CN104722905A - 用于高强度钢板的点焊方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于高强度钢板的点焊方法。该方法包括用于施加约8至9kA的电流约1至3cy的第一脉冲步骤以及用于冷却约1至3cy的第一冷却步骤。此外,该方法包括用于施加小于所述第一脉冲步骤中所施加的电流的电流的第二脉冲步骤以及用于冷却约1至3cy的第二冷却步骤。第三脉冲步骤包括施加大于所述第二脉冲步骤中所施加的电流的电流。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用多脉冲焊接条件的用于具有最大熔核直径的高强度钢板的点焊方法。
背景技术
近来,随着工业场所中高强度钢板的使用的增加,保持超高强度镀锌钢板,例如120kgf级别的镀锌钢板的电阻点焊的熔核直径一直是公认的难题。在单脉冲焊接中,由于钢材优异的发热性,会产生飞溅,从而使获得足够的熔核直径产生困难。同时,当使用传统的多脉冲焊接时,许多焊接变量被应用,但可能不适合工业场所。因此,选择适当的焊接条件可能更复杂。
当传统技术使用三种类型的脉冲时,并没有明确指出每种脉冲的作用和其间的相关性。此外,由于延长的焊接时间,这种技术因低生产率而难以应用于工业场锁。此外,当脉冲之间存在冷却时间时,只提供关于焊接温度的指南而没有关于焊接时间的指南,所以当传统技术的指南在实践中应用时存在很多问题。
以上提供的作为本发明的现有技术的描述仅用于帮助理解本发明的背景技术,而不应被解释为被包括在本领域技术人员已知的现有技术中。
发明内容
本发明提供针对本领域中上述技术问题的技术方案。本发明的示例性实施例提供一种利用多脉冲焊接条件的具有最大熔核直径(Nuggetdiameter)的用于高强度钢板的点焊方法。
特别地,在本发明的示例性实施例中,一种用于高强度钢板的点焊方法可以包括:用于施加约8至9kA的电流1至3cy的第一脉冲步骤;用于冷却1至3cy的第一冷却步骤;用于施加小于所述第一脉冲步骤中所施加的电流的电流的第二脉冲步骤;用于冷却1至3cy的第二冷却步骤;以及用于施加大于所述第二脉冲步骤中所施加的电流的电流的第三脉冲步骤。
在所述第一脉冲步骤中,可以施加电流2cy。在所述第一冷却步骤中,可以执行冷却2cy。在所述第二脉冲步骤中,可以施加约为所述第一脉冲步骤中所施加的电流的70%至80%的电流。此外,在所述第二脉冲步骤中,可以施加电流4至10cy。在所述第二冷却步骤中,可以执行冷却2cy。在所述第三脉冲步骤中,可以施加约7至9kA的电流。在所述第三脉冲步骤中,可以施加电流10cy或更久。此外,在所述第三脉冲步骤中,可以在产生飞溅之前施加电流10cy或更久。
在另一个示例性实施例中,一种用于高强度钢板的点焊方法可以包括:用于施加约8至9kA的电流1至3cy的第一脉冲步骤;用于冷却1至3cy的第一冷却步骤;用于在大于所述第一脉冲步骤中的时间的一段时间施加约为所述第一脉冲步骤中所施加的电流的70%至80%的电流的第二脉冲步骤;用于冷却1至3cy的第二冷却步骤;以及用于施加大于所述第二脉冲步骤中所施加的电流的电流的第三脉冲步骤。
在又一个示例性实施例中,一种用于高强度钢板的点焊方法可以包括:用于施加约8至9kA的电流1至3cy的第一脉冲步骤;用于冷却1至3cy的第一冷却步骤;用于施加小于所述第一脉冲步骤中所施加的电流的电流的第二脉冲步骤;用于冷却1至3cy的第二冷却步骤;以及用于在大于所述第二脉冲步骤中的时间的一段时间施加大于所述第二脉冲步骤中所施加的电流并且小于所述第一脉冲步骤中所施加的电流的电流的第三脉冲步骤。
附图说明
现将参考以下仅以例示的方式给出的附图所示的特定示例性实施例,对本发明的上述和其他特征进行详细说明,并且因此所示的特定示例性并不限制本发明,其中:
图1示出根据本发明示例性实施例的用于高强度钢板的点焊方法的关于时间和在每个电脉冲步骤及每个冷却步骤中施加的电流的示例性图示。
具体实施方式
