镀锌钢板折弯后镀层 镀层厚度对镀锌钢板点焊点焊质量的的影响

镀锌钢板折弯后镀层 镀层厚度对镀锌钢板点焊点焊质量的的影响 专题综述电焊机，(#!):UDE.)#，!”“#&V## ?&? ) 摘要:概述了镀锌钢板和铝合金这两种新型工业材料的点焊工艺特点以及国内外在这方面的研究现状，详细 分析了这两种材料在电阻点焊中存在的严重问题———电极的磨损和沾污。 关键词:铝合金;镀锌钢板;点焊工艺;电极磨损中图分类号:*+,’)-.& 文献标识码:/ 文章编号:(!”“#)#”“#$!)”)#!$”““&$”) !”#$%#&#’(%#&#)%*”+,%&$,(-#./0’1(#*”’,.,12,+’#-0’/3&(%0).4)(#%0).& 0/1+234，056784，9:;1+4?@34A 1 (BC7DDEDF2>@8G3>EHBC384C8>4I;4A3488G34A， B7>4A7>3J3>D*D4A543K8GH3@L，B7>4A7>3!”““)”， 9734>) (>E=P34=P>E?56&(%)*(: *78HMD@N8EI34AC7>G>C@8G3H@3CH>4I@78MG8H84@G8H8>GC734@78NDGEIFDG@NDO34IHDF48N34I= H@G3>EP>@8G3>EHEDL>4IA>EK>43Q8IH@88EH)>G8H=PP>G3Q8IRS=G@78GPDG8， @78N8>GT87>K3DGDF@788E8C@GDI8HN73C73HK8GLH8G3D=H34G8H3H@>4C8HMD@N8EI34ADF@78H8P>@8G3>EH3H>4>ELQ8I34I8@>3ER 7#2-,%/&:>E=P34=P>EEDL;A>EK>43Q8IH@88EH; HMD@N8EI34A@8C74DEDAL; N8>GT87>K3DGDF@788E8C@GDI8H 随着我国工业的迅猛发展，对工业产品(特别是汽车)外 壳用材的性能提出了更高的要求，并促进了产品用材的更新 换代。例如，为了改善汽车外壳的抗腐蚀性能，提高汽车的 使用寿命，在汽车车身制造 ,#, 中大量采用镀锌钢板代替普通冷轧钢板;为了减 镀锌板、64$13合金镀层板、64$S8合金镀层板等。由于镀 层金属的物理性能与导电性能不同于低碳钢，所以镀锌钢板 2 的电阻点焊性能与未镀锌的同种钢板有较大的不同，且从其使用性能考虑，对接头质量要求更高，即点焊时既要保证接头有足够的强度，又要合理地保护镀层。 镀锌钢板与普通钢板相比，其焊接性存在如下特点: 由于被焊工件间)8接触电阻小。点焊开始时， 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。 焊件间68焊接电流密度减小。在焊接过程中，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。 轻车身总体质量，节省能源消耗，世界各大汽车公司 ,!,正在开发铝合金或高强钢车身的汽车。由于在汽 车车身等薄板结构的装配制造中，大量采用电阻点焊方法。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。近年来，各国焊接工作者就此做了大量的理论及实际研究工作，并取得了一定的成绩。 #镀锌钢板的点焊工艺研究 在汽车、家电等行业采用的镀锌钢板种类很多，根据镀锌工艺、镀锌成份等的不同，有电镀锌板、热 收稿日期:修回日期:!”“#$”%$”&;!”“#$”&$#’ 作者简介:王敏(#&(“$)，女，浙江绍兴人，副教授，硕 3 士，主要从事焊接机电一体化、电阻焊工艺及设备等方面的研究，已发表学术论文!” 万方数据多篇，并获得多项省、 市级科研成果奖励。 ?9(? 专题综述电焊机，(93)?&9，3((9 析，同时，通过对电极及工件的有限元模拟研究证明:镀锌钢板焊接时，电极表面的粘连、蚀坑和电极损耗主要是由于焊接时电极端部存在的中间相电极端01!”和$%!”的不断形成和消除所引起的;部的损坏可以用动力学理论解释，其机理是由于焊接时电极端部黄铜层的形成、挤压及蚀坑的消除。 近年来，国内学者也根据镀锌钢板在汽车、家电等行业的推广应用要求，就镀锌钢板的点焊工艺作 ,.