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1、CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 开题报告论文题目： 201不锈钢点焊工艺优化设计 学生姓名： 学院名称： 机电学院 专业名称： 材料成型及控制工程 班级名称： 材料0841班 学 号： 0802421141 指导教师： 教师职称： 讲师 学 历： 研究生 2012年4月6日摘 要不锈钢具有优异的耐蚀性能以及特有的力学性能、物理性能和工艺性能，使不锈钢在机车制造行业具有广泛的应用前景。本文概述了不锈钢电阻点焊的工艺特点、点焊工艺中的问题，以及国内外在这方面的研究现状，进行了焊接接头的影响因素的试验，并指出了不锈钢点焊时影响接头质量稳定性的因素及工艺缺陷。对工艺
2、焊接参数进行了单一参数实验分析，获得了最佳的工艺优化,完成了不锈钢的工艺优化设计。实验表明：当焊接电流为焊接电流4800A，电极压力为3600N，焊接时间为7个周波时焊点性能最好。关键词201不锈钢 电阻点焊 微观分析 性能测试 AbstractStainless steel has excellent corrosion resistance and special mechanical properties、physical properties and process performance,which makes it has a prospect of application in
3、the locomotive manufacturing.This paper summarize the process characteristics of stainless steel resistance spot weldingthe problem of spot welding process and the situation of study in this respect abroad the world.We also have done some experiments about the influence factors of welding joints and
4、 pointed out the factors which affect the welding joints quality stability in stainless steel and its process defect. According to the craft welding parameters ,we have done a single parameter experimental analysis and got the best process optimization.At last ,we have done the optimization design o
5、f stainless steel technology. Experiments show that when the welding current is 4800A, electrode pressure is 3600 N and welding time is seven cycle ,the solder joint performance is best. Keyword: stainless steel; resistance spot welding; microscopic analysis; performance test1.绪论1.1选题背景及意义随着我国工业的迅猛发
6、展，对工业产品(特别是轨道客车)用材的性能提出了更高的要求，并促进了产品钢材的更新换代。近年来，各国焊接工作者就此做了大量的理论及实际研究工作，并取得了一定的成绩。电阻点焊广泛应用于低碳钢、高强钢1和镀层钢等焊接。在法国、英国等国家为了减轻汽车的质量、改善油耗，则采用轻金属材料，如铝合金2。然而，不同的材料及不同的板厚，需要不同的点焊规范参数与之相配合，以达到最佳的力学性能和工艺性能。因此，采用好的优化设计方法，选择最佳焊接工艺参数对于深入理解电阻点焊接头强度的意义、正确选择连接工艺、指导汽车制造具有重要意义。201不锈钢材具有耐酸、耐碱、密度高、抛光无气泡、无针孔等特点，是生产各种表壳、表带
7、底盖优质材料等。针对电阻点焊质量保证体系现状，研究高效、质量可靠、成本低、易操作、易实现焊接自动化，适用于大批量生产，获得表征焊接过程和质量的特征信息，保证焊接质量，同时校验对所学相关课程理论、技能的理解程度，再次是培养理论联系实际的良好作风。1.2不锈钢的研究1.2.1不锈钢的应用不锈钢自上世纪初问世，到现在已有100多年的历史。不锈钢的发明是世界冶金史上的重大成就，不锈钢的发展为现代工业的发展和科技进步奠定了重要的物质技术基础。不锈钢钢种很多，性能各异，它在发展过程中逐步形成了几大类。按组织结构分，分为马氏不锈钢(包括沉淀硬化不锈钢)、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和奥氏体加铁素体双相不锈钢等