这里使用的术语只用于说明特定实施例的目的,并不意在限制本发明。这里使用的单数形式“一”、“一个”和“该”意在还包括复数形式,除非上下文明确地另有说明。另外应当理解,当用在本说明书中时,术语“包含”指存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件,但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合的存在或增加。这里使用的用语“和/或”包括所列相关项目中的一个或多个项目的任意和所有的组合。
除非特别指明或从上下文可以明显看出,本文所用的术语“约”应理解为在本领域正常公差的范围之内,例如在平均值的两个标准偏差之内。“约”可理解为在设定值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%,或0.01%之内。除非另有明确的上下文,本文提供的所有数值可通过术语“约”修改。
在下文中,将参考附图对根据本发明的用于高强度钢板的点焊方法进行详细说明。
根据本发明的一个示例性实施例的用于高强度钢板的点焊方法可以包括:用于施加约8至9kA的电流约1至3cy的第一脉冲步骤10;用于冷却1至3cy的第一冷却步骤20;用于施加小于所述第一脉冲步骤10中所施加的电流的电流的第二脉冲步骤30;用于冷却1至3cy的第二冷却步骤40;以及用于施加大于所述第二脉冲步骤30中所施加的电流的电流的第三脉冲步骤50。
在所述第一脉冲步骤10中,可以施加电流2cy。在所述第一冷却步骤20中,可以执行冷却2cy。在所述第二脉冲步骤30中,可以施加约为所述第一脉冲步骤10中所施加的电流的70%至80%的电流。此外,在所述第二脉冲步骤30中,可以施加电流4至10cy。在所述第二冷却步骤40中,可以执行冷却2cy。在所述第三脉冲步骤50中,可以施加约7至9kA的电流。此外,在所述第三脉冲步骤50中,可以施加电流10cy或更久。在所述第三脉冲步骤50中,可以在产生飞溅之前施加电流10cy或更久。
在另一个示例性实施例中,用于高强度钢板的点焊方法可以包括:用于施加约8至9kA的电流约1至3cy的第一脉冲步骤10;用于冷却1至3cy的第一冷却步骤20;用于在大于所述第一脉冲步骤10中的时间的一段时间施加约为所述第一脉冲步骤10中所施加的电流的70%至80%的电流的第二脉冲步骤30;用于冷却1至3cy的第二冷却步骤40;以及用于施加大于所述第二脉冲步骤30中所施加的电流的电流的第三脉冲步骤50。
在又一个示例性实施例中,用于高强度钢板的点焊方法可以包括:用于施加约8至9kA的电流1至3cy的第一脉冲步骤10;用于冷却1至3cy的第一冷却步骤20;用于施加小于所述第一脉冲步骤10中所施加的电流的电流的第二脉冲步骤30;用于冷却1至3cy的第二冷却步骤40;以及用于在大于所述第二脉冲步骤30中的时间的一段时间施加小于所述第一脉冲步骤10中所施加的电流并且大于所述第二脉冲步骤30中所施加的电流的电流的第三脉冲步骤50。
本发明的示例性实施例涉及这样一种技术,其考虑到诸如可在高强度钢材料的电阻点焊中产生的熔核的产生、生长和行为的机制,可以通过优化适于获得超高强度钢材料的这种性能的焊接条件,维持最大熔核直径,超高强度钢材料例如是约100kgf级别或更大、包括120kgf级别的材料。同时,本发明中使用的时间单位cy,可以约为1/60秒,这是一个单位时间周期。
在电阻焊接中可能需要多个脉冲,并且每个脉冲可具有用于改善高强度特性的独立的功能和作用。第一脉冲可以使板间接触面积最大化。这样的最大化可以增加用于在下一脉冲中传导的焊接电流的电流路径(例如,导电面积)。第二脉冲可产生塑性金属环区(corona bond)用于使因抑制飞溅和产生熔化部分而造成的板间的分离最小化。塑性金属环区可以在产生熔核直径的同时产生。