，/,了一些研究，研究表明:镀锌钢板焊接规范范围 沾污电极，且电极表面易!”镀层表面易烧损， 过热变形，降低电极寿命。 影响焊点质量的稳定性。#”容易产生焊接飞溅， 气孔或软化组织。在镀锌钢板$”易出现裂纹、 点焊过程中，由于焊接规范不合理，会使接头中残留部分锌及锌铁合金在熔核结晶过程中，可能会形成细小裂纹或气孔，残留的锌较多时还会形成软化组织。 4 由于镀锌钢板点焊存在以上难点，近年来，各国焊接工作者就镀锌钢板的焊接工艺规范、电极寿命等问题作了大量的研究工作。 美国焊接界对镀锌钢板点焊问题作了较系统的研究。主要分为以下几方面: 电镀锌钢板、热镀锌钢%”比较了无镀层钢板、 板及热镀!”#$%合金钢板的熔核形成及长大过程的变化规律，并比较了&种镀锌钢板在不同镀层厚度下所需的焊接电流范围，研究表明:在同样镀层厚度下，电镀锌钢板所需的焊接电流最大，热镀锌钢板次之，热镀!”’$%合金钢板所需的焊接电流最小。由于&”研究了镀层与电极头之间的相互影响:焊接时不同镀层材料与电极间的合金化反应程度不同，使电极的磨损速度不同，且磨损程度与镀层的熔点、电阻及焊接电流有关。通过大量的实验发现:电镀锌镍钢板的电极磨损最慢，其次是扩散镀锌和电镀锌钢板，热镀锌钢板的电极磨损最严重。在研究热浸镀锌层对电极磨损的影响时，发现铝是危害电极的根源，但铝又是强化锌层与钢板基体结合的必不可少的元素，所以研究人员正在探索一种更好的镀层方法，使其既保证镀锌钢板的焊接性，又不降低它的综合性能。此外，还研究了电极形状、电极材料、冷却水流速及焊接飞溅对电极磨损的影响。文献指出，经汽车行业大量实际应用证明:焊接厚度为以电极端面直径.)/+()*+(),--的镀锌钢 5 板时， 关于电极材料/)(--的斜锥体平面电极性能最佳; 的实验证明:在焊接条件不太理想的情况下，无论是还是较贵价格较便宜的01’02、01’!2合金电极， 的氧化铝弥散强化3(级合金电极，其磨损情况相近，但在生产中的某些情况下，使用3(级合金时，电极粘着性减小;对冷却水流的要求是:冷却充分，以保证电极在焊接时接近室温;避免液态金属的过度飞溅是减少电极磨损的另一 要点 综治信访维稳工作要点综治信访维稳工作要点2018综治平安建设工作要点新学期教学工作要点医院纪检监察工作要点 。 法国学者4)51617对镀锌钢板点焊时电极端部 ,&,损坏的问题作了专题研究，根据大量生产试验，对 狭窄、电极寿命低是点焊中主要存在的问题，并且摸索出了一些国产镀锌钢板的点焊规范。 3铝合金的点焊工艺研究 铝合金熔点低、屈服强度低以及导电导热性能 良好的特点，给电阻点焊带来了很大的困难，主要表现在以下几个方面。 ,8, 短时间的焊接规范。%”一般需采用大电流、 点焊铝合金所需的电流约为点焊同样厚度的镀锌钢 板的9倍左右，而焊接时间仅为它的9:&，这既对焊接电源提出了较高的要求，同时它也给焊接质量监控带来了较大 6 的困难。铝合金点焊一般推荐使用低频或直流焊机，当焊接板厚小于9)3--的铝合金时，可使用工频交流焊机。在铝合金的点焊质量监 ,*,控方面，人们作了较多的研究，研究表明:钢板点 焊时常用的单一电参数或热参数的监控方法不适合于铝合金点焊质量的监控，而采用多参数的线性回归方法则能有效地预测铝合金点焊时的熔核直径、焊点强度及飞溅情况，这是与铝合金的合金成份、易氧化等造成的焊接区性能不稳定有关的。 &”铝合金点焊的另一难点来自于其表面的致密氧化膜，由于氧化膜的高熔点、高电阻率及非均匀性，给点焊造成了很大的困难，消除铝合金表面的氧化层，可改善其焊接性能。 !”铝合金点焊时的电极磨损问题比点焊镀锌钢板时更严重，其原因是:铝板表面不可避免地存在一定的氧化膜，在通电初期，有很大的焊接电流通过很小的导电面，高电流密度产生过热，而铝本身的熔点又低，使铜和铝合金局部熔化，导致电极磨损。而且电极磨损还会造成接头强度的很大波动，其波动范围约为点焊镀锌钢板时的/倍。因此，近年来国外学者就此方面作了很多研究，例如:通过铝合金点焊时的焊接性能及电极寿命试验，提出了一个有效 ,;,的方法，即在铝合金板两面分别镀不同厚度的铬 万方数据与工件接触的电极端部进行了显微观察及金相分 7 专题综述 酸盐层，使它与电极的接触电阻减小，降低接触面上的加热程度;而使铝板之间的接触电阻增大，加速熔核形成，这样既保证了接头的性能，又能提高电极寿命。