CN102581459A - 一种不等厚超高强热成形钢板与低碳钢板电阻焊方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种不等厚超高强热成形钢板与低碳钢板电阻焊方法，该方法是将低碳钢板与超高强热成形钢搭接置于且上下电极端面面积不同的电阻焊机上，采用预热加焊接双脉冲方法进行焊接。与现有技术相比，本发明具有可以避免不等厚异种钢材点焊时的喷溅及熔核偏移等影响焊点质量的缺陷，并减小了超高强热成形钢板热影响区软化现象对接头质量的影响，显著提高了不等厚超高强热成形钢板与低碳钢板电阻点焊接头的焊接质量等优点。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其是一种用于焊接不等厚异种钢材且其中之一为超高强热成形钢板的电阻焊方法。
背景技术
“节能、环保、安全”是21世纪汽车发展的三大主题，超高强度钢热成形技术是同时实现汽车车体轻量化和提高碰撞安全性的最新技术，目前，欧、美、日等各大汽车生产厂商已成功地将超高强热成形钢板应用于汽车车门防撞梁、前后保险杠等保安件以及A柱、B柱、C柱、中通道等车体结构件的生产中，这样不但可以实现汽车轻量化，而且还使车体的弯曲刚性和扭曲刚性都得到显著提高，保证了整车的抗冲击安全性；同时，该项技术经济效益显著，有效地提高了市场竞争力。目前，国外较大的钢铁企业已经能批量生产热成形钢板并应用于汽车车身，例如：阿塞勒公司生产的Usibor1500马氏体钢(热成形钢)已在奔驰车身上成功应用。而目前国内仅有几家公司从国外引入生产线，耗资十分巨大。如何将先进的热成形技术国产化并应用于汽车生产中，除了解决超高强钢开发、热成形技术外，如何寻找一种适合于超高强热成形钢板与低碳钢板电阻焊方法及工艺也是非常重要的，因为电阻焊是目前汽车白车身生产中应用最广的一种焊接方法。
经对现有技术文献检索发现，陈树君等在《金属加工(热加工)》2011增刊上撰文“超高强钢中频电伺服加压点焊工艺”，该文研究表明：热成形高强钢点焊过程易于产生喷溅、缩孔，并且存在热影响区软化等现象，采用IQR智能调控焊接模式可以大大降低喷溅率，保证焊接质量稳定性；林建平等在《中国工程机械学报》2007，5(3)上撰文“USIBOR1500超高强度淬火钢板点焊性能研究”，该文研究表明：采用电极压紧力4.5kN，焊接时间30周波，焊接电流7.2kN工艺，对超高强度淬火钢板USIBOR1500同种材料以及与低碳钢DC04异种材料点焊，基本无喷溅，均能获得质量较好的接头。但前者仅研究了超高强热成形钢板同种材料焊接，且热影响区软化现象无法改善；后者仅研究了等厚度超高强钢板与低碳钢板的点焊，且采用单脉冲焊接。经查询，目前国内还未见采用预热加焊接双脉冲，且上下电极端面面积不同的电阻点焊方法及工艺焊接不等厚超高强热成形钢板与低碳钢板的研究及应用。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种以避免不等厚异种钢材点焊时的喷溅及熔核偏移等影响焊点质量的缺陷，并减小了超高强热成形钢板热影响区软化现象对接头质量的影响，显著提高了不等厚超高强热成形钢板与低碳钢板电阻点焊接头的焊接质量的不等厚超高强热成形钢板与低碳钢板电阻焊方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种不等厚超高强热成形钢板与低碳钢板电阻焊方法，其特征在于，该方法是将低碳钢板与超高强热成形钢板搭接置于电阻焊机上，采用预热加焊接双脉冲方法进行焊接。
所述的低碳钢板的厚度小于超高强热成形钢板的厚度。
所述的电阻焊机包括球形上电极和球形下电极，其中球形下电极的端面面积大于球形上电极的端面面积，所述的方法具体为：将低碳钢板放置在超高强热成形钢上方，然后将超高强热成形钢置于静止的球形下电极上，启动电阻焊机，球形上电极下降，将低碳钢板与超高强热成形钢板的接头部分相对球形下电极压实后，通以预热电流预热，预热结束后再通以焊接电流，焊接通电结束经恒压维持后释放球形上电极，完成一次焊接过程，形成点焊接头。
所述的预热电流控制在焊接电流的40％～45％，预热时间为焊接时间的35～45％。
所述的预热电流和焊接电流的大小根据被焊接钢板的厚度进行调节，钢板越厚，预热电流和焊接电流越大。
所述的焊接电流为7.5～10kA，焊接时间为15～20周波。
所述的球形下电极的端面面积是球形上电极的端面面积的1.3～2.0倍。
所述的电阻焊机为N2-63型工频一体化悬挂点焊机，并配有微电脑控制器，其额定功率为63kVA，次级开路电压为8V，最大次级短路电流为18kA，电极最大压力为7kN。
与现有技术相比，本发明采用预热加焊接双脉冲，其主要作用是改善焊接区域热量分布的均匀性和超高强热成形钢板的冷态刚性，有利于减少焊接喷溅和改善不等厚钢板焊接中的熔核偏移现象；采用上下不同端面面积的电极，在厚板(超高强热成形钢板)侧用较大端面面积的电极，其主要作用是调整焊接区的散热情况，以改善热量分布，有利于改善熔核偏移及软化区对接头质量的影响。
