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《超高強熱成型鋼板的點焊工藝性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、http://www.gtjia.com超高強熱成型鋼板的點焊工藝性能研究徐松，黃治軍，孫宜強，胡寬輝，龔濤(武漢鋼鐵(集團)公司研究院，湖北武漢430080)摘要：對試驗用超高強熱成型鋼的電阻點焊工藝進行了研究，探討了焊接電流對點焊接頭壓痕深度、焊核直徑、焊透率以及拉斷力的影響規(guī)律，討論了電流模式對點焊試樣斷裂點位置和中心偏析的影響，分析了焊接接頭軟化區(qū)、中心偏析的原因。研究結果表明，該鋼種具有良好的點焊性能。關鍵詞：超高強鋼；熱成型鋼；點焊；接頭軟化隨著對環(huán)境問題的重視和低油耗、低排放、高安全性的需求，汽車用鋼向更輕、更高
2、強度的方向發(fā)展。20世紀90年代開始，JFE公司開始。780MPa級別以上的超高強鋼研究開發(fā)，應用于抗沖擊和碰撞的汽車結構件，如加強筋、B柱等。高強鋼板、超高強鋼板成為汽車制造發(fā)展的主要方向[1-2]。由于電阻點焊具有生產(chǎn)效率高、易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)點，在汽車制造中被廣泛應用，成為高強鋼板的主要焊接方法[3]。超高強鋼板的點焊性能研究目前國內(nèi)較少；對Aroelor公司生產(chǎn)的超高強度硼鋼板USIBOR1500進行的點焊研究，證明了USIBOR1500超高強度淬火鋼板具有良好的點焊性能[4-5]。采用熱成型工藝，將鋼板加熱到奧氏體溫
3、度區(qū)間(約900℃)進行熱沖壓，同時在模具內(nèi)對沖壓件快速冷卻，淬火后得到細晶馬氏體組織，從而可以得到抗拉強度達到1400MPa以上的鋼板[6]。本文研究的超高強鋼板為某鋼廠試驗熱成型鋼F5D1，探討了焊接電流對點焊接頭性能的影響規(guī)律；通過不同電流模式下的焊接，討論了坡周電流預熱鋼板對點焊的作用；針對接頭軟化和焊縫中心偏析，進行了顯微硬度和金相組織的分析，并提出了改善措施和后續(xù)研究方向。1試驗材料及方法1．1試驗材料試驗材料為某鋼廠試驗鋼F5D1，該鋼種通過熱壓成形、強冷淬火來提高強度，金相組織為淬火細晶馬氏體，成分及性能見表1
4、。試驗用的鋼板厚度為1．5mm。1．2試驗設備及方法試驗所用的點焊機為三相次級整流直流焊機TZ-3×40，電極直徑為6mm，采用DEP-100S編程器設置焊接參數(shù)進行點焊工藝試驗。采用線切割的方法將點焊焊件沿過焊點中心的直線切割斷面，隨后將焊點斷面試片經(jīng)鑲嵌后進行研磨、拋光，并用10％硝酸酒精溶液進行腐蝕，在金相顯微鏡下進行檢測。在低倍下測量焊點的熔核直徑以及焊透率。采用尖頭千分尺測量試樣的壓痕深度。采用維氏硬度計在焊縫截面上進行顯微硬度測量。點焊接頭拉伸剪切試驗參照GWS5一A標準，試樣尺寸為20mm×140mm×1．5mm
5、。2試驗結果及分析對F5D1采用2組工藝進行了工藝優(yōu)化試驗，電極壓力30kgf，每周次0．02s。一組采用基本電流模式進行點焊，焊接時間10周；一組采用Slope電流模式進行點焊。Slope模式下，電流在3周次內(nèi)從0A線性遞增到8400http://www.gtjia.comA，然后保持電流12周次。Slope模式下，前3周的電流對鋼板有預熱軟化作用，在相同的電極壓力下，鋼板能更緊密的貼合，板面充分接觸，電流更加穩(wěn)定。2．1電流對壓痕深度、熔核直徑、焊透率及抗剪載荷的影響通過優(yōu)化后的工藝參數(shù)試驗，探討了電流對焊接接頭的性能影響
6、，如圖1所示。從圖1(a)中可以看出，焊點的壓痕深度隨著焊接電流的增大，整體呈現(xiàn)出增加的趨勢。但當電流達到某一臨界值后，電流繼續(xù)增大，壓痕深度反而略微下降，并保持平穩(wěn)趨勢。從圖1(b)、(c)中可以看出，焊點的熔核直徑和焊透率隨焊接電流的變化規(guī)律基本相似。隨著電流的逐漸增加，焊點的熔核直徑、焊透率都呈現(xiàn)出上升趨勢。電流達到某一臨界值后，熔核直徑和焊透率反而隨著電流的增加出現(xiàn)下降。當焊接電流過大，熱輸入過大，熔核生長膨脹過快，塑性環(huán)在電極強冷作用下，生長速度有限，熔核突破塑性環(huán)約束，一部分金屬噴出飛濺，一部分金屬在電極強冷作用下
7、凝固，導致熔核直徑、焊透率降低。從圖1(d)中可以看出，焊點拉剪載荷隨著焊接電流的逐漸增加，呈現(xiàn)出上升趨勢。原因在于，隨著焊接電流的增加，熱輸入量逐漸增大，在不產(chǎn)生飛濺的情況下，焊點金屬熔化更為充分，熔核溫度更高，鋼中自帶硅鋁酸鹽以及與板間縫隙空氣反應生成的氮化物、氧化物質(zhì)點熱擴散更為充分、分布更為均勻，從而提高了焊點的抗剪載荷。此外，需特別提出的是，在Slpoe電流模式下焊接的試樣，抗剪載荷試驗中斷裂點均在母材一側，焊點四周破裂為“紐扣”狀?；倦娏髂Ｊ较聰嗔腰c均在熔核處，熔核界面撕裂。這證明了，Slope模式下，坡周電流對
8、鋼板的預熱軟化作用能有效的控制斷裂點位置，對抗剪載荷影響不大。2種模式下的抗剪載荷均在20kN左右，超過RMWA焊接標準中的A類參考抗剪強度(11．8kN)，能夠滿足實際生產(chǎn)中的強度需求。2．2金相組織分析不同電流強度、不同電流模式下，F(xiàn)5D1試樣焊點金相組織基本類似，以淬火
