CN109500483A - 提高中锰钢焊接接头力学性能的方法 - Google Patents

提高中锰钢焊接接头力学性能的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109500483A
CN109500483A CN201811350043.7A CN201811350043A CN109500483A CN 109500483 A CN109500483 A CN 109500483A CN 201811350043 A CN201811350043 A CN 201811350043A CN 109500483 A CN109500483 A CN 109500483A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nugget
pulse
welding
solder joint
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811350043.7A
Other languages
English (en)
Inventor
高玉来
王远方
丁凯
赵炳戈
张元恒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN201811350043.7A priority Critical patent/CN109500483A/zh
Publication of CN109500483A publication Critical patent/CN109500483A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/10—Spot welding; Stitch welding
    • B23K11/11—Spot welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/34—Preliminary treatment

Abstract

本发明提供一种提高中锰钢焊接接头力学性能的方法，利用在主要用于连接的脉冲后添加可产生内层熔核的附加脉冲方法，使锰元素质量分数为4～13％的中锰钢在焊点处获得两层甚至多层的熔核，达到提高焊点连接强度的目的。相比传统仅获得单层熔核的焊接工艺，在形成两层或多层熔核后，原有熔核中的晶粒形状发生改变，原有熔核及热影响区内的组织发生变化，使多种组织同时存在于同一区域，更能阻碍裂纹扩展。因此在对连接强度要求高的场合下，这种可形成内层熔核的焊接工艺更具应用潜力。

Description

提高中锰钢焊接接头力学性能的方法
技术领域
本发明涉及一种锰钢焊接工艺，特别是涉及一种中锰钢焊接工艺，应用于先进钢铁材料和焊接技术领域。
背景技术
近年来，空气污染愈发严重、温室效应加剧，汽车工业中以轻量化方式来减少能耗、节约石油资源并降低污染物的排放，因而研究人员开发出各种高强度钢应用于汽车工业。第一代汽车用钢有双相钢(DP)、低合金高强度钢(HSLA)等类型，其强塑积一般为10～30GPa·％，但随着现代汽车速度的增加，第一代汽车用钢已无法满足汽车耐撞性要求，因此开发出第二代汽车用钢。第二代汽车用钢以孪晶诱导塑性钢(TWIP)和Q&P钢为主，具有优异的耐撞性能，但由于其合金含量高，冶金过程困难，因此成本较高。面对以上矛盾，人们又开发出第三代汽车用钢，在满足汽车耐撞性能、保证轻量化要求的前提下降低成本。
中锰钢作为第三代汽车用钢中的一种，具有符合汽车钢强度和塑性要求的同时，还有冶炼过程相对方便、成本低等特点，因此具有大量应用在汽车工业中的潜力。中锰钢含碳量低，名义含锰量一般为5～12wt.％，但实际工业生产中锰含量介于4～13wt.％。通过不同的热处理工艺，如逆相变奥氏体退火工艺、淬火-配分工艺使中锰钢的室温组织中含有铁素体、马氏体以及奥氏体，其中奥氏体的作用在于在外加载荷下，奥氏体转变为马氏体并诱发塑性提高，而且转变后的马氏体也具有较高强度，可阻碍裂纹扩展，因而表现出良好的强度塑性匹配效果。
