CN112605512A - 一种780Mpa级热轧双相车轮钢的脉冲闪光对焊方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种780Mpa级热轧双相车轮钢的脉冲闪光对焊方法，轮辋厚度4.0‑4.5mm。脉冲闪光对焊包括脉冲闪光阶段和顶锻阶段，脉冲闪光阶段，初始烧化距离选择为6‑8mm,初始烧化速度选择为12‑15mm/s,烧化距离5.5‑6.5mm,烧化速度1.0‑1.5 mm/s；顶锻阶段,顶锻距离5.7‑6.4mm,顶锻速度为45－55mm/s,保压时间为0.2‑0.4s。本发明可以在低飞溅、高效率的情况下，获得无减薄、无软化具有优质焊接接头的超轻量化车轮轮辋，且焊接开裂率控制5‰以内。
Description
技术领域
本发明属于双相钢焊接技术领域，尤其涉及一种780Mpa级热轧双相车轮钢的脉冲闪光对焊方法。
背景技术
近年来，随着环境问题和能源危机不断加剧，汽车轻量化设计越来越受到关注并成为一个重要发展方向。车轮是汽车上一个相对独立的安全部件，在服役过程承受着车辆的重量、轴向力和驱动及制动过程中的扭矩，各种应力叠加使其受力非常复杂。 因此车轮应具有足够的负载能力、良好的缓冲性和气密性、良好的均匀性和质量平衡性。这就要求制造车轮的钢材应具有优良的强塑性、韧性以及良好的冲压成形性、焊接性、抗疲劳性、耐蚀性等，而采用高强度钢制作轻量化车轮难度加大，因为随着钢材强度提高，其塑性降低, 成形性能变坏, 疲劳缺口的敏感性增大。热轧双相钢相比高强钢具有低屈强比、无屈服平台、高初始硬化指数和良好强塑性配比等优点，是车轮轻量化的理想选材。
脉冲闪光对焊由于热效率高、焊接质量稳定、无需添加焊接材料等优点，广泛应用于车轮的轮辋焊接，随着用钢强度级别的提升，轮辋在闪光对焊过程中出现开裂率高、热影响区软化等质量问题，显著影响车轮的成材率，热轧双相车轮钢主要由软相铁素体和硬相马氏体所组成，虽有着良好强塑性配比，但经过脉冲闪光对焊及焊后冷却过程，母材的组织在焊缝及热影响区发生了复杂的变化，形成铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体及回火马氏体等复相组织，且在熔合线、粗晶区、完全再结晶区、部分再结晶区的组织类型及相比也不尽相同。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种780Mpa级热轧双相车轮钢的脉冲闪光对焊方法，轮辋厚度4.0-4.5mm，焊接开裂率低，消除了热影响区软化问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种780Mpa级热轧双相车轮钢的脉冲闪光对焊方法，包括脉冲闪光阶段、顶锻阶段，其特征在于，所述顶锻阶段，顶锻距离5.7-6.4mm。
脉冲闪光对焊包括脉冲闪光阶段（A1）和顶锻阶段（A2）。
脉冲闪光阶段（A1）是指工件两端面随夹钳移动轻微接触，形成许多接触点，电流通过时，接触点熔化，形成连接两端面的液体金属过梁。由于过梁中的电流密度极高，是过梁中的液体金属蒸发，过梁爆破，随即液态金属微粒不断从对口间喷射，形成闪光。在夹钳的送进行程上，叠加一个脉冲振动，从而使闪光阶段中焊件端面接触与分离交替进行。接触时通电加热，当两端面上的接触点尚在固态时, 迅速将其拉断, 使端面分离, 如此反复进行, 直到闪光结束。如此往复对焊件进行加热，使热量从焊件端面向内部传导，从而使工件得到剧烈的加热。由于触点在固态时被机械的拉断, 所以飞溅出的金属大为减少,机械的破坏触点, 也有助于闪光加热稳定进行。
