三層異種不等厚鋼電阻點(diǎn)焊多場(chǎng)耦合模擬與分析

李坤航 張思琦 吳 瑋 胡明卓 孫婭鈴 熊 鑫 黃 宏

1.重慶理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,重慶,400054 2.重慶長安汽車股份有限公司,重慶,400023 3.重慶鐵馬工業(yè)集團(tuán)有限公司,重慶,400050

0 引言

隨著節(jié)能要求的突出和環(huán)保規(guī)定的嚴(yán)苛,輕量化已成為汽車的主要發(fā)展方向,車身骨架的輕量化設(shè)計(jì)是整車輕量化的關(guān)鍵[1]。與傳統(tǒng)低碳鋼相比,雙相(dual-phase,DP)鋼具有較高的強(qiáng)度、低良率、高加工硬化率以及高應(yīng)變能量吸收等特性[2],在汽車制造中得到了廣泛的應(yīng)用[3],車身設(shè)計(jì)中大量采用了高強(qiáng)鋼與高強(qiáng)鋼、高強(qiáng)鋼與普通低碳鋼組合的沖焊結(jié)構(gòu),特別是在一些重要部位還采用了等厚或不等厚的同種或異種鋼板多層點(diǎn)焊組合。

多層板電阻點(diǎn)焊雖然具有兩層板點(diǎn)焊相似的熔核形成機(jī)理,但由于多層板板件接觸界面數(shù)量的增加,內(nèi)部電阻與接觸電阻會(huì)增大,使電流場(chǎng)分布發(fā)生改變,而且多層板間的組合方式不同會(huì)影響散熱條件,使得熔核生長過程不同,容易出現(xiàn)熔核偏移、熔核直徑過小、虛焊等缺陷。點(diǎn)焊是一種多物理場(chǎng)耦合且封閉不可見的金屬成形過程,焊接時(shí)間短,工藝熱電行為具有復(fù)雜性,很難用試驗(yàn)方法測(cè)量電流分流及試件溫度分布[4],而數(shù)值模擬可以對(duì)焊接過程溫度場(chǎng)、電場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行研究,因此不少文獻(xiàn)采用數(shù)值模擬方法對(duì)電阻點(diǎn)焊過程溫度場(chǎng)、電流密度甚至多場(chǎng)耦合進(jìn)行了分析,直觀地揭示了點(diǎn)焊內(nèi)部形核過程。ZHANG等[5]用 SORPAS 軟件對(duì)厚度1.4 mm的DP800雙相鋼溫度場(chǎng)進(jìn)行了模擬,指出在通電初期工件溫度上升速度高于電極溫度上升速度,在焊接結(jié)束時(shí)焊件達(dá)到2120 ℃,由于冷卻水的原因,工件溫度高于電極溫度,在有飛濺情況下模擬結(jié)果尺寸大于實(shí)際尺寸。陶維承[6]、 ZHANG等[7]在點(diǎn)焊過程的模擬分析中指出,電極形狀和結(jié)構(gòu)的變化會(huì)引起電流密度的分布發(fā)生相應(yīng)改變,優(yōu)化電極形態(tài)可使電流密度分布更加均勻,從而改善最大電流密度和溫度,促進(jìn)焊接性能的提高。CHEN[8]針對(duì)厚度1.8 mm的DP590以及厚度1.2 mm的6061-T6異種不等厚板進(jìn)行點(diǎn)焊建模分析,指出焊接過程中在鋁側(cè)和雙相鋼側(cè)形成了雙熔核。孫曉嶼等[9]使用SORPAS軟件對(duì)1.6 mm和2.0 mm不等厚DP780同種材料建立了點(diǎn)焊軸對(duì)稱模型,模擬了預(yù)熱電流及焊接電流下的熔核成形,發(fā)現(xiàn)第一次脈沖電流下熔核增長速度大于第二次脈沖電流下熔核增長速度,分析認(rèn)為第一次脈沖電流結(jié)束后產(chǎn)生了大量的液態(tài)熔融金屬,而第二次脈沖電流下液態(tài)熔融金屬使散熱速度增大,導(dǎo)致熔核增長速率減小。在多層板點(diǎn)焊的研究中,劉麗[10]對(duì)低碳鋼與高強(qiáng)鋼的三層點(diǎn)焊溫度場(chǎng)進(jìn)行了模擬分析,發(fā)現(xiàn)熔核最高溫度在貼合表面中央,熔核內(nèi)部不同位置溫度達(dá)到熔點(diǎn)后的晗效應(yīng)引起熔核中心升溫緩慢。NINSHU等[11]在三層高強(qiáng)鋼電阻點(diǎn)焊數(shù)值模擬分析中指出,電流密度在接觸區(qū)域集中形成尖角,熔核直徑隨著焊接電流循環(huán)次數(shù)的增加而增大,熔核厚度變化所受影響較小。黃煥林[12]采用ANSYS軟件對(duì)三層等厚同種鋼板點(diǎn)焊過程中的電流密度與內(nèi)部電勢(shì)進(jìn)行數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)內(nèi)部近焊接區(qū)軸線位置的電流密度分布均勻,而靠近接觸面邊緣電流密度陡升,邊沿以外電流密度快速下降,模擬發(fā)現(xiàn)內(nèi)部電勢(shì)場(chǎng)基本對(duì)稱,在通電初期時(shí),電壓降集中在接觸面附近,隨時(shí)間增加工件內(nèi)部電壓降增大且分布均勻,研究發(fā)現(xiàn),同種材料等厚三層板的電流密度和內(nèi)部電勢(shì)與二層板規(guī)律相似。

