近年来,汽车数量的持续增加使得对汽车轻量化的要求更加紧迫。高强钢是汽车轻量化常用的材料,电阻点焊是汽车生产中常用的连接技术。由于高强钢的电阻点焊存在焊接窗口窄、易出现飞溅和压痕过深的缺陷,从而限制了其在汽车上的应用。针对这些问题,课题组开发了一种复合环形端面电极,这种电极是在传统电极中心位置镶嵌了不导电的陶瓷材料,使焊接过程中的能量更加分散,减小了焊接能量的集中。电阻点焊的焊接过程十分短暂且形核过程隐蔽,所以只通过真实试验来对焊接过程进行研究具有很大的困难。本文建立了原始电极和不同陶瓷芯直径的电极的电阻点焊数值模型,研究了陶瓷芯直径对焊接过程与结果的影响,包括电势和温度场的分布、焊核的形成及尺寸。另外还研究了板材厚度在使用原始电极和环形电极进行焊接时对焊接的影响,包括等厚板材的焊接和不等厚板材的焊接。研究表明:复合环形端面电极能够改变点焊的产热位置并减小焊接能量集中,且陶瓷芯直径越大,热量产生的位置越靠外。焊接过程中板材上的最高温度随着陶瓷芯直径的增大逐渐减小,表明复合环形电极可以减少焊接过程的飞溅。随着陶瓷芯直径的增加,焊核形状由实心变为环形,并且焊核尺寸在逐渐变大,有利于焊点的强度增加。在焊接不同厚度的板材时,焊接结果随电极陶瓷芯直径的变化规律相似但却存在差异。当电极中陶瓷芯直径相同时,厚度越大板材所用焊接时间越长,且焊接中产生的最高温度越高,焊核尺寸越大。板材厚度越大,要形成环形焊核所需的电极陶瓷芯直径越大。该电极可以应用到不等厚板材的焊接中,焊接情况和等厚板材的相似,但是也存在一些差异。温度场在不等厚板材上的分布不对称,在焊接前期,高温偏向薄板,在焊接后期,高温偏向厚板。薄板和电极接触面的温度比厚板和电极接触面的温度高。随着陶瓷芯直径的增加,焊核在厚板方向上的尺寸逐渐变小,在径向上焊核直径先是不变然后增加。