螺母凸焊由于自动化程度高、可大批量焊接、生产效率高、环境污染小等优点在各个行业中广泛应用,尤以汽车行业应用更多。在拥有许多优点的同时,螺母凸焊也存在一些亟需改善的问题。由于工艺形核尺寸狭小、整体电阻动态变化非线性、工艺参数波动性大、焊接参数变动瞬时性等特点,使得螺母凸焊焊接窗口较窄、工艺规范复制性差。同时企业内部也存在焊接设备参数波动性大、工艺优化方向不明等问题。为了改善上述问题,本文以SAPH370酸洗热轧钢板螺母凸焊工艺优化为研究对象,揭示焊接参数与焊接质量之间的复杂关系规律,提供一定的工艺优化方向,解决了困扰企业工艺调节方向不明、参数复制性差等实际问题。由于螺母凸焊为多因素多变量问题,有试验数据较为分散、规律性不强等特征,为了分析其数据的规律,本文进行了单因素试验,分别变动电极压力、焊接电流和焊接时间,研究单个参数变动对焊接质量的影响。另外,焊接参数对于焊接质量的影响是存在交互作用的,为研究焊接参数之间的交互作用,进行完单因素试验后又增加复合因素试验以研究焊接参数之间的交互作用及其对接头力学性能、熔核尺寸、接头硬度、螺纹变形等焊接质量的影响。随焊接电流增大,分离拉力呈现先增大后减小又增大的趋势,相应的,螺母凸焊焊接接头断裂类型大体上呈现出由界面断裂、螺母断裂逐渐转向板材断裂的转变趋势。随焊接时间延长,螺母凸焊焊接接头分离拉力总体变化不大,即焊接时间对于分离拉力的影响较小。随焊接电流增大,由于电阻热过多,热输入量过大,易出现螺纹变形的情况。电极压力较大且焊接时间较长时,由于电极压力过大且热输入量过多,易产生螺纹变形。因而为了减少螺纹变形,电极压力不宜过大,焊接电流不宜过大,焊接时间不宜过长。螺母和板材的基体组织均为铁素体和珠光体。螺母热影响区发生了明显的相变,组织由细小的铁素体、珠光体转变为马氏体、铁素体和珠光体的复杂混合组织。板材热影响区组织为铁素体、珠光体和三次渗碳体,三次渗碳体的产生使得该区域的硬度增高,脆性增大。由于三次渗碳体和马氏体脆性较大,因而焊接接头容易在螺母热影响区和板材热影响区断裂。螺母和板材的硬度约为HV230,焊点中心区域硬度在400HV上下浮动,比螺母和板材硬度高出约74%。随着距熔核中心距离越远,硬度值逐渐下降,在热影响区(HAZ)表现出快速的下降趋势。由于热影响区散热较好,使得该区域温度下降较快,导致该区域的塑性较差,同时该区域又有较大的应力集中,从而成为了焊点中最薄弱最易断的区域。通过信号监测发现本课题涉及的焊接设备焊接电流偏差值较大,随焊接时间延长,焊接电流偏差值并未改变;焊接时间偏差值较小。在实际工况中,设置焊接参数时应考虑到焊接设备的偏差值进行设置。通过对焊接参数与分离拉力的三元二次非线性回归建模,揭示了焊接参数与焊接质量以及焊接参数之间交互作用的复杂关系规律。发现随焊接电流增大分离拉力明显增大,在焊接电流增大到一定程度以后,焊接时间和电极压力对分离拉力的影响均非常小,基本可以忽略。而对于焊接参数之间交互作用,发现电极压力较小时,焊接时间对分离拉力影响较大;电极压力较大时,焊接电流对分离拉力影响较大。电极压力和焊接电流的交互作用最大,焊接电流和焊接时间的交互作用以及电极压力和焊接时间的交互作用较小。