数值模拟方法是近年来发展较快的一种焊接接头状态模拟及性能预测的较好方法，它也被应用于镀锌钢板点焊研究中，例如用数值模拟方法分析了 ,!,电极头与铝板接触面上的瞬时温度分布，通过在 电焊机，(-J)O=6_2-，J..- ?--? 铝合金需采用大电流、短时间的焊接规范。因此，为了推广这些新型工业材料在汽车、家电等行业中的应用，必须对这些材料的点焊性能作进一步深入细致的研究。 参考文献 ,-,345467$8$，9#:;’4?7#@@755A7B4C7D=#@B=5 ,H,E76F;’,J,N7##4@@7%$O7##;7#P$”77@7>47C?7#N$Q7@;@54’C7@B=5 E76F4R;6;5S=DA;,2,U&B&S8$8A7F7,H,(1):C=457F@5776@$I76F;’,/,阎,M,王 启$热镀锌钢板点焊工艺研究,H,$宝钢技术，敏$唐逸民，周 8 萍$镀锌钢板点焊工艺性能,H,$ ，M):J...(2JL2M$ 上海交通大学学报，，J):-!!J(-M1L-MT$ ,1,V74’)$I7@54’FD45;;’&>46Z,H,，2):6=S@A775$I76F;’,K,[4=“$，\@>4’W$)$，*==>7#U$Q$，37E5=’X$H$U7Z :76=B>7’5@;’CA4#4C57#;G45;=’=D#7@;@54’C7@B=5E76F;’;’&>$I76F;’,T,9?7F4Q$]4@&F4W$[4@A;4R;6;5S4’F767C5#=F7E74#CA4#4C57#;@5;C@=D46&>;’&>466=S,H,(1):@A775@$I76F;’,!,]7&’464’46S@;@=D ,H,(-):@B=5E76F;’,-.,%&’($，U=’;’&>#7@;@54’C7@B=5 E76F;’7’5B#=C7F@,H,，T):$I76F;’试验中改变输入热量、冷却水流及电极帽深度等方法证明:电极头上的最高温度与输入热量成正比关系，但与对流、辐射造成的热损耗的关系不大。低熔点和低屈服强度，由!”由于铝的导热性、 电阻点焊引起的变形必定比钢严重得多。 美国的”#$%&’(等采用)*)+,%程序，通过模拟铝合金点焊过程的热—电—力学过程，得出了熔核尺寸及接触面积随焊接时间的变化规律、电极表面压力及温度的变化规律和焊 9 接区的等效塑性应变 ,-.,及残余应力分布。此模拟计算可用于预测点焊 熔核的生长、电极磨损和裂纹形成情况。 此外，研究人员也对铝合金点焊接头本身的性能进行了研究，并指出:在铝合金点焊中还经常存在微型空洞、裂纹等不连续缺陷以及过深的压痕等现象，熔核尺寸对接头的静载强度影响很大，但对其疲劳强度影响很小。表面压痕及尺寸小于/.0熔核 ,1, 面积的空洞对接头疲劳性能的影响不大。 2结论 由于新型工业材料———镀锌钢板和铝合金在其物理性能上的特殊性，使它在电阻点焊可焊性方面与常用冷轧低碳钢相比有其一定的特点，其中存在的最严重的问题是电极的磨损和沾污，尤其是点焊铝合金时比点焊镀锌钢板时更为严重;其次是接头性能不稳定，强度波动大;再者是!!!!!!!!! H=;’;’,X,$\@4?4H4B4’:\@4?4,’;:7#@;5S4’F8I9H=;’5%7>;’4#J..-$J2-LJ/J$ ,-J,汪建华$水火弯板的热弹塑性数值模拟,H,$造船技 (-J):术，-!!1，J.J-2L-M$ ,-2,汪建华，楼松年，戚新海等，陶瓷金属扩散焊接的 10 残 余应力及其缓和措施,H,(1):$硅酸盐学报，-!!M，J21.ML1.!$ ,-/,汪建华$焊接变形和残余应力预测理论与计算—发展 及应用前景,),$第三届计算机在焊接中应用交流会论文集,X,$J...:-2L-!$ ,H,5;=’@RSNY”*4@7F=’9’A7#7’5%5#4;’@$H$=D%A4’,--,[$”?4E4$P#7C;@;=’X=’5#=6=DI76F7F%5#&C5@*4@7F 万方数据,),=’8A7=#75;C46P#7F;C5;=’$37EZI4:7=DI76F;’ 11