通過有限元模擬方法能較好地判斷材料點(diǎn)焊連接規(guī)律,現(xiàn)有研究對(duì)兩層材料點(diǎn)焊報(bào)道較多,而對(duì)多層板特別是多層異種不等厚板點(diǎn)焊過程的模擬研究還比較少,多層板點(diǎn)焊中界面增多會(huì)帶來內(nèi)部電阻的變化以及散熱分流等問題,比兩層板研究更為麻煩,僅僅依靠單一的溫度場(chǎng)或單一的電流密度以及應(yīng)力應(yīng)變分析不能完全揭示界面產(chǎn)熱規(guī)律及熔核形核過程,因此本研究基于ABAQUS軟件,以 DC01/DP590 三層板點(diǎn)焊為分析對(duì)象,建立了熱-電-力三場(chǎng)直接耦合的電阻點(diǎn)焊有限元計(jì)算模型,通過對(duì)電流密度和溫度的瞬態(tài)行為以及不同時(shí)刻下的力場(chǎng)變化進(jìn)行分析,詳細(xì)揭示了多場(chǎng)之間的相互作用和對(duì)形核的影響。

1 試驗(yàn)方法與設(shè)備

試驗(yàn)材料由厚度1.0 mm的冷軋無鍍鋅DC01低碳鋼以及厚度1.2 mm和1.5 mm的冷軋無鍍鋅DP590高強(qiáng)鋼組成,長100 mm,寬25 mm,其化學(xué)成分見表1,焊接過程中各板位置如圖1所示。點(diǎn)焊前母材用無水乙醇去油清洗并烘干,在DTBZ-80中頻逆變直流點(diǎn)凸焊機(jī)上完成焊接,上下電極均用端面直徑為10 mm的CuCrZr錐形電極。焊接工藝參數(shù)為:電流9 kA,焊接時(shí)間200 ms,電極壓力5 kN。焊后垂直于界面沿焊點(diǎn)直徑橫切接頭獲取金相試樣,經(jīng)表面打磨拋光后用體積分?jǐn)?shù)為3%的硝酸酒精腐蝕,采用DMI5000M光學(xué)顯微鏡對(duì)組織進(jìn)行觀察。

圖1 板材的位置Fig.1 Position of the plate

表1 試驗(yàn)材料化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Tab.1 Chemical composition of testing material(mass fraction) %

2 有限元模型

選取ABAQUS中的熱-電-力耦合模塊對(duì)電阻點(diǎn)焊過程進(jìn)行模擬。由于焊接模擬中沿x-z平面、y-z平面具有對(duì)稱性,本研究采用1/4的模型進(jìn)行有限元模擬分析,所建立的三層異種不等厚鋼電阻點(diǎn)焊模型如圖2所示,包括3個(gè)工件和2個(gè)電極,網(wǎng)格為六面體八節(jié)點(diǎn)單元(Q3D8R),工件與電極接觸處的網(wǎng)格大小為0.2,遠(yuǎn)離中心區(qū)的網(wǎng)格大小為1。模型中的邊界條件為:空氣溫度20 ℃,表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)25 W/(m2·K)。電極空腔內(nèi)的冷卻水溫度為20 ℃,傳熱系數(shù)為3800 W/(m2·K)。被焊工件被上電極頭沿z軸方向擠壓,焊接電流通過附加在上電極上表面?zhèn)鬏斨料码姌O。假設(shè)溫度恒定,z、r分別為軸向坐標(biāo)和徑向坐標(biāo),則圓柱坐標(biāo)系中瞬態(tài)熱傳導(dǎo)的控制方程[11]可以表示為

