Effect of Structural Adhesive on the Bonding Resistance Spot Welding Processof Aluminum Alloy

WANG Shenglin; ZHANG Chengqing; LIU Jie; QIN Haoshen; CHEN Yun

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2025.09.13

Welding Technology | Views : 0 下载量: 794 CSCD: 0

PDF
Export
Share
Collection
Album

Effect of Structural Adhesive on the Bonding Resistance Spot Welding Processof Aluminum Alloy
Vol. 55, Issue 9, Pages: 124-133(2025)
Received：25 June 2024，

Revised：2024-08-19，

Published：20 September 2025
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.09.13
稿件说明：

移动端阅览

王胜林，张成庆，刘杰，等.结构胶对铝合金电阻点焊工艺的影响研究［J］.电焊机，2025，55（9）：124-133. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.09.13.

WANG Shenglin, ZHANG Chengqing, LIU Jie, et al.Effect of Structural Adhesive on the Bonding Resistance Spot Welding Processof Aluminum Alloy[J].Electric Welding Machine, 2025, 55(9): 124-133. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.09.13.

摘要

为解决汽车轻量化趋势下铝合金点焊的气孔、裂纹等缺陷，系统探讨了结构胶对电阻点焊工艺参数及接头力学性能的影响机制。通过SORPAS数值模拟软件构建铝合金搭接模型（0.9 mm+1.5 mm），预测了焊接工艺窗口（电流25.5~38.4 kA，压力3~5 kN，时间60~120 ms），并优化推荐胶焊最佳参数为电流36.5 kA、压力4.85 kN、时间74 ms。基于正交试验设计，结合拉伸剪切测试与熔核直径分析，揭示了焊接参数对力学性能的敏感性规律：电流

压力

时间。试验数据表明，胶焊接头拉剪强度达10.86 kN，较传统点焊接头（3.65 kN）提升297%，且失效模式呈现双峰特征，表现为胶层断裂后焊点承载的渐进失效过程。通过多元回归建模，建立了拉剪强度与焊接参数的定量关系（R

=0.907），验证试验显示预测值（3.86 kN）与实测值（3.47~4.31 kN）均在95%预测区间（3.255~4.506 kN）。研究证明，结构胶通过增加界面电阻与塑性环稳定性，显著抑制飞溅缺陷，在38 kA、5 kN、60 ms的参数组合下可实现熔核直径7.31 mm与最大拉剪强度3.87 kN。

Abstract

To address the issues of porosity and cracks in aluminum alloy spot welding under the trend of automobile weight reduction

this study systematically investigates the impact mechanism of structural adhesive on resistance spot welding process parameters and joint mechanical properties. Through the SORPAS numerical simulation software

an aluminum alloy lap model (0.9 mm+1.5 mm) was constructed. The welding process window was predicted to be a current of 25.5-38.4 kA

pressure of 3-5 kN

and time of 60-120 ms. The optimal parameters for adhesive welding were recommended as a current of 36.5 kA

pressure of 4.85 kN

and time of 74 ms. Based on orthogonal experimental design

combi

ned with tensile shear testing and nugget diameter analysis

the sensitivity order of welding parameters to mechanical properties was revealed: current

pressure

time. Experimental data showed that the tensile shear strength of the adhesive welded joint reached 10.86 kN

an increase of 297% compared to traditional spot welded joints (3.65 kN). The failure mode exhibited bimodal characteristics

manifesting as a progressive failure process after the adhesive layer ruptured. Through multiple regression modeling

a quantitative relationship between tensile shear strength and welding parameters was established (R

=0.907). Validation tests showed that the predicted value (3.86 kN) was within the 95% prediction interval (3.255-4.506 kN) of the actual measured values (3.47-4.31 kN). The research proves that the structural adhesive

by increasing interface resistance and stability of the plastic ring

significantly suppresses spatter defects. A nugget diameter of 7.31 mm and the maximum tensile shear strength of 3.87 kN can be achieved under the parameter combination of 38 kA

5 kN

and 60 ms.

关键词

Keywords

references

苏彦芳 . 铝材料在汽车轻量化中的应用分析［J］. 汽车测试报告， 2023 （ 09 ）： 88 - 90 .

SU Y F . Application analysis of aluminum materials in automotive lightweighting ［J］. Car Test Report ， 2023 （ 09 ）： 88 - 90 .

Czerwinski F . Current Trends in Automotive Lightweighting Strategies and Materials ［J］. Materials ， 2021 ， 14 （ 21 ）： 6631 - 6658 .

钟丽慧，韩立军，郭院波 . 车身铝板电阻点焊技术发展趋势与分析［J］. 电焊机， 2020 ， 50 （ 06 ）： 1 - 9 .

ZHONG L H ， HAN L J ， GUO Y B . Analysis and development of aluminum alloy resistance spot welding technology for car body ［J］. Electric Welding Machine ， 2020 ， 50 （ 06 ）： 1 - 9 .

刘腊腊，刘翥寰，史涛，等 . 异种铝合金电阻点焊接头的组织及性能［J］. 焊接， 2020 （ 05 ）： 53 - 56+64 .

LIU L L ， LIU Z H ， SHI T ， et al . Microstructure and properties of resistance spot welded joint of dissimilar aluminum alloys ［J］. Welding & Joining ， 2020 （ 05 ）： 53 - 56+64 .