第三脉冲可以起到使熔核直径增长到最大的作用。最大熔核直径可以通过焊接电流来获得,直到产生飞溅。此外,可用的焊接电流部分也可以扩展。这样的焊接条件可包括可在工业场所应用的加压力及焊接时间变量。当适当地选择每个脉冲的焊接条件时,可以通过在各种类型的高强度钢板上的电阻点焊获得最大的熔核直径。
图1示出根据本发明的一个示例性实施例的用于高强度钢板的点焊方法的关于时间和在每个步骤中施加的电流的示例性图示。在第一脉冲步骤10中,可以施加约8至9kA的电流1至3cy。该步骤10可以使板间的接触面积最大化,并且防止产生熔核直径是很重要的。因此,该步骤10可以在相当短的时间内在高电流下不产生熔核的情况下,增加板间的接触面积,并且通过使用发热性优异的高合金高强度钢在相当短的时间内增加电极与板之间以及板间的接触面积。
进一步详细地说,可以选择第一脉冲步骤中可增加电极与板之间以及板间的接触面积的的焊接电流(即8至9kA)以及焊接时间。为了优化所述条件,其可以在产生熔化或熔核直径之前执行,并且在这种条件下,电流传导的宽度可以相等。当在一段相当短的时间内施加高电流时,可以在产生熔核直径之前在板间获得最大的接触面积。因此,在产生熔核之前,第一脉冲的焊接时间可以在约1至3cy之间。
根据示例性的实验结果,当第一脉冲步骤10中的电流为约9kA或更大时,熔核会在约2cy内突然生长。此外,当第一脉冲步骤执行约3cy或更久时,熔核会在甚至约8kA的电流时突然产生。同时,当在一段更长的时间(例如,约4cy或更久)施加更高的电流(例如,约10kA或更大)时,会产生飞溅。因此,在第一脉冲步骤10中,可以施加约8至9kA的电流约1至3cy。
同时,在所述第一冷却步骤20中,冷却执行约1至3cy。该冷却步骤20的主要目的是抑制发热;因此,热输入量可被控制。通过调节冷却时间中的热输入量并且导致产生塑性金属环区或由于其范围内的差,可以抑制飞溅的产生,从而控制熔核直径的尺寸。
具体地,当冷却步骤20在第一脉冲和第二脉冲之间执行时,热输入量可被控制。当存在冷却时间时,可以限制发热并且可以约束熔核直径的增长。然而,冷却时间不会显著地影响塑性金属环区。进一步地,冷却时间可为约2cy。当冷却时间延长至约4cy或更久时,熔核直径可在第三脉冲下降。同样的理由,在第二冷却步骤40中,冷却时间可为约2cy。
当第一脉冲在约8kA施加2cy时,第二脉冲可以在约6kA施加约6cy,第三脉冲可以在约7kA施加约12cy,并且所述第二冷却时间可被设定为约2cy,测试通过仅改变第一冷却时间执行。根据测试结果,当第一冷却时间分别为0cy、2cy和4cy时,在施加第三脉冲之后,熔核直径因而减小到5.95mm、5.88mm和5.53mm。因此,为了最小限度的冷却,冷却时间可为约2cy。
在第二脉冲步骤30中,电流可以是第一脉冲步骤10中所施加的电流的约70%至80%约4至10cy。该步骤30的主要目的是使塑性金属环区增长同时减少熔核直径。此外,为了防止飞溅的产生,可以产生塑性金属环区;并且为了使由板间隔导致的凹口部分最小化,可以使熔核直径最小化。具体地,在第二脉冲步骤30中,可以施加对应于第一脉冲中的电流的约70%至80%的电流,因为第一电流的100%或更大的电流会产生飞溅。
当第二脉冲的时间被延长时,熔核直径可以增长而不改变塑性金属环区,并且当熔核直径增大时,凹口可以在熔化部分的两端由板间隔产生,从而充当抑制增加电流路径(例如,导电面积)的因素。因此,考虑到用于产生最小的熔核直径的条件,所述第二脉冲步骤30的焊接时间可为约4至10cy。
根据其他测试结果,当第二脉冲的电流不超过第一脉冲的焊接电流的50%时,则不产生塑性金属环区。在这种情况下,即使焊接时间延长,也不产生熔核直径。从这些结果中,即使当所述第一电流脉冲在约8kA施加约3cy时也不产生熔核直径;第一冷却时间20为约2cy;第二电流脉冲固定在约4kA;并且第二脉冲30的施加时间被延长,或者甚至长达约10cy。
