摘 要

随着科学技术的不断进步，汽车工业需要的材料不仅要保证足够的材料强度，而且一直提高材料的各种性能要求。先进高强度钢，主要代表为双相钢，在汽车轻量化的应用的比例正不断提高。汽车车身包含上千点焊，因而双相钢的点焊焊接规范参数的选择与优化不仅和车身强度关系紧密，还与汽车安全性息息相关。因此，双相钢的发展一直备受关注。本文主要借助焊接专业软件SYSWELD对厚度均为1mm的两块 DP600双相钢板的电阻点焊进行数值模拟实验，探究焊接质量的各影响因素，本文设定的三个试验变量，焊接电流、焊接通电时间以及电极压力；每个因素均设有三个水平，通过正交设计表来进行9次模拟试验，选择四个结果指标，即熔核直径，热影响区半径，焊透率以及压痕深度，然后用直观和方差分析法对实验结果指标进行分析比较，得出最优化的焊接规范参数组合，从而得到性能优良的焊接产品。本文最终结论为，对于等厚度均为1mm的两块DP600钢板的电阻点焊来说，最优化的焊接规范参数组合是在焊接电流为9kA，通电时间为10 周期，电极压力为4kN 。得到的结果为熔核直径为4.98 mm ，热影响区半径为3.702 mm ，焊透率68.4%，压痕深度为0.170mm。数值模拟实验，一般用于正式试验前。通过模拟试验，先初步确定适宜的点焊焊接参数，再实际进行点焊焊接，这样既可以节省实验成本，又能更有效率地得到优良的焊接接头，达到实验目的。

关键词：DP600双相钢 电阻点焊 数值模拟 最佳焊接规范

Abstract

With the continuous progress of science and technology, the automotive industry needs not only to ensure that the material strength is sufficient, and has been to improve the performance of the material requirements. Advanced high strength steel, highlighted on behalf of the dual phase steel, the proportion of applications in the automotive lightweight is increasing. The automobile body contains thousands of spot welding, so the choice and optimization of the parameters of the spot welding of the dual phase steel is not only closely related to the strength of the vehicle body, but also closely related to the safety of the vehicle. Therefore, the development of dual phase steel has been of concern. In this paper, the numerical simulation experiment is carried out on the resistance spot welding of two DP600 biphasic steel plates with thickness of 1mm. The influence factors of welding quality are discussed. Three test variables, welding current and welding power are set up in this paper. Time and electrode pressure; each factor is set with three levels, through the orthogonal design table to carry out nine simulation tests, select the four results indicators, namely the nugget diameter, heat affected area radius, penetration rate and indentation depth, Then, the experimental results are analyzed and compared by intuition and variance analysis, and the optimal combination of welding parameters is obtained, and the welding products with excellent performance are obtained. The final conclusion of this paper is that for the two spot welding of DP600 steel plates with equal thickness of 1mm, the optimum welding specification parameter combination is in the welding current of 9kA, the energization time is 10 cycles and the electrode pressure is 4kN. The results show that the diameter of the nugget is 4.98 mm, the radius of heat affected zone is 3.702 mm, the penetration rate is 68.4% and the indentation depth is 0.170. Numerical simulation experiments, generally used before the formal test. Through the simulation test, the first preliminary determination of the appropriate spot welding parameters, and then the actual spot welding, which can save the cost of the experiment, but also more efficient access to excellent welded joints, to achieve experimental purposes.

Key words：DualPhase Steel Resistance spot welding Numerical simulation Best welding specification

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 双相钢的特点以及发展状况 1

1.3 电阻点焊的特点 2

1.4 点焊数值模拟软件的发展 2

1.5 本文主要研究内容与意义 3

第2章 实验原理与材料方法 4

2.1 实验材料及常用参数设定 4

2.1.1 实验材料及尺寸 4

2.1.2 电极的基本情况 4

2.1.3 有限元模型的建立 4

2.1.4 边界条件 5

2.2 实验原理与方法 6

2.2.1 参数的选定 6

2.2.2 正交试验方案设计 6

第3章 后处理与实验结果分析 9

3.1 模拟结果 9

3.2 结果初步分析 9

3.3 直观分析 12

3.3.1 直观分析理论 12

3.3.2 直观分析结果 13

3.3.3 趋势图 13

3.3.4 直观分析结论 14

3.4 方差分析 15

3.4.1 方差分析理论 15

3.4.2 方差分析结果 17

3.5 分析总结 18

第4章 结论 20

参考文献 21

致 谢 23

第1章 绪论

1.1 研究背景

进入21世纪,节能环保成为热议的话题,制造业不再满足于使用以钢铁为主的传统材料。随着国民经济实力的提高，私人汽车持有量不断上涨，汽油价格的逐渐提高，汽车工业在保障安全的基础之上，更加密切地关注环保问题，同时对燃油经济性等方面的要求日益提高。因此，研究与发展新型材料的需求显得极其迫切。数据显示，高强度钢板，可以将1.0-1.2mm的车身主板原始厚度减薄0.7-0.8mm，从而降低车身质量15%-20% ，节约燃油消耗8%-10%^【1】。由此可知，对于降低汽车油耗而言，汽车轻量化是一条行之有效的途径。通过使汽车轻量化来降低油耗以及二氧化碳的排放量既起到了节能环保的作用，又响应着我国可持续发展战略。因此，这些年来，汽车先进高强度钢板的研究与发展吸引着世界各国热切关注的目光^【2-5】。而双相钢由于综合特性如强度以及塑性较高，拉伸强度高，伸长率高，屈服强度较好，因此在汽车轻量化的发展中应用较为普遍。

1.2 双相钢的特点以及发展状况