深圳龙华数控加工201不锈钢圆钢点焊性能良好

201不锈钢圆钢(1Cr17Mn6Ni5N)具有优良的使用性能和低廉的价格,在生产中得到日益广泛的应用,尤其适用于制造食品生产设备、普通化工设备、铁路车辆等,其制造工艺过程中常采用点焊作为连接手段。目前相关领域多为201与300系列奥氏体不锈钢工艺性能的试验对比研究,对其点焊性能尚未做出深入的探讨。本文在充分吸收和借鉴前人研究成果的基础上,以1.5mm厚的201不锈钢板为研究对象,以数值分析为主要研究手段,在有限元软件ANSYS中引入直接耦合单元,模拟201不锈钢圆钢点焊过程的温度场及应力、应变场,分析其焊点形成机理、温度场及应力场分布特点,比较不同点焊规范对熔核尺寸、组织及性能的影响,并通过实验加以验证。

     首先完成201不锈钢圆钢点焊预压、通电加热、压力维持及休止四个阶段的动态模拟,并综合分析温度场和应力场的分布特点。模拟所得点焊熔核首先在近贴合面部位形成,并于通电结束时在工件内部形成沿贴合面对称的椭圆形熔核。压力维持阶段,熔核凝固结晶,焊接区内的等温线以椭圆形持续收缩,温度梯度逐渐趋于平缓。熔核内部的应力分布特点为:加热时以压应力为主;熔核凝固结晶时,压应力峰值随焊接区温度下降迅速降低,在压力维持阶段最后时刻,熔核内应力转化为拉伸应力;最终,接头残余应力全部为拉应力,并在贴合面塑性环边缘出现较大的应力集中。 选用软硬不同的三组规范及一组回火脉冲规范进行模拟,分析点焊参数变化对熔核尺寸及温度场、应力场影响。结果表明所用规范都可以获得满意的熔核尺寸,各种规范下接头的温度场、应力场分布规律相似,以硬规范时接头的温度与应力峰值最高,回火脉冲可以有效降低接头残余应力。

     采用模拟时的工艺参数分别进行点焊实验,测定焊点尺寸,分析焊接区显微组织及显微硬度,并对接头进行拉剪试验。实验结果表明,201不锈钢点焊性能良好,具有较宽的规范参数选择范围,其中以电流双脉冲规范下的接头质量最好。201不锈钢圆钢对比模拟与实验所得结果,差异不大,验证了模拟方法的合理性与模拟结果的可靠性。