钢-铝一体化车身结构是目前汽车轻量化的首选方案,电阻点焊具有效率高、成本低、自动化程度高、适应性好等优势,在汽车工业中具有不可替代的地位。因此,通过电阻点焊技术获得稳定、可靠的钢-铝异种金属连接接头是加速汽车轻量化进程的关键技术之一。由于钢和铝两种金属之间存有极大的物理性能差异,加之电阻点焊特有的电、热、力瞬态非线性特征,使钢-铝异种金属电阻点焊过程变得极为复杂,各焊接参数不但影响金属间化合物(Intermetallic Compounds,IMC)的生成和长大,而且还涉及到整个焊接过程的稳定性,进而对接头性能产生直接影响。研究钢-铝异种金属电阻点焊过程中的物理现象,分析和掌握各因素在焊接过程中的影响和变化规律,探索控制焊接过程稳定性、改善接头组织和性能的有效手段,对促进钢-铝异种金属连接的广泛应用具有极高的研究价值和应用前景。本文以2.0 mm DC07热浸镀锌钢板和1.2 mm AA6022-T4铝合金板为研究对象,采用铝上钢下的叠放次序,建立了更符合实际焊接过程的钢-铝电阻点焊数值模拟方法;在已有钢-铝电阻点焊数值模型的基础上,依据最新实验条件对焊接参数和上电极表面形貌设置进行了更改,并通过对模型运行方式、接触界面设置、材料性能参数以及边界条件的全面改进和精细校准,从收敛性、适用性、精确性等方面解决了原模型中存在的诸多问题,不但提高了模型预测实际焊接结果的准确性,使得通过模拟得到的数据更可信、运用模型数据进行的分析更可靠,而且改善了原模型对不同电流模式和电极形貌的适用性。基于该改进模型,分析了钢-铝电阻点焊过程中的预压、预热、焊接和维持等点焊阶段中较重要的物理现象,并分别对冷却介质、电极修磨程度、电极磨损程度、焊接环境温度、电极压力、焊前预热参数等焊接影响因素进行了研究,发现了钢-铝电阻点焊过程中动态负反馈机制,阐述了电极压力和焊前预热参数对钢-铝电阻点焊过程的影响规律。本文首次采用数值模拟的方法较系统地研究了钢-铝电阻点焊的焊前预热过程,揭示了焊前预热过程的微观机理;基于研究得出的“锌挤出”机制,提出了抑制铝-钢焊接界面温度、防止IMC过度增厚的“大电流多脉冲”预热模式。通过数值模拟和实际焊接实验发现,该“大电流多脉冲”预热模式不但有利于在预热过程形成向四周均匀分布的“锌挤出”,扩大铝-钢接触面积,改善该接触面微观接触行为、有效控制预热前期铝-钢接触面产热量;同时也使得后续焊接过程中钢和铝板材的内部电场分布更为均匀,有效控制钢板内部产热量,从而减少钢侧熔核向铝-钢界面传递的热量,抑制界面温度过度上升,防止IMC过厚;此外,对清除表面油污、杂质等效果极佳,可防止界面焊接缺陷的发生。