中锰钢作为一种新型的钢材多应用于汽车行业中，其碳当量约为0.35～0.7，高于一般具有良好焊接性能所规定的0.24。如果将传统的电阻点焊工艺应用在这种钢材上时，只形成单层的熔核。脉冲结束后，在电极作用下高速冷却，熔核内主要形成脆性大的马氏体，对其施加较低的载荷时便容易以完全界面断裂的方式失效，表现出较差的焊接性能。目前，采用中锰钢焊接形成多层熔核的方法还未见文献报道。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种提高中锰钢焊接接头力学性能的方法，利用一个或多个主要用于连接钢材的脉冲和后续一个或多个的附加脉冲，对中锰钢进行焊接，其中附加脉冲中至少包含一个可以部分熔化之前熔核的脉冲，获得存在内外两层或多层熔核的焊点，在熔化并形成新的内层熔核的同时，改变原有的外层熔核和热影响区组织，最终达到提高焊点连接强度的目的。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种提高中锰钢焊接接头力学性能的方法，对于锰元素质量分数为4～13％的中锰钢钢材，施加含有可形成内层熔核的电阻点焊工艺，从而获得具有两层或更多层熔核形式的多层熔核的焊点，其步骤如下：
a.对需要进行焊接的中锰钢钢材进行预处理，将中锰钢钢材表面清理干净，得到洁净的焊接母材；
b.使用点焊焊机，将在所述步骤a中已清理干净的洁净的焊接母材紧密接触，将焊接母材需要焊接的位置放在电极下，以电极作为夹具的夹持部，并通过电极向焊接母材施加不高于15kN的压力，将焊接母材夹紧固定；
c.通过在所述步骤b中使用的电极，施加用于连接焊接母材的连接脉冲电流，所述连接脉冲电流的脉冲为单个脉冲或者多个电流值相等或不等的脉冲，对电极端部之间区域的焊接母材部分进行熔化焊接，作为熔核区，使熔核区处于电极之间的脉冲电流作用的热影响区内，形成焊点，控制连接脉冲电流值为0～100kA，作用时间不大于5s，每个脉冲之间的间隔时间不大于5s，在最后一个脉冲电流的脉冲结束后，使焊点在电极端部的压力作用下进行冷却不超过5s，使焊接母材熔化区域的金属液凝固，使焊接母材在焊点处进行初步结合；
d.在所述步骤c中的焊点冷却过程结束后，保持电极端部的压力，并立即通过电极施加附加脉冲电流，附加脉冲电流的脉冲为单个脉冲或者多个电流值相等或不等的脉冲，控制附加脉冲电流值为0～100kA，作用时间不大于5s，每个脉冲之间的间隔时间不大于5s，且其中至少有一个脉冲，能使在当前脉冲之前的脉冲所形成的熔核进行部分熔化，在原有的熔核被部分熔化的基础上，然后使熔化的金属借助电极及焊接母材组成的散热通道结构进行凝固，形成新的内层熔核，随后在电极端部的压力作用下进行保持不大于5s，然后撤去电极，从而获得多层熔核的焊点，即完成焊接过程。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤d中，优选获得多层熔核的焊点中存在内外两层或内外两层以上的熔核。作为本发明优选的技术方案，在所述步骤d中，使用的是含有一个或多个附加脉冲的电阻点焊工艺，且不同脉冲的作用存在区别。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤d中，所施加的脉冲中至少先在步骤c中有一个脉冲进行实施连接焊接母材的程序，而后步骤d中至少存在一个能在原有熔核的基础上形成内层熔核的脉冲。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤d中，在被测量的内层熔核的最大尺寸方向上，距离焊接母材远的熔核尺寸小于距离焊接母材近的熔核尺寸，其中距离焊接母材远的熔核形成内层熔核，距离焊接母材近的熔核形成外层熔核。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤c或所述步骤d中，所述焊机为电阻点焊焊机，电压为380V或220V，供电频率为50Hz或60Hz。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤c中，控制连接脉冲电流值为4～10kA，作用时间为100～400ms，每个脉冲之间的间隔时间为不大于5s，在最后一个脉冲电流的脉冲结束后，使焊点在5～10kN的电极端部的压力作用下进行冷却400～1000ms，使焊接母材熔化区域的金属液凝固，使焊接母材在焊点处结合。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤d中，控制附加脉冲电流值为2～10kA，作用时间为100～1000ms，每个脉冲之间的间隔时间为200～1000ms，且其中至少有一个脉冲，能使在当前脉冲之前的脉冲所形成的熔核内进行部分熔化，在原有的熔核被部分熔化的基础上，然后使熔化的金属借助电极及焊接母材组成的散热通道结构进行凝固，形成新的内层熔核，随后在电极端部的压力作用下进行保持200～1000ms，然后撤去电极，从而获得多层熔核的焊点，即完成焊接过程。