ANSYS凸焊螺母预压过程的有限元分析(2)
凸焊是电阻焊中特殊的一种焊接方法，两者的区别在于，凸焊需要在工件上预先制作一种有一定尺寸和形状的凸点，在焊接过程中凸点的尺寸和形状决定电流通路面积，而点焊过程是由电极端面尺寸来决定。根据实际的需求，可以尽量增大电极端面与工件之间的接触面积，使电极和工件间的接触电阻减小，并减小电极端面的电流密度。因此，为了增加电极的使用寿命，选择电极材料的时候可以选择锆铜或者铬锆铜这类强度比紫铜高而且导电性低的材料。
1.2.2 电阻凸焊的特点
（1）根据零件形状和焊接工况要求，可以预先在零件表面上制作多个凸点，通过设计合理的电极，就可以在一次焊接中能够焊接多个凸点，只要每个凸点与零件接触面的接触状态差异不大，一般不会造成虚焊现象，由于多个凸点在焊接回路中是以并联的方式组合在一起的，所以每个支路上的电流均匀，凸点间距设置只需满足凸点压塌时相互不影响即可，在很大程度上提高了生产效率。
（2）由于凸点较小，凸点和材料表面接触点产生较大的接触电阻，在焊接开始阶段，由于在接触面上有大的电流密度和高的接触电阻，产热率大幅度的增加，板材在初期就能获得较高的能量，参与凸点熔化并形成核心，所需的电流也较点焊时小，在很大程度上提高了生产效率。
（3）由于凸点是已经提前预制在，只要热量输入足够，焊核形成的位置和大小都是比较稳定的，在压力合适的情况下，焊点不会偏离，能够获得稳定焊点，因此在满足强度要求的情况下，凸焊的焊核直径可以比点焊小。
（4）由于凸焊在一开始并产生很大的热量，这个热量往往能燃烧掉材料表面的油、镀层等，并能使接头处的氧化物、铁锈等金属物质参与熔核的冶金反应，相反点焊就做不到这一点。
凸焊的还有一些不足之处，其一是需要附加预制凸点的工序，而且使用的电极比较复杂；其二是由于一次要焊接多个焊点，就需要使用较高的电极压力和高机械精度的大功率电焊机。
1.2.3 镀锌钢板的电阻点、凸焊
锌熔点为419.5℃，软化温度只有150℃左右，焊接时锌特别容易粘在电极上，同等条件下，与普通钢板相比，镀锌钢板点焊时需要的电流要大20%左右，又由于焊接过焊缝中很容易残留锌，就会产生气孔。焊接镀锌钢板时，在保证接头强度的同时，还需要合理地保护镀锌层[2]。
与没有镀锌的钢板相比[3]，镀锌钢板电阻点、凸焊性能比较差，焊接质量很难保证，焊核强度稳定性差。其主要问题有：
（1）接触电阻较小，点焊开始阶段，由于焊件与其接触面上存在着低电阻率、低硬度的锌层，使接触电阻减小，不利于早期熔核的形成[4]。
（2）焊接电流密度小，焊接规范调节区窄。在焊接过程中焊件间的低熔点镀锌层在形核之前首先先熔化后被排出塑性环，增大了焊件间的接触面使焊接电流密度减小，电流场分布不稳定，影响了熔核的形成和长大[5]。
（3）电极端面容易烧损、粘污，易过热变形，电极寿命短。
（4）焊接时易产生飞溅，使焊点质量的稳定性受到影响。
（5）易出现裂纹气孔。镀锌钢板的点焊过程中由于焊接规范的不合理会导致焊接接头中容易残留部分锌及锌铁合金，因此熔核结晶过程中可能会形成细小裂纹或气孔，甚至有较多的残留锌时还会形成软化组织。
1.3 电阻凸焊的国内外研究状况
1.3.1 电阻凸焊的研究现状
1.3.2 螺母凸焊的研究状况
1.4 本课题主要研究的内容
基于ANSYS有限元软件进行数值模拟分析并进行实验验证：