刘冬保电阻焊小论文终稿.doc

镀锌钢板点焊工艺及电极寿命研究现状 刘冬保 （南昌航空大学 材料科学与工程学院060142班 南昌 330063） 摘要：近年来为了提高钢铁铁制品特殊协能,减少环境污染,适应环境协调,镀锌钢板得到了广泛的应用。然而由于其结构的特殊性，给焊接带来了一系列的问题。本文概述了近年来镀锌板的电阻点焊的工艺及电极磨损的研究。 关键词：镀锌钢板；点焊；工艺研究；电极寿命 0 绪论 随着汽车工业的发展，普通钢板已不能满足汽车耐蚀性能不断提高的要求。各种镀层钢板，特别是镀锌钢板在汽车上的应用愈来愈广泛[1]。由于每辆轿车有3 500～5 000个焊点，而轿车的生产模式一般都采用大批量自动化生产，因此对镀锌钢板可焊性恶化带来一系列的问题[2]。为保证焊接质量，研究铝合金、镀锌钢板等新材料的电阻点焊性能已成了非常迫切的任务。由于点焊镀锌钢板时，低熔点的锌减小了接触电阻，因此与点焊普通钢板(非镀层钢板)相比，需增大焊接电流口，或延长焊接时间。电极工作部分在热和力联合作用下，易与钢板表面的低熔点的锌发生反应，形成低熔点的合金，加快电极失效。在点焊镀锌钢板时经常采用头部不同形状的电极，不同形状的电极在使用过程中有不同的失效形式，而不同的失效形式对电极的使用寿命有不同的影响。 镀锌钢板的点焊工艺研究 1.1镀锌钢板与普通钢板相比，其焊接性存在如下特点： a. 接触电阻小。点焊开始时，由于被焊工件间的接触面上存在低电阻率、低硬度的锌层、使接触电阻减小、不利于熔核的形成。 b.焊接电流密度减小。在焊接过程中，焊件间的低熔点镀锌层在形核之前首先熔化后被挤出塑性环，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大小。 c. 镀层表面易烧损，沾污电极，且电极表面易过热变形，降低电极寿命。 d.容易产生焊接飞溅，影响焊点质量的稳定性。 e.易出现裂纹、气孔或软化组织。在镀锌钢板点焊过程中，由于焊接规范不合理，会使接头中残留部分锌及锌铁合金在熔核结晶过程中，可能会形成细小裂纹或气孔，残留的锌较多时还会形成软化组织[3] 。 镀锌钢板的电阻点焊工艺参数优化 为了实现优质焊接，必须选择合适的工艺规范参数。而点焊规范工艺参数的选取取决于金属材料的性质、板厚以及所使用设备。点焊时，当电极材料、端面形状和尺寸选定以后，焊接规范参数的选择主要考虑焊接电流、电极压力及焊接时间，这是形成点焊接头的3大要素。安徽江淮汽车股份有限公司赵涛同志在通过选取多组常规参数的基础上在正交实验时。采用上升加热方式进行焊接试验，预热电流参数为4 950 A，电流上升时间为0．12 S，电流保持时间为0．08 S。得出了如下数据： 通过试验分析可以判断，在9个试验点中，综合效果最高的是1号试验；其次是2号，因此最好的优化参数组合为A1B2C1，次最优组合为A1B2 C1。从正交设计的极差分析可知，影响0．8 mm的镀锌钢板焊点质量最大的是焊接压力，其次是焊接电流和焊接时间[4]。优化参数与常规参数在通过电极端头直径变化比较，熔核直径变化比较焊接过程稳定性比较，优化参数的效果都要比常规参数条件下等到更好的效果。 镀层厚度对镀锌钢板点焊质量的影响 镀锌钢板的焊接性能与未镀锌的同种钢板相比有明显的特殊性。虽然锌层厚度对于钢板板厚来说非常小，但是对于焊接性能的影响却很大[5]。上海交通大学的程轩挺，王敏，王宸煜在选取宝钢生产的低碳冷轧钢板、2种镀层工艺所对应的3种镀层厚度，共7种钢板的点焊试验数据进行了比较分析，作为试验比较，钢板板厚均为0.8mm, 表如下： 在实验后通过对点焊强度试验 熔核直径的测量的基础上得出了以下结论：（1）冷轧钢板和几种不同锌层厚度的电镀锌钢板具有相同的规律，随着焊接电流的增加，熔核直径增加，拉剪载荷也增加，呈上凸的曲线。当电流增加到一定值之后，表现为拉剪载荷趋于平稳，此时再增加电流则熔核直径和拉剪力都不会有大的变化，并有所下降。这是因为当电流过大时，熔核金属过热，易产生飞溅，使得熔核直径下降，影响了焊接接头的质量。（2）在同种情况下，要获得相同的熔核直径和拉剪载荷，冷轧钢板所需的电流最小，随着镀锌层厚度的增加，所需电流越来越大。但这种增加并非是线性的，当锌层厚度增加到一定程度时，甚至在同样大的电流下，镀层厚度大的试样形成更大的熔核，拉剪载荷也更大。产生这种情况的原因有多种，从锌层的角度考虑，是因为一方面当锌层厚度达到一定量时，要达到良好的焊接接头必须提供大的焊接电流，而电流过大会使锌层更易蒸发，或成熔融状态在电极压力的作用下，挤出熔核范围，这使锌层对焊接接头质量的影响相对减小。另一方面，当锌层厚度比较厚的时候，熔化的锌层在钢板的熔核周围凝固，这一部分锌在一定程度上也加强了钢板的熔核和拉剪载荷。 1.4 镀锌钢板点焊形核机理的研究 电阻焊接头形成