超高强度热成形钢板电阻点焊数值模拟及分析

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超高强度热成形钢是采用先进的热成形技术,对完全奥氏体化的高强度硼合金钢快速冷却淬火后得到的钢种。超高强度热成形钢的微观组织为板条马氏体,其力学性能和硬度非常高。因此,热成形钢板在汽车行业中的应用也越来越广泛,已经成为汽车轻量化和车身安全性的重要途径之一。作为汽车车身焊接生产最主要的工艺方法,电阻点焊焊接效率高,适合自动化生产。由于超高强度热成形钢板电阻点焊过程的不可见性,采用有限元建模的方式对热成形钢点焊过程进行数值模拟,不仅具有重要的经济价值,并且对电阻点焊的可焊性、探索合理的焊接工艺参数具有理论指导意义与实际应用前景,已经成为了一种有效可行的分析手段。本文采用有限元分析软件SORPAS和材料性能分析软件JMatPro,针对1.5mm厚度的超高强度热成形钢板BR1500HS建立了同种钢板电阻点焊熔核形成过程的轴对称有限元模型,并模拟出热成形钢的CCT曲线。通过数值模拟定量揭示了热成形钢点焊中温度场、热循环曲线等过程量的变化规律,以及点焊工艺参数变化对温度场的影响;通过模拟计算出热成形钢点焊熔核直径、接头区域硬度、焊后组织分布等信息,并探索了焊接软化区形成的机理。针对具体汽车生产过程中异种钢点焊的情况,分别采用0.8mm和1.5mm厚的低碳钢H240LAD+Z与2.0mm厚的热成形钢板进行异种钢点焊实验。并基于SORPAS软件对异种钢的电阻点焊过程进行数值模拟,比较了现有生产工艺参数、优化改进焊接参数下的焊接区温度分布及熔核形成情况,得到了合适点焊工艺参数。通过力学性能分析,验证了有限元模型以及模拟结果的可靠性。并探索了异种钢点焊过程中减小熔核偏移的方法。
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