CN103302390A - 可消除冷轧双相钢钢板的焊核缩孔缺陷的电阻点焊工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可消除冷轧双相钢钢板的焊核缩孔缺陷的电阻点焊工艺，该工艺包括以下步骤：(a)提供至少一块冷轧双相钢钢板，该冷轧双相钢钢板具有厚度(t)；(b)进行预热步骤，以预热电流(PC)对该冷轧双相钢钢板进行预热，该预热电流(PC)的计算式为PC≧5t+4(单位：千安培)；以及(c)进行焊接步骤，以焊接电流(WC)对该冷轧双相钢钢板进行电阻点焊，该焊接电流(WC)的计算式为WC=飞爆电流-0.2(单位：千安培)，其中飞爆电流为焊接火花开始产生时的电流。由此，可完全消除该冷轧双相钢钢板的焊核缩孔缺陷及提升焊核接合强度。

Description

可消除冷轧双相钢钢板的焊核缩孔缺陷的电阻点焊工艺

技术领域

本发明涉及一种电阻点焊工艺，特别涉及一种可消除冷轧双相钢钢板的焊核缩孔缺陷的电阻点焊工艺。

背景技术

电阻点焊是汽车制造过程中用以接合钢板的一种主要焊接方式，平均每部小型轿车约含有3600个焊点。近年来，因车体轻量化需求日增，使得高张力汽车钢板于车身的运用比例也逐渐增加，然而，此类钢板对于焊核缺陷的忍耐度却相对下降，尤其是导致焊核脆性破裂的主要原因-缩孔缺陷。

已公知冷轧双相钢钢板进行电阻点焊接合时，在尚未发生飞爆(焊接火花产生)的焊接电流下，钢板间容易因熔接不全而产生缩孔缺陷，尤其是当钢板厚度超过2mm时，此种缺陷更为明显，而缩孔缺陷会导致焊核强度下降，并引发脆性破裂。已公知已有利用圆弧平顶状电极头提供均匀分布的压应力来减少焊核缺陷的发生，只是，此种改善方式仅可减少焊核周围的裂纹缺陷，因其对焊核中央区域的施压能力较差，故在电阻点焊后仍无法避免缩孔缺陷集中在焊核中心的不利现象。

有鉴于此，有必要提供一种创新且具进步性的可消除冷轧双相钢钢板的焊核缩孔缺陷的电阻点焊工艺，以解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种可消除冷轧双相钢钢板的焊核缩孔缺陷的电阻点焊工艺，该工艺包括以下步骤：(a)提供至少一块冷轧双相钢钢板，该冷轧双相钢钢板具有厚度t；(b)进行预热步骤，以预热电流PC对该冷轧双相钢钢板进行预热，该预热电流PC的计算式为PC≧5t+4 (单位：千安培)；以及(c)进行焊接步骤，以焊接电流WC对该冷轧双相钢钢板进行电阻点焊，该焊接电流WC的计算式为WC=飞爆电流-0.2 (单位：千安培)，其中飞爆电流为焊接火花开始产生时的电流。

本发明在电阻点焊工艺中加入预热步骤，并利用该冷轧双相钢钢板的厚度作为已知参数，设计预热及焊接步骤所需的时间及电流。本发明焊接前的该预热步骤能有效利用钢板间的接触阻抗在初期焊接时间内产生足够的电阻热，以达到界面间的良好接合，其功效上可完全消除该冷轧双相钢钢板的焊核缩孔缺陷及提升焊核接合强度。

附图说明

图1显示本发明可消除冷轧双相钢钢板的焊核缩孔缺陷的电阻点焊工艺流程图；

图2显示本发明预热及焊接两阶段点焊工艺的时间-电流关系曲线图；

图3显示本发明有预热步骤的实施例(b)与无预热步骤的比较例(a)的焊核非破坏射线检测及破坏性金相剖面图；

图4显示本发明实施例与比较例对厚度0.8mm、1.2mm、1.6mm及2.0mm的冷轧双相钢钢板对焊时的焊核非破坏射线检测结果；及

图5显示本发明实施例与比较例对厚度2.0mm的冷轧双相钢钢板对焊时的焊核拉剪强度的测试结果。

具体实施方式

图1显示本发明可消除冷轧双相钢钢板的焊核缩孔缺陷的电阻点焊工艺流程图。请参阅图1的步骤S11，提供至少一冷轧双相钢钢板，该冷轧双相钢钢板具有一厚度t。在本实施例中，该冷轧双相钢钢板的厚度t介于0.6mm至2.5mm之间，而该冷轧双相钢钢板的碳当量(Ceq=C+Si/30+Mn/20+2P+4S)范围介于0.18重量百分比(wt%)至0.28重量百分比(wt%)之间。

图2显示本发明预热及焊接两阶段点焊工艺的时间-电流关系曲线图。请配合参阅图1的步骤S12及图2，进行预热步骤，以预热电流PC对该冷轧双相钢钢板进行预热，该预热电流PC的计算式为PC≧5t+4 (单位：千安培, kA)，其中t为该冷轧双相钢钢板的厚度。在此步骤中，当该冷轧双相钢钢板为未镀锌钢板(CR steel)时，该预热电流PC等于(5t+4)千安培；而当该冷轧双相钢钢板为热浸镀锌钢板(GI steel)或合金化镀锌钢板(GA steel)时，该预热电流PC等于(5t+6)千安培。另外，在本实施例中，当该冷轧双相钢钢板的厚度t不大于1.4mm时，该冷轧双相钢钢板的预热时间为3个循环(cycle)；而当该冷轧双相钢钢板的厚度t大于1.4mm时，该冷轧双相钢钢板的预热时间为4个循环(cycle)，本实施例因采用60Hz交流电进行电阻点焊，故每1个循环(cycle)的时间为六十分之一秒。

