CN109202245B - 一种适用于中间层为铝硅涂层热成形钢的三层板的电阻点焊方法 - Google Patents

一种适用于中间层为铝硅涂层热成形钢的三层板的电阻点焊方法 Download PDF

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Abstract

一种适用于中间层为铝硅涂层热成形钢的三层板的电阻点焊方法：适用焊接材质：中间层铝硅涂层热成形钢，中间层的一侧为抗拉强度不低于500MPa的冷轧板，中间层的另一侧为抗拉强度不高于450MPa的镀锌板；选择电极；两侧同时进行点焊预压；焊接；保压。本发明通过在两侧使用不同端面直径的电极，增加了镀锌板侧的电流密度，电流窗口至少可达到9.6～11.2kA，窗口大小1.6kA，解决了在铝硅涂层热成形钢两侧分别搭配高强钢和镀锌板的三层板进行点焊时，由于钢板的强度、厚度及镀层情况不同，导致上下两侧电流密度分布不均，容易出现虚焊、飞溅的现象，使电阻点焊合格率由原来的不足50%提高到了90%以上，其完全满足了汽车厂家生产制造的要求。

Description

一种适用于中间层为铝硅涂层热成形钢的三层板的电阻点焊 方法
技术领域
本发明涉及一种电阻点焊方法，确切地属于适用于中间层为铝硅涂层热成形钢的三层板的电阻点焊方法，更适用于具有强度差、厚度差、不同钢种的三层板进行电阻点焊的方法。
背景技术
应对汽车节能减排和车身轻量化的技术需求，高强度、轻型合金等材料在车身中的应用越来越多，在车身前纵梁、A柱、B柱和C柱等很多部位出现强度不同、厚度不同的三层板匹配情况，并且应用的比例正在逐年增加。由于许多结构部件存在三层板或多层板搭接的接头，又由于设计的结构工艺性以及车身轻量化后的一些重要部位需要加强板，因此会有几十处焊点都是三层板甚至多层板的焊接。在三层板的焊接中容易出现诸如虚焊、弱焊、飞溅等问题。因此保证差强差厚三层板的连接接头质量是目前车身制造中急切需要解决的问题。
电阻点焊因具有焊接质量好、焊接速度快、易于自动化等优点，近几十年来在汽车工业生产中占据主导地位，是目前差强差厚三层板连接的主要工艺方法。然而，受材料属性、板材厚度、镀层情况等的影响，包含镀锌板的三层板电阻点焊通电过程中，上下板材与中间板材接触面电流密度分布不均，造成上下接触面间的热量分布不均匀，熔核生成过程中将向冷轧板侧偏移，使上下接触面上镀锌板侧熔核尺寸小于冷轧板侧熔核尺寸，镀锌板侧熔核易出现虚焊问题，造成三层板的点焊可焊性工艺窗口狭窄，影响三层板点焊接头质量。
经检索，现有文献主要涉及热成形钢点焊的，如文献“超高强热成形钢板电阻点焊接头性能”（第十六次全国焊接学术会议.镇江.2011）研究厚度为1.5mm的国产超高强热成形钢板B1500HS的电阻点焊工艺，分别采用工频交流焊机和中频逆变焊机对其进行点焊操作，比较两者对其的适用性，并对焊接接头的力学性能、显微硬度、微观组织、拉伸断口进行分析。
中国专利申请号为 201210314184.X的文献，其公开了《一种用于提高差厚多层板薄板侧电阻点焊熔核尺寸的方法》，其在于提出在差厚三层板点焊的薄板侧施加环氧树脂结构胶，有效促进该区域的熔核形成和生长，提高电阻点焊熔核尺寸的方法，可以在不改变原有电阻点焊工艺参数的情况下，提高薄板侧熔核尺寸。其在三层板中不仅增加了环氧树脂结构胶，会增加成本和车身重量，且也使结构的复杂程度增加，况且其未涉及含有铝硅涂层热成形钢的三层板点焊。
发明内容
本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种解决在汽车制造过程中，在铝硅涂层热成形钢两侧分别搭配高强钢和镀锌板的三层板进行点焊时，由于钢板的强度不同、厚度不同、镀层情况不同，导致上下两侧电流密度分布不均，容易出现虚焊、飞溅，无法获得合格的焊点的不足的三层板的电阻点焊方法。
实现上述目的的措施：
一种适用于中间层为铝硅涂层热成形钢的三层板的电阻点焊方法，其步骤：
1）适用焊接材质：中间层为厚度在1.5~2.0mm铝硅涂层热成形钢，其抗拉强度在1300~2000MPa；中间层的一侧为抗拉强度不低于500MPa的冷轧板，其厚度在0.7~1.2mm；中间层的另一侧为厚度在0.6~0.8mm，且抗拉强度不高于450MPa的镀锌板；