圖2 點(diǎn)焊模型及邊界條件Fig.2 Spot welding model and boundary conditions

(1)

式中,qv為產(chǎn)熱量;t為時(shí)間;T為溫度;k為熱導(dǎo)率;ρ為密度;Cp為質(zhì)量熱容。

穩(wěn)態(tài)電傳導(dǎo)方程[12]可通過下式得到:

(2)

式中,ρe為材料的電阻率;U為電勢(shì)。

采用下式分析結(jié)構(gòu)應(yīng)力:

σ(i,j)+b(i,j)=0

(3)

式中,σ為應(yīng)力;b為體積力;i、j為坐標(biāo)向量。

在點(diǎn)焊過程中,通過預(yù)壓確定工件與工件之間以及工件與電極之間的初始接觸條件。由于材料在不同溫度下的屬性會(huì)影響模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性,因此在電流壓力共同作用下時(shí),需要考慮材料熱電力性能的參數(shù)值隨溫度的變化情況。異種金屬材料的接觸電阻Rcontact用Wanheim-Bay模型[13]可以表示為

(4)

式中,σs_soft為材料的流動(dòng)應(yīng)力;σn為接觸壓力;ρe1、ρe2分別為兩種不同材料的電阻率;γ為修正因子;ρcontaminants為接觸界面附著的油、水、氧化物和污物污染狀況對(duì)接觸電阻的影響。

當(dāng)接觸距離大于0.01時(shí),在接觸屬性上面設(shè)置為接觸界面無接觸屬性。DC01與DP590的材料參數(shù)由《有限元分析常用材料參數(shù)手冊(cè)》獲得。

3 模擬結(jié)果及分析

3.1 模型驗(yàn)證

實(shí)際焊接參數(shù)需要通過換算輸入到有限元模 型中,上電極端面面積為 113.825 mm2,因此模擬 時(shí)點(diǎn)焊過程中的試驗(yàn)參數(shù)為:焊接電流密度 79 A/mm2,壓力40 MPa,其中預(yù)壓時(shí)間和保壓通電時(shí)間均為0.2 s,保壓冷卻時(shí)間為1 s。圖 3 為點(diǎn)焊接頭熔核形貌與溫度模擬結(jié)果對(duì)比圖,焊接模擬圖中淺綠色部分為母材(base metal,BM),灰色部分為熔核區(qū)(fusion zone,FZ),紅色到黃色部分為熱影響區(qū)(heat affected zone,HAZ),熔核形貌及HAZ實(shí)際測(cè)量值與模擬計(jì)算值見表2,其中三層板熔核偏移量的計(jì)算參考文獻(xiàn)[14]。表2中除熔核高度誤差最大為6.18%外,其余誤差都在5%左右,造成該誤差的主要因素來源于材料屬性中的熱傳導(dǎo)效率、接觸電阻率與實(shí)際試驗(yàn)材料相關(guān)參數(shù)存在一定誤差,同時(shí)也受實(shí)際試驗(yàn)中的環(huán)境因素和設(shè)備精度影響?？傮w來看實(shí)際得到的焊縫區(qū)域大小和形狀以及熔核尺寸與模擬結(jié)果顯示出了良好的一致性。

表2 接頭實(shí)測(cè)值與模擬計(jì)算值Tab..2 The measured and simulated values of joint

圖4所示為接頭不同區(qū)域的金相組織。圖5為焊縫不同區(qū)域相應(yīng)位置節(jié)點(diǎn)所提取的溫度變化過程曲線。DC01母材組織由等軸狀鐵素體和分布在鐵素體晶界上的碳化物組成。DP590母材主要是鐵素體和塊狀馬氏體組成。