请配合参阅图1的步骤S13及图2，进行焊接步骤，以焊接电流WC对该冷轧双相钢钢板进行电阻点焊，该焊接电流WC的计算式为WC=飞爆电流-0.2 (单位：千安培, kA)，其中飞爆电流为焊接火花开始产生时的电流。在此步骤中，该冷轧双相钢钢板的焊接时间不大于10t个循环(cycle)。在本实施例中，当该冷轧双相钢钢板为未镀锌钢板(CR steel)时，该冷轧双相钢钢板的焊接时间等于(10t-2)个循环(cycle)；而当该冷轧双相钢钢板为热浸镀锌钢板(GI steel)或合金化镀锌钢板(GA steel)时，该冷轧双相钢钢板的焊接时间等于10t个循环(cycle)，同样地，每1个循环(cycle)的时间为六十分之一秒。

兹以下列实例予以详细说明本发明，但是并不意谓本发明仅局限于这些实例所揭示的内容。

实施例与比较例：

本发明的实施例及比较例是以碳当量范围0.20~0.25wt%及厚度范围0.8~2.0mm的冷轧双相钢钢板的电阻点焊对接为例，利用交流式点焊机搭配导电率LACS：80~90%的铜质电极为施焊设备，进行相同厚度的二层汽车钣件的点焊接合。

点焊前是以单层冷轧双相钢钢板的厚度t为已知参数，依据本发明的焊接参数转换关系式计算出预热及焊接的电流及时间，以组成如图2所示具有预热及焊接两阶段的电阻点焊工艺，并透过焊机的控制器进行焊接程序设定。

接着，进行实际点焊，取飞爆电流减去0.2千安培作为该焊接电流WC的操作电流值，并由低电流（70％的操作电流值）逐渐提升至接近飞爆电流（100％的操作电流值）范围进行点焊，并于点焊后对焊核进行非破坏射线检测及破坏性金相剖面观察。

图3显示本发明有预热步骤的实施例(b)与无预热步骤的比较例(a)的焊核非破坏射线检测及破坏性金相剖面图。图4显示本发明实施例与比较例对厚度0.8mm、1.2mm、1.6mm及2.0mm的冷轧双相钢钢板对焊时的焊核非破坏射线检测结果。由图3的结果可发现，未实施预热步骤的焊核内部具有明显的缩孔缺陷，而有实施预热步骤的焊核内部的缩孔缺陷被完全消除。另外，图4的焊核非破坏射线检测结果也显示，本发明的预热步骤及预热条件对于0.8mm、1.2mm、1.6mm及2.0mm等不同厚度的冷轧双相钢钢板，以及不同尺寸的焊核皆具有消除缩孔缺陷的良好效果。

图5显示本发明实施例与比较例对厚度2.0mm的冷轧双相钢钢板对焊时的焊核拉剪强度测试结果。由图5的结果可发现，有预热步骤的实施例焊核的拉剪强度约可提升3~8%，其将有助于提升汽车结构件的接合强度。

上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效，并非限制本发明，因此所属领域的技术人员对上述实施例进行修改及变化仍不脱本发明的精神。本发明的权利保护范围应如后述的权利要求书所列。

Claims (10)

1. 一种可消除冷轧双相钢钢板的焊核缩孔缺陷的电阻点焊工艺，包括以下步骤：

(a) 提供至少一块冷轧双相钢钢板，该冷轧双相钢钢板具有厚度(t)；

(b) 进行预热步骤，以预热电流(PC)对该冷轧双相钢钢板进行预热，该预热电流(PC)的计算式为PC≧5t+4 (单位：千安培)；以及

(c) 进行焊接步骤，以焊接电流(WC)对该冷轧双相钢钢板进行电阻点焊，该焊接电流(WC)的计算式为WC=飞爆电流-0.2 (单位：千安培)，其中飞爆电流为焊接火花开始产生时的电流。

2. 如权利要求1所述的工艺，其中在步骤(a)中，该冷轧双相钢钢板的厚度(t)介于0.6mm至2.5mm之间。

3. 如权利要求1所述的工艺，其中在步骤(a)中，该冷轧双相钢钢板的碳当量范围介于0.18重量百分比(wt%)至0.28重量百分比(wt%)之间。

4. 如权利要求1所述的工艺，其中在步骤(b)中，当该冷轧双相钢钢板的厚度(t)不大于1.4mm时，该冷轧双相钢钢板的预热时间为3个循环。

5. 如权利要求1所述的工艺，其中在步骤(b)中，当该冷轧双相钢钢板的厚度(t)大于1.4mm时，该冷轧双相钢钢板的预热时间为4个循环。

6. 如权利要求4或5所述的工艺，其中每1个循环的时间为六十分之一秒。

7. 如权利要求1所述的工艺，其中该预热电流(PC)等于5t+6千安培。

8. 如权利要求1所述的工艺，其中在步骤(c)中，该冷轧双相钢钢板的焊接时间不大于10t个循环。

9. 如权利要求8所述的工艺，其中该冷轧双相钢钢板的焊接时间等于10t-2个循环。

10. 如权利要求8或9所述的工艺，其中每1个循环的时间为六十分之一秒。

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