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤d中，在所述步骤c中的焊点冷却过程结束后，在焊点处进行初步结合的熔核区形成外层熔核，保持电极端部的压力，并立即通过电极继续施加附加脉冲电流，经过设定作用时间后，使原有的外部熔核发生部分熔化，这些熔化的金属借助电极及钢材的散热，在设定的冷却时间内凝固，形成内层熔核；而在此之前形成的外部熔核的内部靠近熔化的金属液一侧，晶粒在内部熔核加热与外侧未熔化的外部熔核金属的散热的共同作用下，由原来的柱状晶转变为等轴晶粒，继续施加附加脉冲，作用设定时间，随后冷却设定时间，并在此期间形成新的内层熔核，如此继续施加脉冲，形成含有多层熔核的焊点；然后在电极端部的压力作用下进行保持不大于5s，再撤去电极，从而获得多层熔核的焊点，即完成焊接过程。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤d中，同时在其中相邻的脉冲之间或在最后施加的附加脉冲之后，施加数量为一个或多个的调整脉冲，每个调整脉冲的作用时间不大于5s，但仅用于调控熔核区的不同位置的组织，而不形成新的熔核层；使附加脉冲由形成新的内层熔核脉冲和只用于调控组织但不再形成内层熔核的脉冲组成的混合脉冲。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明方法有助于改善使用传统电阻点焊工艺焊接中锰钢，获得只含有单层熔核的焊点时，所得连接强度低的现状；
2.本发明方法对焊接位置施加可形成新的内层熔核的脉冲，在多层熔核形成的同时，可对之前形成的熔核中还未熔化晶粒进行加热，使其柱状晶形状发生改变，同时生成韧性较好的组织，热影响区内的组织也受热转变而发生软化，韧性得到提高；
3.本发明方法在外力作用条件下，相比单层熔核中基体为马氏体的组织，这些韧性较好的组织更能阻碍裂纹扩展，从而提高最终的焊点强度；
4.本发明方法制备复合层焊点的工艺所需设备条件简单，操作方便，适合工业应用。
附图说明
图1为本发明实施例一方法获得多层熔核结构焊点的原理图。
图2为本发明实施例一方法获得多层熔核结构焊点的焊接工艺示意图。
图3为本发明实施例一方法制备的具有多层复合层熔核的焊点金相与传统焊接工艺形成的单层熔核焊点金相的对比图。
图4为本发明实施例三方法获得多层熔核结构焊点的焊接工艺示意图。
具体实施方式
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例一
在本实施例中，参见图1～图3，一种提高中锰钢焊接接头力学性能的方法，对于中锰钢钢材，施加含有可形成内层熔核的电阻点焊工艺，从而获得具有两层或更多层熔核形式的多层熔核的焊点，其步骤如下：
a.选用1.4mm厚、锰元素质量分数为7％的中锰钢板材进行同种钢的电阻点焊，对需要进行焊接的中锰钢钢材进行预处理，将中锰钢钢材表面清理干净，得到洁净的焊接母材；
b.使用电压为380V的电阻点焊焊机，将在所述步骤a中已清理干净的洁净的焊接母材紧密接触，将焊接母材需要焊接的位置放在电极下，以电极作为夹具的夹持部，并通过电极向焊接母材施加5～10kN的压力，将焊接母材夹紧固定；
c.通过在所述步骤b中使用的电极，施加用于连接焊接母材的连接脉冲电流，所述连接脉冲电流的脉冲为单个脉冲，对电极端部之间区域的焊接母材部分进行熔化焊接，作为熔核区，使熔核区处于电极之间的脉冲电流作用的热影响区内，形成焊点，控制连接脉冲电流值为4～10kA，作用时间为100～400ms，每两个脉冲之间的间隔时间为不大于5s，在最后一个脉冲电流的脉冲结束后，使焊点在5～10kN的电极端部的压力作用下进行冷却400～1000ms，使焊接母材熔化区域的金属液凝固，使焊接母材在焊点处结合，使熔化的金属液凝固，被焊接钢材在焊接位置达到连接效果；
d.在所述步骤c中的焊点冷却过程结束后，保持电极端部的压力，并立即通过电极施加附加脉冲电流，附加脉冲电流的脉冲为单个脉冲或者多个电流值相等或不等的脉冲，控制附加脉冲电流值为2～10kA，作用时间为100～1000ms，每两个脉冲之间的间隔时间为200～1000ms，且其中至少有一个脉冲，能使在当前脉冲之前的脉冲所形成的熔核内进行部分熔化，在原有的熔核被部分熔化的基础上，然后使熔化的金属借助电极及焊接母材组成的散热通道结构进行凝固，形成新的内层熔核，随后在电极端部的压力作用下进行保持200～1000ms，然后撤去电极，从而获得多层熔核的焊点，即完成焊接过程。