顶锻阶段（A2）是指利用闪光前在整个工件端面上形成的液态金属层和沿工件一定深度上达到的塑性变形温度，夹钳突然加速，对焊件施加足够的顶锻力，挤出端面的液态金属和氧化夹杂，使接头区产生塑性变形，促进奥氏体再结晶，形成共同晶粒，从而获得牢固的焊接接头。
焊接接头质量好坏取决于脉冲闪光焊接的焊接参数与焊接材料的匹配性，选取适当的焊接参数可以获得几乎与母材同等性能的优质焊接机头。
顶锻距离是指在闪光结束后，在顶锻力的作用下，工件快速靠拢的距离。目的是把液态金属和氧化物挤出焊缝，在焊缝区域产生一定的塑性变形，使接合面形成共同晶粒，从而获得牢固的焊接接头。顶锻距离是限制闪光对焊接头变形量的参数，顶锻距离过大使原本在焊缝区域处于完全再结晶温度的奥氏体被挤出，焊缝界面处不能有效的形成完整晶粒；顶锻距离过小不能有效的把液态金属和氧化物挤出焊缝，焊缝接口连接不牢固，影响焊接接头质量。
优选的，所述顶锻阶段，保压时间为0.2-0.4s。
保压时间是指顶锻阶段完成后持续加载顶锻压力的保持时间。保压时间略长有利于焊接接头，目的是在此顶锻压力保持下，使焊缝区域，尤其焊缝界面处有足够的驱动能发生相变，形成共同晶粒，获得优质的焊接接头。
优选的，所述顶锻阶段，顶锻速度为45－55mm/s。
顶锻速度是指顶锻阶段夹钳移动速度。通常顶锻速度大些对接头有利，因为足够搞得顶锻速度可以迅速封闭端面间隙、减少金属氧化，排除液体金属和氧化物夹杂，同时使焊接接口和临边区域产生塑性变形，给焊缝区域再结晶提供足够动能，促使交互结晶。
优选的，所述脉冲闪光阶段，初始烧化距离选择为6-8mm。
初始烧化距离又称为断续闪光预热距离，是指沿工件轴线方向为达到预置一个温度场，焊件端面温度提高到目标值的焊接行走距离。其目的减缓工件焊接时的温度梯度，避免焊接裂纹，降低焊后残余应力，提高接头使用寿命。初始烧化距离过短时整个焊件端面温度均匀性差，且原始端面剪切缺陷不能完全消除，造成焊缝内部存在较多微孔洞、裂纹等缺陷，导致抗拉强度和下屈服强度较差。而烧化距离过长，焊缝宽度增加，热影响区随之增大，焊缝中心与母材组织和晶粒尺寸差异较大，焊缝整体力学性能下降。因此本发明初始烧化距离选择为6-8mm。
优选的，所述脉冲闪光阶段，初始烧化速度选择为12-15mm/s。
初始烧化速度又称为断续闪光预热速度，是指在焊件端面温度达到到一个合适值的烧化速度，初始烧化速度过慢不仅浪费能耗，同时工件整个端面温度均匀性差；初始烧化速度过快，整个工件端面焊接时的温度梯度大，增大焊接应力和焊缝焊后残余应力，因此本发明初始烧化速度选择为12-15mm/s。
优选的，所述脉冲闪光阶段，烧化距离5.5-6.5mm。
烧化距离是指在稳定闪光条件下，工件对口的瞬时接近距离，同时也是夹钳的瞬时进给距离。烧化距离过短不能有效使工件端面在上一阶段形成的金属氧化物利用连续闪光爆破出焊缝，烧化距离过长会使焊缝变宽，焊缝区域组织异常长大，降低焊缝区域力学性能，因此本发明烧化距离5.5-6.5mm。
优选的，所述脉冲闪光阶段，烧化速度1.0-1.5 mm/s。
烧化速度是指在稳定闪光条件下，工件对口的瞬时接近速度，同时也是夹钳的瞬时进给速度。为防止空气进入使接头氧化，需要大的烧化速度，以至于在工件端面周围形成密度大，且细密平稳连续闪光，防止顶锻时有液态金属留存，保证接头质量。但过大的烧化速度同样会降低焊缝区域力学性能，因此本发明烧化速度1.0-1.5 mm/s。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明一种780Mpa级热轧双相车轮钢的脉冲闪光对焊方法，可以在低飞溅、高效率的情况下，获得无减薄、无软化具有优质焊接接头的超轻量化车轮轮辋，且焊接开裂率控制5‰以内，较行业要求降低了1倍，为商用车车轮行业提供了一种开发超轻量化产品解决方案。