由圖3和圖5可見,灰色部分熔核區(qū)的峰值溫度1835 ℃已經(jīng)超過鋼的熔點(diǎn),根據(jù)DC01和DP590的θAc1(鋼加熱向奧氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度)和θAc3(鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的終止溫度)溫度區(qū)間,熔核區(qū)已發(fā)生完全奧氏體化,按照CCT轉(zhuǎn)變曲線焊后空冷會(huì)發(fā)生奧氏體組織向馬氏體的轉(zhuǎn)變,由于金屬處于高溫時(shí)間相對(duì)較長,焊后熔核組織晶粒粗大。圖4a顯示熔核區(qū)組織為粗大的板條狀馬氏體,晶粒以枝晶形態(tài)沿著與散熱梯度相反的方向生長,熔合區(qū)內(nèi)的液態(tài)金屬成分均勻化,結(jié)合面消失。靠近熔核附近的粗晶區(qū)最高溫度接近1100 ℃,超過鋼的θAc3溫度但未達(dá)到熔點(diǎn),在加熱時(shí)發(fā)生完全奧氏體化,高溫下晶粒迅速長大粗化,快速冷卻時(shí)發(fā)生相變重結(jié)晶。如圖4b所示,DP590側(cè)粗晶區(qū)形成板條馬氏體和少量鐵素體,DC01側(cè)粗晶區(qū)由于含碳量低,從高溫冷卻下來形成了晶粒較大、形態(tài)不規(guī)則的鐵素體(圖4d)。圖3中溫度在800～1000 ℃的黃色區(qū)域?yàn)榧?xì)晶區(qū),奧氏體均質(zhì)化程度不高,有部分發(fā)生重結(jié)晶。由圖4b可以看出,DP590側(cè)細(xì)晶區(qū)組織為細(xì)小的塊狀馬氏體和鐵素體。臨界區(qū)組織靠近母材,峰值溫度為747 ℃,略高于θAc1,會(huì)發(fā)生回火轉(zhuǎn)變,組織比母材細(xì)小,圖4c顯示DP590側(cè)臨界區(qū)為等軸未發(fā)生相變的鐵素體和塊狀馬氏體。在DC01側(cè)無明顯的細(xì)晶區(qū),粗晶區(qū)直接過渡為臨界區(qū),粗晶與細(xì)晶混合,組織為鐵素體和碳化物。

圖3 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比Fig.3 Comparison of simulation results with experimental results

(a)熔核區(qū)(區(qū)域A) (b)DP590側(cè)粗晶區(qū)和細(xì)晶區(qū)(區(qū)域B)

圖5 焊縫不同區(qū)域溫度隨時(shí)間變化曲線Fig.5 Temperature-Time profile for various weld zones

3.2 電場(chǎng)變化

電場(chǎng)分布關(guān)系到界面產(chǎn)熱以及溫度場(chǎng)分布,對(duì)熔核形核有直觀影響。圖6和圖7所示分別為不同點(diǎn)焊時(shí)刻下電流密度和電勢(shì)分布情況。電流密度分布與接觸面積和接觸面上接觸電阻的分布相關(guān),圖6顯示電流流過上電極,并在電極力作用下流向接觸面的接觸區(qū)域,受電極尖端邊緣與板集中接觸的影響,電流密度在DC01以及下板DP590與電極接觸邊沿有一個(gè)較高的峰值,隨著焊接時(shí)間的增加,工件與電極、工件與工件之間的接觸面積增大,電流密度峰值整體逐漸減小。圖6a顯示通電初期(t=250 ms)的電流密度最高,主要分布在工件與電極、工件與工件接觸處。由電勢(shì)分布圖(圖7)可以看出,此階段工件自身電勢(shì)差值只有30 mV左右,而工件與電極頭、工件與工件之間的電勢(shì)差較大,其中DC01/ DP590 之間(紅色與綠色)電勢(shì)差為581 mV,DP590/DP590間(綠色與藍(lán)色)的電勢(shì)差為552 mV,按照電流密度與電阻率、電勢(shì)的關(guān)系可知,此時(shí)工件與電極間電阻率約為3.6×10-7Ω·mm2,DC01/ DP590 和DP590/DP590板件間電阻率分別為2.6×10-6Ω·mm2和1.3×10-6Ω·mm2,其結(jié)果與圖8電阻變化曲線低溫段值相符,表明通電初期電極與工件、工件與工件接觸面間存在較大的接觸電阻。隨著焊接過程的進(jìn)行,材料受熱軟化使板之間的接觸面增大,貼合更加緊密,電流流過區(qū)域增大,電流密度峰值減小,反映在圖7c、圖7d中板材自身的電勢(shì)差值增大到380 mV左右,而板間接觸面之間的電勢(shì)差約在300 mV左右,較t=250 ms時(shí)明顯減小,說明接觸電阻減小,體電阻產(chǎn)熱增加。圖6中t=350 ms和400 ms時(shí)電流密度接近,由文獻(xiàn)[15]對(duì)工件內(nèi)部提取得到的電流曲線可知,到了點(diǎn)焊中后期通過工件的電流逐漸增大,相應(yīng)的單位面積內(nèi)通過的電流會(huì)增多,因此可觀察到t=400 ms時(shí)工件內(nèi)部電流密度數(shù)值從198 A/mm2左右變成205 A/mm2左右。到圖7d所示的點(diǎn)焊后期,中上板電勢(shì)差200 mV左右,而中下板電勢(shì)差快速下降到360 mV左右,下部更多熱量的聚集將會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)熔核偏移。