图1为电阻点焊焊接示意图，施加焊接脉冲前，通过电极施加压力将被焊接的板材夹紧，电极、板材本身、电极与板材的界面以及板材与板材的界面都存在电阻，在脉冲的大电流作用下，熔核内产生大量的热并将电极下的金属熔化。停止脉冲，保持电极压力，在与导热性良好的电极接触作用下，焊点内部金属液迅速凝固，电极保持施加一定时间的压力，随后撤去电极，焊接过程结束。
参见图2，图2为可获得多层熔核的焊接工艺示意图。施加一个或者多个连接脉冲，每个作用相等或不等时间tW，使焊点内的金属熔化，随后在冷却时间tC1内形成外层熔核；继续输入附加脉冲，作用时间tP1，使原有的熔核内出现部分熔化，这些熔化的金属借助电极及钢材的散热在一定冷却时间tC2内凝固，形成内层熔核；而在此之前形成的外部熔核的内部靠近熔化的金属液一侧，晶粒在内部熔核加热与外侧未熔化的外部熔核金属和焊接母材组成的散热通道结构散热的共同作用下，由原来的柱状晶转变为等轴晶粒；继续施加附加脉冲，作用设定时间tP2，随后冷却设定时间tC3，并在此期间形成新的内层熔核，如此继续施加脉冲，形成含有多层熔核的焊点；然后在电极端部的压力作用下进行保持不大于5s的设定施加tH，再撤去电极，从而获得多层熔核的焊点，即完成焊接过程。
本实施例在焊点冷却过程结束后，在焊点处进行初步结合的熔核区形成外层熔核，保持电极端部的压力，并立即通过电极继续施加附加脉冲电流，经过设定作用时间tP1后，使原有的外部熔核发生部分熔化，这些熔化的金属借助电极及钢材的散热，在设定的冷却时间tC2内凝固，形成内层熔核；继续施加附加脉冲，作用设定时间tP2，随后冷却设定时间tC3，并在此期间形成新的内层熔核；然后在电极端部的压力作用下进行保持不大于5s的设定施加tH，再撤去电极，从而获得多层熔核的焊点，即完成焊接过程。
图3为具有单层与多层熔核的焊点金相对比图，其中图3(a)为传统焊接工艺形成的单层熔核焊点金相，而图3(b)为连接脉冲与附加脉冲作用下形成多层熔核的焊点金相。从图2和图3可知，当仅有连接脉冲时，焊接得到的焊点中仅有如图3(a)所示的单层熔核(FZ)，同时由于焊接过程中存在对周围焊接母材的热作用，形成热影响区(HAZ)，而未受到焊接热影响作用的焊接母材保持原样，依旧为焊接母材(BM)。相比之下，借助使用含有附加脉冲的焊接工艺获得具有三层熔核(从外到内分别是FZ1、FZ2、FZ3)的焊点，施加连接脉冲并冷却设定时间tC1时，获得最外层熔核FZ1，随后通入第一个附加脉冲的电流，作用设定时间tP1，并冷却设定时间tC2后，形成第二层熔核FZ2，同时原有熔核FZ1内未熔化的晶粒受热由柱状晶转变为等轴晶；继续通入第二个附加脉冲的电流，作用设定时间tP1，并冷却设定时间tC2后，形成第三层熔核FZ3，同时之前的熔核FZ1和FZ2都会受热发生变化。对于由连接脉冲形成的热影响区(HAZ)，在每一次通入脉冲电流后都会受到热影响而发生组织的变化。焊接母材部分(BM)则未受到热的影响。
本实施例为同种中锰钢点焊获得多层熔核的其中一种技术方案，相比只含有单层熔核的焊点连接强度更高。钢材在焊点处达到连接效果后继续施加附加脉冲，部分熔化原有熔核，并使原熔核中的晶粒形状发生变化。同时，此前所有熔核内与热影响区内组织均受到热的影响，且其中一些从马氏体转变为其它组织，相比于单层熔核中基本为硬脆的马氏体组织，熔核中存在多种组织更能有效阻碍外力作用下的裂纹扩展，提高焊点强度。本实施例针对传统焊接工艺导致连接强度低这一问题，本实施例采用新的焊接工艺，利用施加可获得多层熔核的多次脉冲焊接工艺，得到具有多层熔核的焊点。施加多次脉冲的同时，不仅能形成多层的熔核，还可改变之前脉冲形成的熔核和热影响区内组织，提高焊点内部组织的韧性，在外力加载作用下可阻碍裂纹扩展，从而提高焊点连接强度。
实施例二
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种提高中锰钢焊接接头力学性能的方法，对于中锰钢钢材，施加含有可形成内层熔核的电阻点焊工艺，从而获得具有两层或更多层熔核形式的多层熔核的焊点，其步骤如下：
a.选用1.4mm厚、锰元素质量分数分别为7％和10％的中锰钢板材进行异种钢的电阻点焊，对需要进行焊接的中锰钢钢材进行预处理，将中锰钢钢材表面清理干净，得到洁净的焊接母材；
b.使用电压为380V的电阻点焊焊机，将在所述步骤a中已清理干净的洁净的焊接母材紧密接触，将焊接母材需要焊接的位置放在电极下，以电极作为夹具的夹持部，并通过电极向焊接母材施加5～10kN的压力，将不同锰含量的焊接母材夹紧固定；