在第二冷却步骤40中,冷却时间可以与所述第一冷却步骤20中的相同。该第二冷却可以限制发热,从而抑制飞溅的产生,并通过根据冷却时间控制热输入量而扩展在第三脉冲步骤50中可用的电流范围。在第三脉冲步骤50中,可施加约7至9kA的电流,脉冲时间可以是10cy或更久,并且电流可施加直到产生飞溅。此步骤50可在产生飞溅之前保持最大熔核直径,因此最大熔核直径可以用高焊接电流和相当长的焊接时间获得。因此,最大熔核直径可以由板材料的每一种组合获得。
此外,第三脉冲可以具有大于第二脉冲中所施加的电流值的电流值。第三脉冲可以具有起自第二冷却并且在飞溅之前的焊接电流部分。第三脉冲的焊接时间的延长可具有增加熔核直径的效果。因此,第三脉冲的焊接时间可以为约10cy,而最大的焊接时间可取决于工业场所条件或飞溅产生的条件。通过所述第三脉冲步骤50,最大熔核直径的尺寸相比单脉冲条件可以增加约20%或更多。
当在单个脉冲中8.6kA的电流下将焊接时间改变12cy、14cy、16cy、18cy以及20cy,每个熔核直径分别测定为6.11mm、5.81mm、5.79mm、5.81mm以及5.97mm。从这些结果中,来自单个脉冲的熔核直径可以为约6.11mm。当焊接时间增加时,焊接电流在飞溅之前降低,从而示出熔核直径没有变化。
根据具有在此描述的结构的用于高强度钢板的点焊方法,可以利用脉冲焊接条件获得最大的熔核直径。
虽然参考附图中所示的示例性实施例对本发明进行了描述,但对于本领域技术人员显而易见的是,本发明可以在不脱离权利要求书限定的本发明的范围的情况下加以改变和修改。
Claims (11)
1.一种用于高强度钢板的点焊方法,其特征在于,包括:
用于施加约8至9kA的电流约1至3cy的第一脉冲步骤;
用于冷却约1至3cy的第一冷却步骤;
用于施加小于所述第一脉冲步骤中所施加的电流的电流的第二脉冲步骤;
用于冷却约1至3cy的第二冷却步骤;以及
用于施加大于所述第二脉冲步骤中所施加的电流的电流的第三脉冲步骤。
2.根据权利要求1所述的用于高强度钢板的点焊方法,其特征在于,在所述第一脉冲步骤中,施加电流约2cy。
3.根据权利要求1所述的用于高强度钢板的点焊方法,其特征在于,在所述第一冷却步骤中,执行冷却约2cy。
4.根据权利要求1所述的用于高强度钢板的点焊方法,其特征在于,在所述第二脉冲步骤中,施加约为所述第一脉冲步骤中所施加的电流的70%至80%的电流。
5.根据权利要求1所述的用于高强度钢板的点焊方法,其特征在于,在所述第二脉冲步骤中,施加电流约4至10cy。
6.根据权利要求1所述的用于高强度钢板的点焊方法,其特征在于,在所述第二冷却步骤中,执行冷却约2cy。
7.根据权利要求1所述的用于高强度钢板的点焊方法,其特征在于,在所述第三脉冲步骤中,施加约7至9kA的电流。
8.根据权利要求1所述的用于高强度钢板的点焊方法,其特征在于,在所述第三脉冲步骤中,施加电流约10cy或更久。
9.根据权利要求1所述的用于高强度钢板的点焊方法,其特征在于,在所述第三脉冲步骤中,在产生飞溅之前施加电流约10cy或更久。
10.一种用于高强度钢板的点焊方法,其特征在于,包括:
用于施加约8至9kA的电流约1至3cy的第一脉冲步骤;
用于冷却约1至3cy的第一冷却步骤;
用于在大于所述第一脉冲步骤中的时间的一段时间施加约为所述第一脉冲步骤中所施加的电流的70%至80%的电流的第二脉冲步骤;
用于冷却约1至3cy的第二冷却步骤;以及
用于施加大于所述第二脉冲步骤中所施加的电流的电流的第三脉冲步骤。
11.一种用于高强度钢板的点焊方法,其特征在于,包括:
用于施加约8至9kA的电流约1至3cy的第一脉冲步骤;
用于冷却约1至3cy的第一冷却步骤;
用于施加小于所述第一脉冲步骤中所施加的电流的电流的第二脉冲步骤;
用于冷却约1至3cy的第二冷却步骤;以及
用于在大于所述第二脉冲步骤中的时间的一段时间施加大于所述第二脉冲步骤中所施加的电流并且小于所述第一脉冲步骤中所施加的电流的电流的第三脉冲步骤。
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