2）选择电极：在抗拉强度不高于450MPa的镀锌板侧，采用端面直径在5~6mm的电极；在抗拉强度不低于500MPa的冷轧板侧，采用端面直径在7~8mm的电极；
3）两侧同时进行点焊预压，预压时间控制在0.6~1.0s；
4）进行焊接：采用中频逆变直流点焊机进行焊接，其焊接电流控制在9.6～11.2KA，焊接电极压力控制在3.0~4.2KN，采用单脉冲的焊接时间控制在0.2~0.28s；
5）进行保压，保压时间控制在0.1~0.3s。
优选地：预压时间控制在0.7~1.0 s。
优选地：焊接电流控制在9.8～10.8KA，焊接电极压力控制在3.4~4.0KN。
优选地：保压时间控制在0.15~0.26s。
本发明中主要工序的作用及机理：
本发明之所以在抗拉强度不高于450MPa的镀锌板侧，采用端面直径在5~6mm的电极，是由于锌层的熔点低于钢板，加热时先熔化的镀层金属使两板间的接触面扩大，电流密度减小，使用较小端面直径的电极通过减小接触面积，增加镀锌板侧的电流密度，使镀锌板侧熔核优先形成并最终得到更好的熔核尺寸。
本发明之所以在抗拉强度不低于500MPa的冷轧板侧，采用端面直径在7~8mm的电极，是由于三层板点焊时，相比镀锌板，冷轧板和铝硅涂层热成形钢之间更容易形成焊核，通过增加接触面积，减少冷轧板侧的电流密度，降低飞溅的发生。
本发明之所以将点焊预压时间控制在0.6~1.0秒，是由于点焊通电流焊接之前，保证有足够时间的压力，使钢板能更紧密地贴合，板面充分接触，电流更加稳定。
本发明之所以将保压时间控制在0.1~0.3s ，是由于在点焊通电完成后，电极继续对熔核进行挤压，使熔核收缩自由并变得密实，避免熔核出现缩孔和裂纹等缺陷影响熔核强度。
本发明与现有技术相比，本发明通过在上下两侧使用不同端面直径的电极，增加了镀锌板侧的电流密度，电流窗口至少可达到9.6～11.2kA，窗口大小1.6kA，解决了在汽车制造过程中，在铝硅涂层热成形钢两侧分别搭配高强钢和镀锌板的三层板进行点焊时，由于钢板的强度不同、厚度不同、镀层情况不同，导致上下两侧电流密度分布不均，容易出现虚焊、飞溅的现象，使电阻点焊合格率由原来的不足50%提高到了90%以上，其完全满足了汽车厂家生产制造的要求。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
实施例1
一种适用于中间层为铝硅涂层热成形钢的三层板的电阻点焊方法，其步骤：
1）适用焊接材质：中间层为厚度在1.5mm铝硅涂层热成形钢，其抗拉强度在1500MPa；中间层的一侧为抗拉强度在600MPa的冷轧双相钢板，其厚度在0.8mm；中间层的另一侧为厚度在0.7mm，且抗拉强度在300MPa的镀锌板；
2）选择电极：在抗拉强度在300MPa的镀锌板侧，采用端面直径为6mm的电极；在抗拉强度为600MPa的冷轧双相钢板侧，采用端面直径为8mm的电极；
3）两侧同时进行点焊预压，预压时间控制在0.8 s；
4）进行焊接：采用中频逆变直流点焊机进行焊接，其焊接电流控制在9.6kA，焊接电极压力控制在3.5kN，采用单脉冲的焊接时间控制在0.24s；
5）进行保压，保压时间控制在0.3s。
经检测，所点焊焊接的三层板处，未出现虚焊现象，焊接过程中也未出现飞溅的现象，其完全满足了汽车厂家的要求。
实施例2
一种适用于中间层为铝硅涂层热成形钢的三层板的电阻点焊方法，其步骤：
1）适用焊接材质：中间层为厚度在1.5mm铝硅涂层热成形钢，其抗拉强度在1300MPa；中间层的一侧为抗拉强度在610MPa的冷轧双相钢板，其厚度在0.8mm；中间层的另一侧为厚度在0.7mm，且抗拉强度在290MPa的镀锌板；
2）选择电极：在抗拉强度在290MPa的镀锌板侧，采用端面直径为6mm的电极；在抗拉强度为610MPa的冷轧双相钢板侧，采用端面直径为8mm的电极；
3）两侧同时进行点焊预压，预压时间控制在0.7 s；
4）进行焊接：采用中频逆变直流点焊机进行焊接，其焊接电流控制在9.8kA，焊接电极压力控制在3.4kN，采用单脉冲的焊接时间控制在0.26s；
