CN106994551A - 一种能有效提高先进高强钢钢板焊点强度的电阻点焊工艺 - Google Patents

一种能有效提高先进高强钢钢板焊点强度的电阻点焊工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种能有效提高先进高强钢钢板焊点强度的电阻点焊工艺，其目的是使焊点熔核直径和软化的热影响区范围同时得到增大，以达到提高先进高强钢点焊接头的力学性能。本方法采用的是双脉冲模式，具体工艺包括：步骤一使用软规范脉冲I1，对先进高强钢钢板实现无飞溅第一次焊接；步骤二使用硬规范脉冲I2，对步骤一实现连接的焊点再一次加热融化，使焊点熔核直径进一步长大，同时使得热影响区软化的范围也进一步得到增大，足够大的焊点直径以及软化区能有效的大幅减缓先进高强钢点焊焊点服役受载过程中引起的结构应力集中，实现大幅提高先进高强钢钢板的焊点性能，并且该焊接工艺能完全消除先进高强钢电阻点焊的飞溅问题。

Description

一种能有效提高先进高强钢钢板焊点强度的电阻点焊工艺
技术领域
本发明涉及一种电阻点焊工艺，特别涉及一种能有效提高先进高强钢钢板的焊点强度的电阻点焊工艺。
背景技术
随着科学技术和人民生活水平的提高，以及全球能源危机和环境污染等问题日益突出，安全、节能、环保的汽车已日益成为汽车生产商和用户关注的焦点。据统计，当钢板厚度每减小0.10mm时，车身可减重12％。汽车车重每减轻1％，燃料可降低0.6％～1.0％。因此，在保证碰撞安全性能的情况下，高强钢应用于车身上可以通过减薄零件来达到减轻车身重量的目的，不仅能有效的实现节能减排，并且由于先进的高强度钢(AHSS)其优异的强度和成形性，能通过增强的机械性能提高车辆的耐撞和安全性。
由于电阻点焊具有生产效率高、易于实现自动化等优点，已在车身焊装中大量应用，并将继续成为汽车工业中高强度钢板的主要焊接方法。
然而，随着先进高强钢AHSS的强度增加，焊点的一字拉伸强度(Tension-ShearStrength)和十字拉伸强度(Cross-Tension Strength)遇到完全不同的情况。一字拉伸强度显著的随钢板强度的增加而增加；而十字拉伸强度几乎没有太大的变化，往往只有一字拉伸强度的四分之一，并且有随钢板强度增加而成下降趋势。这些问题阻碍了先进高强度钢的进一步应用。由于先进高强钢钢板强度、硬度的大幅提高，其韧性明显下降，致使焊点应力更趋于集中，这导致了焊点十字拉伸强度不增反降的严重问题。
先进高强钢的焊接技术一直被汽车生产厂商密切关注，成为国内外焊接学术界和工程技术人员所关注的重点研究课题。目前，针对先进高强钢点焊性能的研究都是针对熔核形核的控制方面，如磁控电阻点焊，方法复杂且效果不佳，可行性不高。有鉴于此，有必要提供一种创新且具有进步性的能有效提高先进高强钢钢板的焊点强度的电阻点焊工艺。
发明内容
本发明要解决的问题是先进高强钢易飞溅、焊点性能低，特别是十字拉伸性能不增反降的问题，提供了一种能有效提高先进高强钢钢板的焊点强度的电阻点焊工艺。本发明是通过以下技术方案实现：
一种能有效提高先进高强钢钢板的焊点强度的电阻点焊工艺，采用中频逆变直流点焊机，先对焊接钢板进行单脉冲焊接测试，找出对应钢板的飞溅临界电流I0；接下来可以执行本发明的步骤一，使用软规范焊接电流I1，I1的计算式为I1＝I0－(0.5～1)(单位：kA)，焊接时间为500ms～1000ms；然后执行步骤二，使用硬规范焊接电流I2，I2的计算式为：I0<I2<2×I0(单位：kA)，焊接时间为 50ms～100ms，以确保第二次焊接不产生飞溅为上限选择I2和焊接时间；其中步骤一与步骤二之间的间歇时间为0～10ms，以确保第二次焊接不产生飞溅选择间歇时间。
本发明的特征在于：步骤一使用软规范脉冲I1电流的目的是实现先进高强钢无飞溅第一次焊接，步骤二使用硬规范脉冲I2电流的目的是得到足够大的熔核直径和热影响软化区，增大熔核直径可以提高焊点强度，而较大的热影响软化区可以大幅减缓点焊受载过程中的应力集中，从而实现有效的提高先进高强钢电阻点焊焊点性能。
与现有技术相比，本申请完全是从一个全新的角度去解决先进高强钢的焊点强度不高的问题，所涉及的焊接脉冲I1和脉冲I2的电流调节范围大，具体可根据材料厚度及强度的实际情况进行调整，能适用于各种先进高强钢和超高强钢，效果显著。
附图说明
图1为本发明的焊接流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
试验先进高强钢的条件：钢板厚度1.2毫米，钢板抗拉强度1000MPa。
1)单脉冲焊接测试，得出飞溅临界电流I0为8kA；
2)执行步骤一，使用软规范焊接电流I1，I1的计算式为I1＝I0－(0.5～1)(单位：kA)，这里选择I1为7kA，焊接时间800ms；
3)间歇10ms；
4)执行步骤二，使用硬规范焊接电流I2，I2的计算式为：I0<I2<2×I0(单位：kA)，这里选择 I2为10kA，焊接时间50ms。
实施例2
试验先进高强钢的条件：钢板厚度1.2毫米，钢板抗拉强度1400MPa。
1)单脉冲焊接测试，得出飞溅临界电流I0为8kA；
2)执行步骤一，使用软规范焊接电流I1，I1的计算式为I1＝I0－(0.5～1)(单位：kA)，这里选择I1为7.5kA，焊接时间1000ms；
3)间歇10ms；
4)执行步骤二，使用硬规范焊接电流I2，I2的计算式为：I0<I2<2×I0(单位：kA)，这里选择 I2为10kA，焊接时间50ms。
实施例3
试验先进高强钢的条件：钢板厚度1.5毫米，钢板抗拉强度1500MPa。
1)单脉冲焊接测试，得出飞溅临界电流I0为9kA；
2)执行步骤一，使用软规范焊接电流I1，I1的计算式为I1＝I0－(0.5～1)(单位：kA)，这里选择I1为8kA，焊接时间1000ms；
3)间歇10ms；
4)执行步骤二，使用硬规范焊接电流I2，I2的计算式为：I0<I2<2×I0(单位：kA)，这里选择 I2为12kA，焊接时间50ms。
实施例4
试验先进高强钢的条件：钢板厚度1.2毫米，钢板抗拉强度1700MPa。
1)单脉冲焊接测试，得出飞溅临界电流I0为8kA；
2)执行步骤一，使用软规范焊接电流I1，I1的计算式为I1＝I0－(0.5～1)(单位：kA)，这里选择I1为7.5kA，焊接时间500ms；
3)间歇10ms；
4)执行步骤二，使用硬规范焊接电流I2，I2的计算式为：I0<I2<2×I0(单位：kA)，这里选择 I2为10kA，焊接时间50ms。
实施例5
试验先进高强钢的条件：钢板厚度1.5毫米，钢板抗拉强度1800MPa。
1)单脉冲焊接测试，得出飞溅临界电流I0为9kA；
2)执行步骤一，使用软规范焊接电流I1，I1的计算式为I1＝I0－(0.5～1)(单位：kA)，这里选择I1为8kA，焊接时间1000ms；
3)间歇10ms；
4)执行步骤二，使用硬规范焊接电流I2，I2的计算式为：I0<I2<2×I0(单位：kA)，这里选择 I2为12kA，焊接时间50ms。
表1为本发明各实施例及对比例经试验检测后的结果统计列表。
表1 本发明各实施例及对比例经试验检测后拉伸试验结果
注：对比例1与实施例1钢板材料一致，焊接电流8kA，焊接时间200ms，焊接压力4kN；对比例2与实施例2钢板材料一致，焊接电流8kA，焊接时间200ms，焊接压力4kN；对比例3与实施例3钢板材料一致，焊接电流9kA，焊接时间200ms，焊接压力4.5kN；对比例4与实施例4钢板材料一致，焊接电流8kA，焊接时间200ms，焊接压力4kN；对比例5与实施例5钢板材料一致，焊接电流9kA，焊接时间200ms，焊接压力4.5kN；
从表1可以看出，由于本发明采用的是先软规范后硬规范焊接方法，可以确保先进高强钢焊接过程中实现无飞溅焊接，且焊点性能实现大幅提高，特别是十字拉伸性能，其强度均可实现80％以上的增幅，吸收能提高4倍左右。这是由于采用软规范可以实现第一次无飞溅的连接，在这基础上再采用硬规范，可以得到足够大的熔核直径和热影响软化区，增大熔核直径可以提高焊点强度，而较大的热影响软化区可以大幅减缓点焊受载过程中的应力集中，从而实现有效的提高先进高强钢电阻点焊焊点性能。