王浩，刘坤，李洁，等 . 铝合金焊接凝固裂纹及焊材抗裂性的研究进展［J］. 机械工程学报， 2024 ， 60 （ 12 ）： 207 - 219 .

WANG H ， LIU K ， LI J ， et al . Research Progress on Solidification Cracking of Aluminum Alloy During Welding and Crack Resistance of Filler Materials ［J］. Journal of Mechanical Engineering ， 2024 ， 60 （ 12 ）： 207 - 219 .

杨金秀，杨武，范建军，等 . 车用结构胶在白车身轻量化设计中的应用［J］. 中国胶粘剂， 2020 ， 29 （ 08 ）： 49 - 52+57 .

YANG J X ， YANG W ， FAN J J ， et al . Application of vehicle structural adhesive in lightweight design of car body-in-white ［J］. China Adhesives ， 2020 ， 29 （ 08 ）： 49 - 52+57 .

王健强，李岩，顾延巩，等 . 结构胶对铝合金电阻点焊动态电阻影响分析［J］. 组合机床与自动化加工技术， 2020 （ 11 ）： 144 - 146 .

WANG J Q ， LI Y ， GU Y G ， et al . Effect of Structural Adhesive on the Dynamic Resistance in the Resistance Spot Welding ［J］. Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique ， 2020 （ 11 ）： 144 - 146 .

王健强，袁波，钱让发，等 . 铝合金胶接电阻点焊工艺研究与优化［J］. 热加工工艺， 2019 ， 48 （ 15 ）： 133 - 135 .

WANG J Q ， YUAN B ， QIAN R F ， et al . Research and Optimization of Bonding Resistance Spot Welding Process of Aluminum Alloy ［J］. Hot Working Technology ， 2019 ， 48 （ 15 ）： 133 - 135 .

李伟平，曾凯，邢保英，等 . 胶接点焊接头断裂失效过程的仿真分析［J］. 兵器材料科学与工程， 2020 ， 43 （ 02 ）： 113 - 117 .

LI W P ， ZENG K ， XING B Y ， et al . Simulation analysis of fracture failure process of spot weld-bonded joint ［J］. Ordnance Material Science and Engineering ， 2020 ， 43 （ 02 ）： 113 - 117 .

闫雪燕，杨文叶，李振兴，等 . 胶焊连接力学性能的影响因素研究［J］. 汽车零部件， 2023 （ 04 ）： 75 - 78 .

YAN X Y ， YANG W Y ， LI Z X ， et al . Research on the Influencing Factors of Weld-bonding Joints Mechanical Properties ［J］. Automobile Parts ， 2023 （ 04 ）： 75 - 78 .

赵阳，熊庆华，马闯 . 电阻焊仿真SORPASD在国内的应用［J］. 电焊机， 2013 ， 43 （ 2 ）： 72 - 78 .

ZHAO Y ， XIONG Q H ， MA C . SORPAS applications in China ［J］. Electric Welding Machine ， 2013 ， 43 （ 2 ）： 72 - 78 .

王玉勤，徐伟杰 . 高强度高粘型改性韧性环氧树脂性能研究［J］. 粘接， 2022 ， 49 （ 05 ）： 18 - 22 .

WANG Y Q ， XU W J . Study on properties of toughened epoxy resin with high strength and high bonding ［J］. Adhesion ， 2022 ， 49 （ 05 ）： 18 - 22 .

韦春萍，韦超忠，魏嘉丰，等 . 韧性环氧树脂结构胶在汽车上的应用［J］. 北京汽车， 2021 （ 01 ）： 49 - 51+55 .

WEI C P ， WEI C Z ， WEI J F ， et al . Application of Ductile Epoxy Resin Structure Adhesive in Automobile ［J］. Beijing Automotive Engineering ， 2021 （ 01 ）： 49 - 51+55 .

王红雨 . 胶接结构热力耦合环境下力学性能研究［D］. 辽宁：大连理工大学， 2019 .

WANG H Y . Experimental study on the mechanical property of bonded jointsubjected to combined thermal and constant loading ［D］. Liaoning ： Dalian University of Technology ， 2019 .

周奇智 . 汽车用焊装胶的黏度特性在施工性与贮存稳定性中的影响［J］. 合成材料老化与应用， 2019 ， 48 （ 04 ）： 137 - 140 .

ZHOU Q Z . Effect of Viscosity Characteristics of Automotive Welding Adhesive on Construction and Storage Stability ［J］. Synthetic Materials Aging and Application ， 2019 ， 48 （ 04 ）： 137 - 140 .

Alert me when the article has been cited

提交

Microstructure and Mechanical Properties of Pulsed MIG Welded-Brazed Ti-TC4 /Al-5A06 Joints Using Different Fillers

Process and Microstructure Properties of Laser MIG Hybrid Welding for Medium-thick Aluminium Alloy Plate

High Efficiency Magnetic Control Arc Welding Process of Aluminum Alloy Long and Thin Wall Pulse Composite for Rail Vehicles

Study on the Properties of ZnAg2Cu1.7Yb Solder for Rigging

Research on Predicting the Depth and Width of Laser Welding of AH36 Steel Based on Plasma Vision and Spectral Features