5）进行保压，保压时间控制在0.22s。
经检测，所点焊焊接的三层板处，未出现虚焊现象，焊接过程中也未出现飞溅的现象，其完全满足了汽车厂家的要求。
实施例3
一种适用于中间层为铝硅涂层热成形钢的三层板的电阻点焊方法，其步骤：
1）适用焊接材质：中间层为厚度在1.8mm铝硅涂层热成形钢，其抗拉强度在1500MPa；中间层的一侧为抗拉强度在620MPa的冷轧双相钢板，其厚度在1.0mm；中间层的另一侧为厚度在0.7mm，且抗拉强度在280MPa的镀锌板；
2）选择电极：在抗拉强度在280MPa的镀锌板侧，采用端面直径为6mm的电极；在抗拉强度为620MPa的冷轧双相钢板侧，采用端面直径为8mm的电极；
3）两侧同时进行点焊预压，预压时间控制在0.9 s；
4）进行焊接：采用中频逆变直流点焊机进行焊接，其焊接电流控制在10.0kA，焊接电极压力控制在3.6kN，采用单脉冲的焊接时间控制在0.28s；
5）进行保压，保压时间控制在0.26s。
经检测，所点焊焊接的三层板处，未出现虚焊现象，焊接过程中也未出现飞溅的现象，其完全满足了汽车厂家的要求。
实施例4
一种适用于中间层为铝硅涂层热成形钢的三层板的电阻点焊方法，其步骤：
1）适用焊接材质：中间层为厚度在1.8mm铝硅涂层热成形钢，其抗拉强度在1700MPa；中间层的一侧为抗拉强度在630MPa的冷轧双相钢板，其厚度在0.8mm；中间层的另一侧为厚度在0.7mm，且抗拉强度在290MPa的镀锌板；
2）选择电极：在抗拉强度在290MPa的镀锌板侧，采用端面直径为6mm的电极；在抗拉强度为630MPa的冷轧双相钢板侧，采用端面直径为8mm的电极；
3）两侧同时进行点焊预压，预压时间控制在1.0s；
4）进行焊接：采用中频逆变直流点焊机进行焊接，其焊接电流控制在10.2kA，焊接电极压力控制在3.6kN，采用单脉冲的焊接时间控制在0.24s；
5）进行保压，保压时间控制在0.24s。
经检测，所点焊焊接的三层板处，未出现虚焊现象，焊接过程中也未出现飞溅的现象，其完全满足了汽车厂家的要求。
实施例5
一种适用于中间层为铝硅涂层热成形钢的三层板的电阻点焊方法，其步骤：
1）适用焊接材质：中间层为厚度在1.5mm铝硅涂层热成形钢，其抗拉强度在1700MPa；中间层的一侧为抗拉强度在620MPa的冷轧双相钢板，其厚度在0.9mm；中间层的另一侧为厚度在0.8mm，且抗拉强度在300MPa的镀锌板；
2）选择电极：在抗拉强度在300MPa的镀锌板侧，采用端面直径为6mm的电极；在抗拉强度为620MPa的冷轧双相钢板侧，采用端面直径为8mm的电极；
3）两侧同时进行点焊预压，预压时间控制在1.0 s；
4）进行焊接：采用中频逆变直流点焊机进行焊接，其焊接电流控制在10.4kA，焊接电极压力控制在3.6kN，采用单脉冲的焊接时间控制在0.28s；
5）进行保压，保压时间控制在0.26s。
经检测，所点焊焊接的三层板处，未出现虚焊现象，焊接过程中也未出现飞溅的现象，其完全满足了汽车厂家的要求。
本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。

Claims (1)

1.一种适用于中间层为铝硅涂层热成形钢的三层板的电阻点焊方法，其步骤：
1）适用焊接材质：中间层为厚度在1.5~2.0mm铝硅涂层热成形钢，其抗拉强度在1300~2000MPa；中间层的一侧为抗拉强度不低于500MPa的冷轧板，其厚度在0.7~1.2mm；中间层的另一侧为厚度在0.6~0.8mm，且抗拉强度不高于450MPa的镀锌板；
2）选择电极：在抗拉强度不高于450MPa的镀锌板侧，采用端面直径在5~6mm的电极；在抗拉强度不低于500MPa的冷轧板侧，采用端面直径在7~8mm的电极；
3）两侧同时进行点焊预压，预压时间控制在0.9~1.0 s；
4）进行焊接：采用中频逆变直流点焊机进行焊接，其焊接电流控制在9.6～11.2KA，焊接电极压力控制在3.6~4.2KN，采用单脉冲的焊接时间控制在0.28s；
5）进行保压，保压时间控制在0.26~0.3s。
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