具体实施方式
本发明一种780Mpa级热轧双相车轮钢的脉冲闪光对焊方法， 所述780Mpa级热轧双相钢，组织由铁素体和马氏体组成，马氏体含量13%-17%；屈服强度562-613Mpa，抗拉强度795-813Mpa，延伸率（A50）22-26%。该材料各个成分元素质量百分含量：C为0.05-0.10%、Si为0.1-0.5%、Mn为1.4-1.8%、P≤0.015%、S≤0.010%、Nb为0.04-0.06%、Cr为0.5-0.8%、B为0.0008-0.0015％；Ti为0.015-0.025%。材料厚度为4.0-4.3mm，下料尺寸为303-305mm×1727-1735mm，条料端口齐整无毛刺、无掉块和隐形缺口等影响焊接的质量缺陷，条料对角线尺寸相差≤3mm。
条料经过圈圆压平后进行脉冲闪光对焊，脉冲闪光对焊包括脉冲闪光阶段（A1）和顶锻阶段（A2）。焊接接头质量好坏取决于脉冲闪光焊接的焊接参数与焊接材料的匹配性，选取适当的焊接参数可以获得几乎与母材同等性能的优质焊接机头。脉冲闪光阶段，初始烧化距离选择为6-8mm, 初始烧化速度选择为12-15mm/s, 烧化距离5.5-6.5mm, 烧化速度1.0-1.5 mm/s; 顶锻阶段, 顶锻距离5.7-6.4mm, 顶锻速度为45－55mm/s, 保压时间为0.2-0.4s。
后续通过刮渣、扩口、三道滚型和扩涨工序，完成型号为9×22.5商用车轮轮辋的整个加工工序。
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。
为了更好的说明本发明，下面通过实施例做进一步的举例说明。
实施例1－6
实施例1－6采用上述实施方式进行焊接，脉冲闪光阶段初始烧化距离、初始烧化速度、烧化距离、 烧化速度见表1，顶锻阶段顶锻距离、顶锻速度、保压时间见表1。实施例1－6焊接开裂率见表1。
表1
实施例1－6车轮轮辋焊接接头良好，无表面缺陷和隐形裂纹，焊缝区域性能良好，无减薄和软化质量缺陷，开裂率在5‰以内。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种780Mpa级热轧双相车轮钢的脉冲闪光对焊方法，包括脉冲闪光阶段、顶锻阶段，其特征在于，所述顶锻阶段，顶锻距离5.7-6.4mm。
2.根据权利要求1所述的一种780Mpa级热轧双相车轮钢的脉冲闪光对焊方法，其特征在于，所述顶锻阶段，保压时间为0.2-0.4s。
3.根据权利要求1所述的一种780Mpa级热轧双相车轮钢的脉冲闪光对焊方法，其特征在于，所述顶锻阶段，顶锻速度为45－55mm/s。
4.根据权利要求1所述的一种780Mpa级热轧双相车轮钢的脉冲闪光对焊方法，其特征在于，所述脉冲闪光阶段，初始烧化距离选择为6-8mm。
5.根据权利要求1所述的一种780Mpa级热轧双相车轮钢的脉冲闪光对焊方法，其特征在于，所述脉冲闪光阶段，初始烧化速度选择为12-15mm/s。
6.根据权利要求1所述的一种780Mpa级热轧双相车轮钢的脉冲闪光对焊方法，其特征在于，所述脉冲闪光阶段，烧化距离5.5-6.5mm。
7.根据权利要求1所述的一种780Mpa级热轧双相车轮钢的脉冲闪光对焊方法，其特征在于，所述脉冲闪光阶段，烧化速度1.0-1.5 mm/s。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210406 |
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