c.通过在所述步骤b中使用的电极，施加用于连接焊接母材的连接脉冲电流，所述连接脉冲电流的脉冲为单个脉冲，对电极端部之间区域的焊接母材部分进行熔化焊接，作为熔核区，使熔核区处于电极之间的脉冲电流作用的热影响区内，形成焊点，控制连接脉冲电流值为4～10kA，作用时间为100～400ms，每两个脉冲之间的间隔时间为不大于5s，在最后一个脉冲电流的脉冲结束后，使焊点在5～10kN的电极端部的压力作用下进行冷却400～1000ms，使焊接母材融化区域的金属液凝固，使焊接母材在焊点处结合，使熔化的金属液凝固，被焊接不同锰含量的钢材在焊接位置达到连接效果；
d.在所述步骤c中的焊点冷却过程结束后，保持电极端部的压力，并立即通过电极施加附加脉冲电流，附加脉冲电流的脉冲为单个脉冲或者多个电流值相等或不等的脉冲，控制附加脉冲电流值为2～10kA，作用时间为100～1000ms，每两个脉冲之间的间隔时间为200～1000ms，且其中至少有一个脉冲，能使在当前脉冲之前的脉冲所形成的熔核进行部分熔化，在原有的熔核被部分熔化的基础上，然后使熔化的金属借助电极及焊接母材组成的散热通道结构进行凝固，形成新的内层熔核，随后在电极端部的压力作用下进行保持200～1000ms，然后撤去电极，从而获得不同锰含量的钢材进行焊接的多层熔核的焊点，即完成焊接过程。
本实施例中可以将含锰量不同的异种中锰钢进行焊接，且最终也可获得多层熔核的焊点，并且相比于传统焊接工艺仅获得单层熔核的焊点，其强度得到提高。本实施例针对传统焊接工艺导致连接强度低这一问题，本实施例采用新的焊接工艺，利用施加可获得多层熔核的多次脉冲焊接工艺，得到具有多层熔核的焊点。施加多次脉冲的同时，不仅能形成多层的熔核，还可改变之前脉冲形成的熔核和热影响区内组织，提高焊点内部组织的韧性，在外力加载作用下可阻碍裂纹扩展，从而提高焊点连接强度。
实施例三
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，参见图4，一种提高中锰钢焊接接头力学性能的方法，对于中锰钢钢材，施加含有可形成内层熔核的电阻点焊工艺，从而获得具有两层或更多层熔核形式的多层熔核的焊点，其步骤如下：
a.本步骤与实施例一相同；
b.本步骤与实施例一相同；
c.本步骤与实施例一相同；
d.在所述步骤c中的焊点冷却过程结束后，保持电极端部的压力，并立即通过电极施加附加脉冲电流，附加脉冲电流的脉冲为单个脉冲或者多个电流值相等或不等的脉冲，控制附加脉冲电流值为2～10kA，作用时间为100～1000ms，每两个脉冲之间的间隔时间为200～1000ms，且其中至少有一个脉冲，能使在当前脉冲之前的脉冲所形成的熔核进行部分熔化，在原有的熔核被部分熔化的基础上，然后使熔化的金属借助电极及焊接母材组成的散热通道结构进行凝固，形成新的内层熔核，随后在电极端部的压力作用下进行保持200～1000ms，然后撤去电极，从而获得多层熔核的焊点，即完成焊接过程。参见图4，本实施例同时在其中相邻的脉冲之间或在最后施加的脉冲之后，施加数量为一个的调整脉冲，调整脉冲通电不大于5s的设定时间tT，仅用于调控熔核区的不同位置的组织，而不形成新的熔核层；使附加脉冲由形成新的内层熔核脉冲和只用于调控组织但不再形成内层熔核的脉冲组成的混合脉冲。
本实施例附加脉冲优选两个可分别形成新的内层熔核脉冲和一个只用于调控组织但不再形成内层熔核的脉冲，终也可获得力学性能更加优异的多层熔核的焊点，并且相比于传统焊接工艺仅获得单层熔核的焊点，其强度得到提高。本实施例针对传统焊接工艺导致连接强度低这一问题，本实施例采用新的焊接工艺，利用施加可获得多层熔核的多次脉冲焊接工艺，得到具有多层熔核的焊点。施加多次脉冲的同时，不仅能形成多层的熔核，还可改变之前脉冲形成的熔核和热影响区内组织，提高焊点内部组织的韧性，在外力加载作用下可阻碍裂纹扩展，从而提高焊点连接强度。
综上所述，本发明上述实施例方法皆通过获得多层熔核，来提高中锰钢电阻点焊连接强度。该方法的特点是利用在主要用于连接的脉冲后添加可产生内层熔核的附加脉冲，使锰元素质量分数为4～13％的中锰钢在焊点处获得两层甚至多层的熔核，达到提高焊点连接强度的目的。相比传统仅获得单层熔核的焊接工艺，在形成两层或多层熔核后，原有熔核中的晶粒形状发生改变，原有熔核及热影响区内的组织发生变化，使多种组织同时存在于同一区域，更能阻碍裂纹扩展。本发明在被测量的内层熔核的最大尺寸方向上，距离焊接母材远的熔核尺寸小于距离焊接母材近的熔核尺寸，其中距离焊接母材远的熔核形成内层熔核，距离焊接母材近的熔核形成外层熔核。使用的是含有两个脉冲或两个以上脉冲的电阻点焊工艺，且不同脉冲的作用存在区别。