多脉冲热成型钢点焊工艺研究

2　试验材料及方法

   试验基于某车型B柱三层板组进行焊接，材料为宝钢生产 0.7mmGD54D+ZF-SL 镀锌板、1.4mmGHF1500AS与1.4mmGHF1500AS 热成型钢，试片长110mm， 宽 35mm。采用ABB机器人进行点焊，电极帽材质为 CrZr-Cu，端面为 6mm，试验参数见表 2。

3　试验结果与分析

3.1　点焊表面及KSR曲线

      在不同脉冲次数下ABB机器人点焊时，利用BOS600控制器对电阻曲线进行收集，此模式下为恒流KSR记录。BOS600控制器本身具有监控焊接过程中电 阻随时间变化的功能，同时该曲线能够根据电阻值的陡 降判断焊接过程中是否产生飞溅及何时产生飞溅。不同脉冲次数下焊核表面毛刺及 KSR 曲线情况分别如图 1、2 所示。

      图1a）、图1c）分别为预热焊接、预热焊接+二次 脉冲焊接，焊点表面无飞溅毛刺，KSR曲线平滑未发生 飞溅现象。图1b）、图1d）分别为预热焊接+ 一次脉冲、预热焊接+三次脉冲焊接，焊核表面均有飞溅毛刺，且预热焊接+一次脉冲在241ms与350ms共产生两次飞溅， 预热焊接+三次脉冲预热在 266ms 处产生飞溅。

3.2　焊核直径与抗拉强度

      将 4 组试样分别进行线切割、镶嵌、粗磨、细磨、抛光、4%硝酸酒精溶液腐蚀，利用德国徕卡 DVM6A 型立体显 微镜测量焊核直径，如图3所示，蓝色线条之间为镀锌钢板与热成型钢焊核（焊核①），红色线条之间为热成 型钢与热成型钢焊核（焊核②），板材3为0.7mm镀锌板，美特斯CMT5105型电子万能试验机进行抗拉强度测试，见表3。

     当仅采用预热焊接时，焊核①镀锌板与热成型钢之间裂缝较多，受热痕迹不明显，有效焊核连接部分只有 3.882mm，焊核②处为热影响区，热成型钢与热成型钢 之间未形成有效连接，两处焊核的抗拉强度均为达到标 准。当焊接方式为预热焊接 + 一次 / 二次 / 三次脉冲焊接时，镀锌板与成型钢熔化明显，镀锌板压痕深度至少减少 50%，焊核呈规则的椭圆形，焊核直径和抗拉强度均符合要求。

3.3　金相显微分析

     采用奥林巴斯 GX53 型金相显微镜观察焊核组织结 构，如图 4 所示，结果发现仅采用预热焊接时，焊核区 域发现三处椭圆形针孔，最大的长 704μm、宽 308μm；预热焊接 + 一次 / 二次脉冲，未显示针孔及其他缺陷，焊 核组织完好；当预热焊接 + 三次脉冲时，发现 4 处不规 则气孔，最长的 138μm、宽 83μm。

4　结论

    1）当脉冲次数达到一、三段时产生飞溅，KSR 曲线 出现陡降现象，焊点表面有毛刺，现场跟踪视频拍摄有 飞溅，当只有预热焊接或二次脉冲时无飞溅，KSR 曲线 更加平滑。

    2）焊接脉冲之间设定的冷却时间（40ms），此阶 段无电流作用而压力保持不变，焊核不增长而塑性环持续增大，有效避免了焊核增长速度大于塑性环产生飞溅现象。 

    3）预热焊接时焊核直径及抗拉强度不满足设计标准， 多脉冲情况下符合设计标准。 

  4）针对 0.7mmGD54D+ZF-SL 镀锌板、1.4mmGHF 1500AS 与 1.4mmGHF1500AS 热成型钢板组，焊接方式为预热焊接 + 二段脉冲时，既无飞溅、焊核直径及抗拉强度符合要求，金相组织无气孔产生，为最优焊接方式。