本发明采用的此种焊接方法及工艺，可以解决汽车车身及零部件关键结构件生产中越来越推广使用的不等厚超高强热成形钢板与低碳钢板的点焊问题，以保证此类焊接接头的质量。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
将厚度为0.8mm的低碳钢板支架用本发明电阻点焊方法及工艺焊接到轿车B柱内板加强板(厚度为2.0mm的超高强热成形钢板)上，其实施过程如下：
1、将厚度为0.8mm的低碳钢板支架根据定位要求置于轿车B柱内板加强板上，支架的下表面与加强板很好贴合。
2、将加强板的下表面需要点焊的部位置于DN2-63型工频一体化悬挂点焊机的下电极(端面为Φ10mm平面的球形电极)上。
3、启动焊机，端面为Φ5mm平面的球形上电极下降，将支架和加强板接头部分相对下电极压实(电极压力为3kN)。
4、通以3.7kA的预热电流，预热通电时间为6周波。
5、通以9.18kA的焊接电流，焊接通电时间为15周波。
6、焊接通电结束经恒压维持后释放上电极，完成一次焊接过程，形成一个焊点。
7、按照同样的流程及焊接参数，完成低碳钢板支架与B柱内板加强板的另外三个焊点的焊接。
本实例采用预热加焊接双脉冲，且上下电极端面面积不同的电阻点焊方法及工艺，单点拉剪强度达到7.3kN，正拉强度达到5.7kN，分别比采用常规工艺时提高了8.89％和13.34％，焊点熔核直径达到5.1mm，超过产品合格要求(Φ3.5mm)，且焊接过程中无喷溅产生，基本消除熔核偏移现象，热成形钢板侧的软化区位置向远离熔核的方向扩展，削弱了软化区对接头质量的影响。
实施例2
将厚度为1.5mm的低碳钢螺母板用本发明电阻点焊方法及工艺焊接到轿车B柱内板加强板(厚度为2.0mm的超高强热成形钢板)上。
采用的设备电阻焊机为N2-63型工频一体化悬挂点焊机，并配有微电脑控制器，其额定功率为63kVA，次级开路电压为8V，最大次级短路电流为18kA，电极最大压力为7kN。该电阻焊机包括球形上电极和球形下电极，球形上电极的端面面积为Φ6mm，球形下电极的端面面积为Φ8mm。
将低碳钢螺母板放置在轿车B柱内板加强板上方，然后将轿车B柱内板加强板置于静止的球形下电极上，启动电阻焊机，球形上电极下降，将低碳钢板与超高强热成形钢的接头部分相对球形下电极压实后，通以预热电流4.0kA预热6周波，预热结束后再通以焊接电流10kA，焊接15周波，通电结束经恒压维持后释放球形上电极，完成一次焊接过程，形成点焊接头。
本实例采用预热加焊接双脉冲，且上下电极端面面积不同的电阻点焊方法及工艺，单点拉剪强度达到18.6kN，正拉强度达到11.7kN，分别比采用常规工艺时提高了5.31％和15.38％，焊点熔核直径达到6.6mm，超过产品合格要求(Φ4.8mm)，且焊接过程中无喷溅产生，基本消除熔核偏移现象，热成形钢板侧的软化区位置向远离熔核的方向扩展，削弱了软化区对接头质量的影响。
实施例3
焊接电流为7.5KA，焊接时间为20周波，其余同实施例1。
Claims (8)
1.一种不等厚超高强热成形钢板与低碳钢板电阻焊方法，其特征在于，该方法是将低碳钢板与超高强热成形钢板搭接置于电阻焊机上，采用预热加焊接双脉冲方法进行焊接。
2.根据权利要求1所述的一种不等厚超高强热成形钢板与低碳钢板电阻焊方法，其特征在于，所述的低碳钢板的厚度小于超高强热成形钢板的厚度。
3.根据权利要求1所述的一种不等厚超高强热成形钢板与低碳钢板电阻焊方法，其特征在于，所述的电阻焊机包括球形上电极和球形下电极，其中球形下电极的端面面积大于球形上电极的端面面积，所述的方法具体为：将低碳钢板放置在超高强热成形钢板上方，然后将超高强热成形钢板置于静止的球形下电极上，启动电阻焊机，球形上电极下降，将低碳钢板与超高强热成形钢板的接头部分相对球形下电极压实后，通以预热电流预热，预热结束后再通以焊接电流，焊接通电结束经恒压维持后释放球形上电极，完成一次焊接过程，形成点焊接头。
4.根据权利要求3所述的一种不等厚超高强热成形钢板与低碳钢板电阻焊方法，其特征在于，所述的预热电流控制在焊接电流的40％～45％，预热时间为焊接时间的35～45％。
5.根据权利要求3所述的一种不等厚超高强热成形钢板与低碳钢板电阻焊方法，其特征在于，所述的预热电流和焊接电流的大小根据被焊接钢板的厚度进行调节，钢板越厚，预热电流和焊接电流越大。
6.根据权利要求5所述的一种不等厚超高强热成形钢板与低碳钢板电阻焊方法，其特征在于，所述的焊接电流为7.5～10kA，焊接时间为15～20周波。
7.根据权利要求3所述的一种不等厚超高强热成形钢板与低碳钢板电阻焊方法，其特征在于，所述的球形下电极的端面面积是球形上电极的端面面积的1.3～2.0倍。
8.根据权利要求1或3所述的一种不等厚超高强热成形钢板与低碳钢板电阻焊方法，其特征在于，所述的电阻焊机为N2-63型工频一体化悬挂点焊机，并配有微电脑控制器，其额定功率为63kVA，次级开路电压为8V，最大次级短路电流为18kA，电极最大压力为7kN。
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