(a)t=250 ms

(a)DC01側(cè) (b) DP590側(cè) (c)體電阻圖8 接觸電阻和體電阻Fig.8 Bulk resistor and contact resistance

三層板點(diǎn)焊不同于兩層板,板間邊沿的接觸情況要差些,特別是異種不等厚板點(diǎn)焊,板間變形概率會(huì)增大,因此焊接過程中受中板與上下板貼合程度影響,流過中板兩端的電流減少,與在中板處相比,電流密度在上板和下板分布的區(qū)域明顯更大。

3.3 溫度場(chǎng)及能量變化

圖9為異種不等厚鋼板不同焊接時(shí)間下的溫度場(chǎng)分布云圖。根據(jù)前面的電場(chǎng)分布和圖8電阻隨溫度變化曲線,點(diǎn)焊初期接觸電阻高于體電阻,所以前期產(chǎn)熱主要來自于各界面之間的接觸電阻,板材體電阻占整個(gè)產(chǎn)熱的小部分。在圖8中工件與電極之間的接觸電阻比工件間的接觸電阻小,且受上下電極的循環(huán)冷卻水影響,由圖9a可以看出,開始階段工件與電極間升溫不明顯,產(chǎn)熱主要集中在工件接觸界面,因初期界面間接觸電阻以及材料導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性具有差異,DC01/DP590界面處的溫度覆蓋范圍更廣。隨著焊接時(shí)間的增加,熱量由兩界面處向中間板覆蓋,由于DP590的電阻率和熱導(dǎo)率較大,單位時(shí)間內(nèi)更多的產(chǎn)熱使得中間板DP590的下半部分最高溫度接近1300℃,同時(shí)使DP590/DP590界面處溫度比DC01/DP590界面高出約200 ℃。當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時(shí)接觸電阻逐漸減小,工件體電阻開始增大,接觸電阻生熱和體電阻生熱之間的差距逐漸縮小,點(diǎn)焊的產(chǎn)熱過程由接觸電阻開始過渡到體電阻,因此從圖9b中可觀察到,界面和中間工件內(nèi)部與初期相比都有高溫區(qū)存在,高溫區(qū)金屬未達(dá)到DP590的熔點(diǎn)而處于塑性黏著狀態(tài),受熱的金屬沿著縱向和橫向膨脹,由于電極中冷卻水作用,高溫區(qū)在水平方向的擴(kuò)展范圍明顯大于豎直方向的擴(kuò)展范圍。至t=350 ms時(shí)接頭中下部灰色部分溫度超過了熔點(diǎn),熔核首先在熔化的DP590處開始形成,然后向DP590下板靠近結(jié)合面處生長,并逐漸向周圍擴(kuò)展,此時(shí)DC01/DP590結(jié)合面由于上板較薄而散熱快,且DC01高溫下體電阻小,界面未發(fā)生熔化,因此t=350 ms時(shí)只在板內(nèi)中下部形成了一個(gè)類似于半橢圓的熔核。到中后期隨著DP590/DC01界面溫度升高以及DC01側(cè)的熔化,熔核開始向DC01側(cè)生長,整個(gè)熔核水平方向上的生長速度明顯高于厚度方向上的生長速度,熔核截面由半橢圓向長橢圓形轉(zhuǎn)變,此階段DP590下板熔化的金屬更多,最終受工件吸熱和散熱影響,形成了一個(gè)下端較上端更寬、軸向方向存在偏移的熔核。