所施加的脉冲中至少先有一个脉冲进行实施连接焊接母材的程序，另外还至少存在一个能在原有熔核的基础上形成内层熔核的脉冲。因此在对连接强度要求高的场合下，这种可形成内层熔核的焊接工艺更具应用潜力。此外，本文中虽使用了“连接脉冲”和“附加脉冲”等词语来限定脉冲，但该领域技术人员应该知晓：“连接脉冲”和“附加脉冲”的使用仅为方便描述和区分脉冲的作用，并无其它特定含义。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明利用形成两层或更多层熔核来提高中锰钢焊点连接强度的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种提高中锰钢焊接接头力学性能的方法，其特征在于，对于锰元素质量分数为4～13％的中锰钢钢材，施加含有可形成内层熔核的电阻点焊工艺，从而获得具有两层或更多层熔核形式的多层熔核的焊点，其步骤如下：
a.对需要进行焊接的中锰钢钢材进行预处理，将中锰钢钢材表面清理干净，得到洁净的焊接母材；
b.使用点焊焊机，将在所述步骤a中已清理干净的洁净焊接母材紧密接触，将焊接母材需要焊接的位置放在电极下，以电极作为夹具的夹持部，并通过电极向焊接母材施加不高于15kN的压力，将焊接母材夹紧固定；
c.通过在所述步骤b中使用的电极，施加用于连接焊接母材的连接脉冲电流，所述连接脉冲电流的脉冲为单个脉冲或者多个电流值相等或不等的脉冲，对电极端部之间区域的焊接母材部分进行熔化焊接，作为熔核区，使熔核区处于电极之间的脉冲电流作用的热影响区内，形成焊点，控制连接脉冲电流值为0～100kA，作用时间不大于5s，每个脉冲之间的间隔时间不大于5s，在最后一个脉冲电流的脉冲结束后，使焊点在电极端部的压力作用下进行冷却不超过5s，使焊接母材熔化区域的金属液凝固，使焊接母材在焊点处进行初步结合；
d.在所述步骤c中的焊点冷却过程结束后，保持电极端部的压力，并立即通过电极施加附加脉冲电流，附加脉冲电流的脉冲为单个脉冲或者多个电流值相等或不等的脉冲，控制附加脉冲电流值为0～100kA，作用时间不大于5s，每个脉冲之间的间隔时间不大于5s，且其中至少有一个脉冲，能使在当前脉冲之前的脉冲所形成的熔核进行部分熔化，在原有的熔核被部分熔化的基础上，然后使熔化的金属借助电极及焊接母材组成的散热通道结构进行凝固，形成新的内层熔核，随后在电极端部的压力作用下进行保持不大于5s，然后撤去电极，从而获得多层熔核的焊点，即完成焊接过程。
2.根据权利要求1所述提高中锰钢焊接接头力学性能的方法，其特征在于：在所述步骤d中，获得多层熔核的焊点中存在内外两层或内外两层以上的熔核。
3.根据权利要求1所述提高中锰钢焊接接头力学性能的方法，其特征在于：在所述步骤d中，使用的是含有一个或多个附加脉冲的电阻点焊工艺。
4.根据权利要求1所述提高中锰钢焊接接头力学性能的方法，其特征在于：在所述步骤d中，所施加的脉冲中至少先在步骤c中有一个脉冲进行实施连接焊接母材的程序，而后在步骤d中至少存在一个能在原有熔核的基础上形成内层熔核的脉冲。
5.根据权利要求1所述提高中锰钢焊接接头力学性能的方法，其特征在于：在所述步骤d中，在被测量的内层熔核的最大尺寸方向上，距离焊接母材远的熔核尺寸小于距离焊接母材近的熔核尺寸，其中距离焊接母材远的熔核形成内层熔核，距离焊接母材近的熔核形成外层熔核。
6.根据权利要求1所述提高中锰钢焊接接头力学性能的方法，其特征在于：在所述步骤c或所述步骤d中，所述焊机为电阻点焊焊机，电压为380V或220V，供电频率为50Hz或60Hz。
7.根据权利要求1所述提高中锰钢焊接接头力学性能的方法，其特征在于：在所述步骤c中，控制连接脉冲电流值为4～10kA，作用时间为100～400ms，每个脉冲之间的间隔时间为不大于5s，在最后一个脉冲电流的脉冲结束后，使焊点在5～10kN的电极端部的压力作用下进行冷却400～1000ms，使焊接母材熔化区域的金属液凝固，使焊接母材在焊点处结合。
8.根据权利要求1所述提高中锰钢焊接接头力学性能的方法，其特征在于：在所述步骤d中，控制附加脉冲电流值为2～10kA，作用时间为100～1000ms，每个脉冲之间的间隔时间为200～1000ms，且其中至少有一个脉冲，能使在当前脉冲之前的脉冲所形成的熔核内进行部分熔化，在原有的熔核被部分熔化的基础上，然后使熔化的金属借助电极及焊接母材组成的散热通道结构进行凝固，形成新的内层熔核，随后在电极端部的压力作用下进行保持200～1000ms，然后撤去电极，从而获得多层熔核的焊点，即完成焊接过程。
