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【佰链学堂】汽车车身特种钢材焊接工艺(一)——高强钢焊接工艺

   日期:2023-09-07 19:49:49     来源:网络整理    作者:本站编辑    浏览:16    评论:0    

近年来,特种钢材在车身上的应用比例大幅提升,部分新产品高强钢应用比例高达60%以上,镀锌板的应用比例达30%以上。高强钢、热成形钢和镀锌钢等特种钢材在车身上的大量应用给焊接技术带来新的挑战。传统的工频焊接设备难以保证焊接质量,以往的焊接工艺也无法满足新产品调试的需求。本文主要就高强钢焊接方法展开讨论。

高强钢焊接工艺研究

高强钢焊接难点 高强钢的显著特点是强度高、C当量大,其焊接相对普通钢主要存在以下难点。
  1. 高强钢焊接窗口比软钢窄,如图所示为同板厚普通钢与高强钢的焊接窗口对比。

  1. 高强钢强度高需要更大的电极压力,焊钳选型时应确保其最大输出压力。

  2. 高强钢成形后回弹大,回弹引起的装配间隙会给点焊带来巨大的负面影响,调试过程需重点关注板件搭接。

  3. 随着母材强度升高,焊点强度增加,界面断裂倾向也随之增加,焊点难以形成纽扣,但即使界面断裂仍具有良好的承载能力。

  4. 高强钢焊接区硬度高,但1000MPa以上可能出现热影响区软化现象。对于高强钢焊接而言,随着钢材强度的提高,母材、热影响区、熔核硬度与强度均总体呈现升高趋势,当强度超过一定值时,热影响区硬度呈现低于母材硬度的趋势,热影响区发生软化现象,如下图所示:

高强钢焊接性能分析

试验过程以DP1180高强钢为例,分析其焊接性能,依据 DP1180成分以及前文所述公式计算,其Ceq相对较高,位于图2窗口的界面断裂区域,难以形成纽扣。图7所示为采用单脉冲焊接工艺形成的显微组织结构,焊接电流4.8kA,焊接时间360ms,电极压力为4kN,电极为球形电极。可以看出板材表面压痕较深,熔核位置钢板间隙较大,焊接过程存在明显裂纹,且裂纹贯穿塑性环进入熔核内部,容易发生界面断裂。

采用多脉冲的焊接工艺,并研究不同回火电流、回火时间、电极形式下焊接质量及焊接窗口,得到的显微组织结构如图8所示。从图8可看出,采用多脉冲焊接工艺,焊接裂纹相比单脉冲显著改善,但未消除,且随着回火电流增大,回火时间增长,焊接裂纹有改善,但效果不明显。采用平面电 极形式替代球型电极,能够显著提高焊接质量,焊接裂纹消失,无焊接压痕。球形电极及平面电极的 焊接窗口如图9所示。由图9可看出,采用平面电极或球形带端面电极焊接,焊接窗口由1.0kA提高到2.8kA。

高强钢焊接措施

依据高强钢特性、焊接难点及相关分析,高强钢相对于软钢点焊工艺制定原则如下:高强钢适合小参数焊接;增加焊接时间,采用多脉冲,并根据材料的屈服强度不同提高电极压力20%以上;增加电极工作面直径,改变电极种类,采用球形带端面电极或平面电极焊接。考虑高强钢实际焊接特点,尤其是Ceq高到一定情况下容易出现界面端面,难以形成纽扣,但此种情况下仍然具有良好的焊接强度,可考虑调整点焊质量标准,可接受熔核直径减小,不以纽扣作为评价标准。

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关于本文:

编辑/王恒豫

审核/沈琦

信息参考:吴青云,侯玲,王学敏,江淮汽车股份有限公司技术中心.汽车车身特种钢材点焊工艺研究.金属加工,2023(3).80-83,东华佰链网综合整理;

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