Claims (8)

1.一种能有效提高先进高强钢钢板的焊点强度的电阻点焊工艺，其特征在于，包括：步骤一使用软规范脉冲I1，对先进高强钢钢板实现无飞溅第一次焊接；步骤二使用硬规范脉冲I2，对步骤一实现连接的焊点再一次加热，使焊点熔核直径和热影响软化区进一步长大。
2.如权利要求1所述的工艺，需先对钢板进行单脉冲焊接测试，找出对应钢板的飞溅临界电流I0。
3.如权利要求1所述的工艺，其中步骤一使用软规范的焊接电流(I1)的计算式为I1＝飞溅电流I0－(0.5～1)(单位：kA)，其中飞溅电流为单脉冲焊接飞溅临界电流I0。
4.如权利要求1所述的工艺，其中步骤一使用的脉冲1的焊接时间为500ms～1000ms。
5.如权利要求1所述的工艺，其中步骤二使用的焊接电流(I2)的计算式为：飞溅电流I0<I2<2×飞溅电流I0(单位：kA)，其中飞溅电流同权利要求2中的单脉冲焊接飞溅临界电流I0。
6.如权利要求1所述的工艺，其中步骤二使用的脉冲2的焊接时间为50ms～100ms。
7.如权利要求1所述的工艺，步骤一与步骤二之间的间歇时间为0～10ms,以确保第二次焊接不产生飞溅选择间歇时间。
8.如权利要求1所述的工艺，步骤一使用软规范脉冲I1电流的目的是实现先进高强钢无飞溅第一次焊接，步骤二使用硬规范脉冲I2电流的目的是得到足够大的熔核直径和热影响软化区，增大熔核直径可以提高焊点强度，而较大的热影响软化区可以大幅减缓点焊受载过程中的应力集中，从而实现有效的提高先进高强钢电阻点焊焊点强度。
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