9.根据权利要求1所述提高中锰钢焊接接头力学性能的方法，其特征在于：在所述步骤d中，在所述步骤c中的焊点冷却过程结束后，在焊点处进行初步结合的熔核区形成外层熔核，保持电极端部的压力，并立即通过电极继续施加附加脉冲电流，经过设定作用时间后，使原有的外部熔核发生部分熔化，这些熔化的金属借助电极及钢材的散热，在设定的冷却时间内凝固，形成内层熔核；而在此之前形成的外部熔核的内部靠近熔化的金属液一侧，晶粒在内部熔核加热与外侧未熔化的外部熔核金属的散热的共同作用下，由原来的柱状晶转变为等轴晶粒，继续施加附加脉冲，作用设定时间，随后冷却设定时间，并在此期间形成新的内层熔核，如此继续施加脉冲，形成含有多层熔核的焊点；然后在电极端部的压力作用下进行保持不大于5s，再撤去电极，从而获得多层熔核的焊点，即完成焊接过程。
10.根据权利要求9所述提高中锰钢焊接接头力学性能的方法，其特征在于：在所述步骤d中，同时在其中相邻的脉冲之间或在最后施加的附加脉冲之后，施加数量为一个或多个的调整脉冲，每个调整脉冲的作用时间不大于5s，但仅用于调控熔核区的不同位置的组织，而不形成新的熔核层；使附加脉冲由形成新的内层熔核脉冲和只用于调控组织但不再形成内层熔核的脉冲组成的混合脉冲。
CN201811350043.7A 2018-11-14 2018-11-14 提高中锰钢焊接接头力学性能的方法 Pending CN109500483A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811350043.7A CN109500483A (zh) 2018-11-14 2018-11-14 提高中锰钢焊接接头力学性能的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811350043.7A CN109500483A (zh) 2018-11-14 2018-11-14 提高中锰钢焊接接头力学性能的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109500483A true CN109500483A (zh) 2019-03-22

Family

ID=65748384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811350043.7A Pending CN109500483A (zh) 2018-11-14 2018-11-14 提高中锰钢焊接接头力学性能的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109500483A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111843151A (zh) * 2019-04-30 2020-10-30 宝山钢铁股份有限公司 一种提高中锰钢电阻点焊接头性能的方法
CN113097655A (zh) * 2021-05-10 2021-07-09 厦门海辰新能源科技有限公司 极片、电芯组件和电池
CN113388730A (zh) * 2021-05-11 2021-09-14 集美大学 一种强韧化高强钢局域的方法
CN114555272A (zh) * 2019-10-18 2022-05-27 株式会社神户制钢所 铝材的电阻点焊方法、铝材的电阻点焊控制装置和电阻点焊机

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150075572A (ko) * 2013-12-26 2015-07-06 주식회사 포스코 초고강도 강판의 스폿 용접 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150075572A (ko) * 2013-12-26 2015-07-06 주식회사 포스코 초고강도 강판의 스폿 용접 방법

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BY V. H. BALTAZAR HERNANDEZ等: "Second Pulse Current in Resistance Spot Welded TRIP Steel — Effects on the Microstructure and Mechanical Behavior", 《WELDING JOURNAL》 *
