铝合金具有比重小、良好的耐腐蚀性、易加工成型等优点,广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。电阻点焊是铝合金薄板主要连接技术之一。由于铝合金高导热率和低电阻率的特点,因此其点焊性能较差。铝合金电阻点焊过程机理的研究是解决铝合金点焊问题的基础和关键。本文以2mm厚的LF2铝合金板材为研究对象,在有限元分析软件ANSYS中建立铝合金电阻点焊过程热、电、力耦合分析的有限元模型,采用数值模拟的方法,对铝合金点焊机理和影响因素进行研究。分析了焊接工艺参数对铝合金点焊温度场和应力场的影响,为实现铝合金点焊过程的实时监控及工艺参数优化奠定基础。首先分析比较了锥形电极和球形电极条件下铝合金电阻点焊预压阶段的界面接触行为和焊接区应力应变特征,认为使用球形电极有利于限制早期飞溅和提高焊件表面质量。依据球形电极条件下预压接触分析的结果,对铝合金点焊通电加热阶段和冷却阶段进行了模拟分析。在通电加热阶段工件贴合面部位的温度率先升高,最终在工件内部形成沿贴合面对称的椭圆形熔核。加热阶段熔核内部以压应力为主,加热结束时刻,熔核中心区域的应力值比较小。在冷却阶段熔核瞬时完成凝固结晶,焊接区内等温线保持椭圆形收缩,温度梯度逐渐趋于平缓。焊接区的应力逐渐由压应力转化为拉伸应力,完全冷却后,焊接区的残余应力为双向拉伸应力,并且在贴合面边缘存在较大的应力集中。采用相同模拟方法分析了焊接工艺参数的变化对点焊温度场及残余应力的影响规律。为提高模拟精度,在点焊参数的变化时对分析模型中的接触面半径进行了相应修正。分析结果表明:随着焊接电流增加,熔核直径和焊透率均增加,而焊接区的残余应力会相应降低;通电时间对熔核尺寸的影响与焊接电流类似但影响程度较弱,通电时间增加到一定值之后,对焊接区的残余应力不再有影响;随着电极压力的增加,熔核直径变化不大,而焊透率显著下降,贴合面上残余应力的分布特点对电极压力的变化比较敏感。采用与模拟一致的工艺参数对铝合金板材分别进行点焊实验,制取接头低倍金相照片,并测量熔核直径和焊透率。实验结果与模拟情况吻合良好,验证了模拟方法的合理性及模拟结果的准确性。