3.4 接頭應(yīng)力應(yīng)變

圖10為整個(gè)接頭在不同時(shí)刻下的應(yīng)力變化分布圖。圖中等效壓應(yīng)力為正負(fù)值時(shí)分別表示壓應(yīng)力和拉應(yīng)力。t=250 ms時(shí)接頭未形核,可以觀察到在兩電極與工件接觸的邊緣附近,以及DP590/DP590板間有集中的壓應(yīng)力作用。t=300 ms 時(shí)焊接區(qū)域因溫度升高材料變軟,接觸面積增大,中心區(qū)域的壓應(yīng)力從283 MPa 降低至233 MPa, 內(nèi)部高溫液態(tài)金屬向外膨脹使得周圍有少部分受到熔核區(qū)的拉應(yīng)力作用。當(dāng)t=350 ms 時(shí)伴隨著內(nèi)部更多金屬的熔化,中心部位的壓應(yīng)力快速減小,周圍受到的拉應(yīng)力逐漸增大。到點(diǎn)焊后期內(nèi)部溫度進(jìn)一步升高,熔核快速生長發(fā)生巨大膨脹,中心區(qū)域在周圍溫度較低的母材制約下受到約129 MPa的壓應(yīng)力作用,熱影響區(qū)和母材區(qū)受到熔核區(qū)向外的拉應(yīng)力。

(a)t=250 ms

不同時(shí)刻下的應(yīng)變情況如圖11所示,在t=250 ms時(shí)兩側(cè)接觸面應(yīng)力狀態(tài)不同,DP590/DP590側(cè)變形大。由溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分析可知,焊接初期DP590/DP590之間較大的應(yīng)力使接觸面間凹凸不平被壓潰,同時(shí)板間溫度隨接觸電阻的快速增大而升高,材料性能隨溫度發(fā)生變化,因此更易產(chǎn)生塑性變形。隨著焊接時(shí)間的增加,中板中間位置的應(yīng)變?cè)龃?DP590/DP590板間塑性應(yīng)變更加嚴(yán)重,直到焊接通電結(jié)束,電極與工件接觸邊緣、DC01/DP590接觸面間都發(fā)生了應(yīng)變,整個(gè)焊接過程中應(yīng)變最大的地方是溫度最高區(qū)域。

(a)t=250 ms

4 結(jié)論

(1)模擬預(yù)測(cè)的熔核與試驗(yàn)得到的熔核在形態(tài)和尺寸上一致,模擬結(jié)果與實(shí)際相比較為吻合。

(2)初期電流密度在電極與工件之間接觸邊緣處最大,隨著電極與工件接觸面積增大,峰值電流密度逐漸減小,點(diǎn)焊中后期工件內(nèi)部由于通過的電流增大,使電流密度增大,但由于多層板特性,下板和上板分布區(qū)域大于中板分布區(qū)域。

(3)電勢(shì)分布顯示初期電勢(shì)差最高位置主要是工件接觸面,隨后工件內(nèi)部電勢(shì)差逐漸增大,接觸面電勢(shì)差減小。

(4)溫度場(chǎng)在異種不等厚板材上呈不均勻分布,初期峰值溫度在 DP590/DP590 接觸面,熱量主要靠中板傳導(dǎo),首先使中板中下部熔化形核,隨后熔核向DP590/DP590接觸面和上板生長,整個(gè)焊接過程中熔核在水平方向上的生長速度大于豎直方向上的生長速度,高溫在厚板的較多分布使熔核向厚板發(fā)生偏移。

(5)焊接過程初期接頭受壓應(yīng)力,隨著熔核的形成,內(nèi)部受到的壓應(yīng)力減小,母材和熱影響區(qū)受到的拉應(yīng)力增大,應(yīng)變最早在DP590/DP590接觸面產(chǎn)生,且隨時(shí)間增加而增大,并逐漸擴(kuò)展到中板、DC01/DP590接觸面和電極與工件接觸邊緣,整個(gè)焊接過程中應(yīng)變的最大值一直出現(xiàn)在溫度最高處。