杨刚: "三次脉冲点焊工艺的研究", 《西安石油学院学报》 *
杨思乾等: "多脉冲点焊与磁控制点缝焊技术及其现状", 《电焊机》 *
胡银辉: "DP1000高强钢点焊工艺及接头组织与性能", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 *
陈燕飞: "轻量化汽车车身先进高强钢的电阻点焊研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111843151A (zh) * 2019-04-30 2020-10-30 宝山钢铁股份有限公司 一种提高中锰钢电阻点焊接头性能的方法
CN111843151B (zh) * 2019-04-30 2021-08-17 宝山钢铁股份有限公司 一种提高中锰钢电阻点焊接头性能的方法
CN114555272A (zh) * 2019-10-18 2022-05-27 株式会社神户制钢所 铝材的电阻点焊方法、铝材的电阻点焊控制装置和电阻点焊机
CN114555272B (zh) * 2019-10-18 2023-10-20 株式会社神户制钢所 铝材的电阻点焊方法、铝材的电阻点焊控制装置和电阻点焊机
CN113097655A (zh) * 2021-05-10 2021-07-09 厦门海辰新能源科技有限公司 极片、电芯组件和电池
CN113097655B (zh) * 2021-05-10 2023-05-30 厦门海辰储能科技股份有限公司 极片、电芯组件和电池
CN113388730A (zh) * 2021-05-11 2021-09-14 集美大学 一种强韧化高强钢局域的方法
CN113388730B (zh) * 2021-05-11 2022-11-01 集美大学 一种强韧化高强钢局域的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109500483A (zh) 提高中锰钢焊接接头力学性能的方法
CN105358284B (zh) 电阻点焊方法
CN104646814B (zh) 铝合金到钢的焊接工艺
CN101508053B (zh) 高镍合金与不锈钢异种金属的焊接方法
CN101337301B (zh) 一种不同强度级别桥梁钢埋弧焊接的方法
CN108941976B (zh) Ta1-q345中间层焊接用焊丝及制备与焊接方法
KR20210145725A (ko) 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재 및 그의 제조방법
CN102489859B (zh) 一种提高先进高强钢点焊接头力学性能的方法
CN105033421B (zh) 异种金属电弧胶焊连接系统及方法
CN104227225A (zh) 一种用于金属板材搭接组合的搅拌摩擦点钎焊方法
CN107598340A (zh) 大厚板t型接头焊接方法
CN103990901A (zh) 使用预冷的电阻焊接方法
CN110576273A (zh) 用于lng超低温不锈钢焊接的金属材料、工艺及制品
KR100711453B1 (ko) 연속압연을 위한 고탄소강의 용접방법
CN104646818A (zh) 降低焊接飞溅的压力焊工艺
CN101774062B (zh) 一种叠层复合材料与不锈钢的氩弧熔钎焊方法
CN108890110A (zh) 一种提高q&p钢焊接接头质量的电阻点焊工艺
CN104619451B (zh) 通过焊接电流的可变时间曲线对构件电阻焊接的方法以及由此制成的复合构件
CN108788517A (zh) 一种低成本高性能钎料及其制备方法
KR20180006154A (ko) 접종제를 이용한 금속 시트의 스팟 용접
CN110449837A (zh) 一种氧枪喷头焊接工艺
CN206474819U (zh) 一种铜铝面‑面渗溶式连接管
KR20180056029A (ko) 접종제를 이용한 금속 시트 스폿 용접
CN220093337U (zh) 一种容器焊接工装
KR20170141031A (ko) 접종 에이전트들을 가진 금속 시트들 스폿 용접

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190322

RJ01 Rejection of invention patent application after publication