8、四大类；按钢中的主要化学成分或钢中的一些特征元素来分类，分为铬不锈钢、铬镍不锈钢、铬镍钼不锈钢以及低碳不锈钢、高钼不锈钢、高纯不锈钢等；按钢的性能特点和用途分类，分为耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、高强不锈钢等；按钢的功能特点分类，分为低温不锈钢、无磁不锈钢、易切削不锈钢、超塑性不锈钢等。目前常用的分类方法是按钢的组织结构特点和钢的化学成分特点以及两者相结合的方法分类。一般分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化型不锈钢等，或分为铬不锈钢和镍不锈钢两大类。用途很广，机械设备，典型用途:纸浆和造纸用设备热交换器、染色设备、胶片冲洗设备、管道、
9、沿海区域建筑物外部用材等。 1.2.2不锈钢点焊工艺按钢的组织可将不锈钢分为奥氏体型、铁素体型、奥氏体铁素体型、马氏体型和沉淀硬化型等。其中马氏体不锈钢由于可淬硬、有磁性，其点焊焊接性与前述可淬硬钢相近，考虑到该型钢具有较大的晶粒长大倾向，焊接时间参数一般应选择小些。奥氏体不锈钢、奥氏体铁素体不锈钢点焊焊接性良好，尤其是电阻率高（为低碳钢的56倍），热导率低（为低碳钢的1/3）以及不存在淬硬倾向和不带磁性（奥氏体铁素体不锈钢有磁性），因此无需特殊的工艺措施，采用普通交流点焊机、简单焊接循环即可获得满意的焊接质量。 不锈钢的点焊技术要点如下： 1、可用酸洗 、砂布打磨或毡轮抛光等方法进行焊前表面
10、清理，但对用铅锌或铝锌模成形的焊件必须采用酸洗方法。 2、采用硬规范、强烈的内部和外部水冷，可显著提高生产率和焊接质量。 3、由于高温强度大、塑性变形困难，应选用较高的电极压力，以避免产生喷溅和缩孔、裂纹等缺陷。 4、板厚大于3mm时，常采用多脉冲焊接电流来改善电极工作状况，其脉冲较点焊等厚低碳钢时要短且稀。这种多脉冲措施亦可用后热处理。 1.2.3国内不锈钢发展状况进入20世纪90年代以来,我国不锈钢的消费量增长很快。1997年我国不锈钢的表观消费量超过了100万t,2001年达到220万t,居世界第一位。以后逐年大幅度增长,2005年达到522万t,连续5年成为世界上最大的不锈钢消费国家4
11、。不锈钢由于其优良的耐腐蚀性能,在我国的经济建设中占有举足轻重的地位,被广泛应用于船舶、车辆、汽车、宇航、桥梁、建筑、压力容器、贮罐、建筑、机械、管线及家电设备等行业。在不锈钢加工工艺中,焊接是最主要的必不可少的加工技术。焊接件的数量、品种、规格在不断地增加,对焊接工艺和质量的要求也越来越高。而且随着技术的引进,国外的不少不锈钢的品种和牌号、新焊接材料、新焊接技术、新焊接工艺在国内市场所占的比重逐步增加,因此对国内的焊接技术人员也提出了许多新的问题。与国外相比,我国的不锈钢焊接技术水平存在一定的差距,主要表现在焊接设备(国内目前无一家具有自主知识产权的先进设备生产厂家,高端焊机完全依赖进口,中
12、低端焊机厂家之间竞争激烈,在技术研发方面投入少)、焊接工艺(大部分焊接工程技术人员及焊工不熟悉不锈钢的焊接)和焊接材料 (焊材研发能力弱,优质焊材主要靠进口)等方面。点焊是一个高密度非线性、多变量耦合作用和存在大量随机不确定因素的过程，而且形核处于封闭状态且无法观测，质量信息的提取难度也非常大。影响电阻电焊质量的因素很多，包括接头设计、材料性能、工艺方法选择电阻焊设备的可靠性与稳定性，甚至还包括焊工操作水品和生产环境，这些因素都使得焊接过程复杂程度增加，是质量控制变得非常困难。而且随着电阻点焊应用领域的不断扩展和深入，对焊接质量也提出了越来越高的要求5。另外,我国执行的标准同国外相比,也比较落
13、后,因此,迫切需要我们加强不锈钢焊接工艺与材料的研究工作,致力于产品质量的提高,保证产品质量的稳定,迅速缩小与国外先进水平的差距。同时加强对高品质特种不锈钢焊材的研制开发与生产,适应市场的需求,降低成本,增强自身的竞争能力,为我国的经济建设做贡献。1.2.4国外不锈钢发展现状1.世界各国不锈钢生产现状近期世界不锈钢产量增速明显下降，反映了不锈钢供需关系的显著变化。自20世纪80年代以来，世界不锈钢产量保持了连续增长，尤其是近年来基本上连年刷新历史最高纪录，但是从时间全貌来看，具有明显的阶段性特点。也就是说，在不同时期，世界不锈钢产量增长速度是不同的。如果以五年为一个周期来划分，19851990
14、年和19901995年，这两个阶段是世界不锈钢产量高速增长的黄金时期。而19952000年世界不锈钢产量增长幅度明显下滑。2000年世界不锈钢产量比1985年增长1.35倍，15年年均递增5.9%,，取得了较高的增长速度。1990年世界各国生产不锈钢1067.5万吨，比1985年增长34.9%,，五年中年均递增6.2%；1995年世界生产不锈钢1497.9万吨，比1990年增长了40.3%,，五年年均递增7%。2000年世界不锈钢产量达到1861.1万吨，比1995年增长24.2%,，五年年均递增4.4%。可见，世界不锈钢产量在19851990年、19901995年两个时期的年均增长幅度均明显
15、高于1985 2000年年均递增幅度，而在1995 2000年期间年均递增幅度远远低于1985 2000年年均递增水平。这反映了近期世界不锈钢产量增长速度有明显下滑的迹象。世界不锈钢生产增长乏力，这种现象反映了不锈钢供需关系正在悄然发生微妙的变化。需要对此保持警惕。从世界范围看，1999年世界共生产不锈钢1711.4万吨，比上年增长了5.3%，首次超过1700万吨大关。2000年世界不锈钢产量将达到1861.1万吨，比上年上升8.7%，首次突破1800万吨大关。2001年世界不锈钢产量将继续维持上升势头，预计为1896.8万吨，比上年增长1.9%，接近1900万吨大关。20002001年，世界不锈钢产量将维持在较高的水平，各国不锈钢产量将普遍比上年增长，特别是西欧2001年将超过800万吨大关。 表1-1 世界各国（
