应用于汽车生产。电阻点焊是车身装配中最主要的连接方式。通常,焊点在服役过程中承受着疲劳损伤。因此为了满足汽车的安全和可靠性设计,研究先进高强度钢焊点的疲劳行为是十分必要的。本文选用的材料为DP780、DP980、TRIP780、HS和Q&P980钢。本文首先观察了五种材料焊点的组织变化和硬度分布;然后研究了五种材料拉剪型和十字型样品的疲劳性能和断裂模式;最后探讨了影响焊点疲劳性能的因素。焊核硬度值最高,这是因为焊核部位生成了致密的马氏体组织。HS、Q&P980、 TRIP780、DP980和DP780焊核的硬度值分别为515 HV、497 HV、477 HV、393 HV和385 HV。对Q&P980、DP980和DP780钢焊点来说,“软化区”出现是因为焊点的下临界热影响区发生了马氏体回火。而HS钢焊点的临界热影响区生成铁素体和贝氏体,以及下临界热影响区发生马氏体回火是其“软化区”出现的主要原因。不论是拉剪型还是十字型样品,三种焊点尺寸相近的DP780、TRIP780和Q&P980焊点的疲劳性能都相近。拉剪型样品的失效模式有焊点拔出型、沿着焊点圆周断裂型和沿着板宽方向断裂型。而十字型样品的失效模式主要为焊点拔出型。疲劳裂纹在焊接两板交界面的焊点圆周处萌生,且在热影响区内扩展到贯穿板厚。对焊点拔出断裂来说,疲劳裂纹扩展到贯穿板厚即发生断裂。而对沿焊点圆周断裂或者沿板宽方向断裂来说,疲劳裂纹先贯穿板厚,贯穿板厚的裂纹做为二次裂纹源萌生二次疲劳裂纹,并出向板宽方向扩展到断裂。同一材料厚板焊点的疲劳性能优于薄板焊点的疲劳性能。同一材料同一板厚焊点来说,焊点的疲劳强度不会随着焊核尺寸的增大而增大;选择合适的焊核尺寸(5t05)才能保证焊点的最优疲劳强度。对1.2 mm厚板焊点来说,焊点的疲劳强度受到母材性能的影响。然而1.6mm厚板焊点的疲劳强度与母材的性能无关。本研究发现的这一规律能对汽车焊接工业提供指导。
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