CN112881389B - 一种钢板电阻点焊熔核区直径的金相检测方法 - Google Patents

一种钢板电阻点焊熔核区直径的金相检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种钢板电阻点焊熔核区直径的金相检测方法，该检测方法包括如下步骤：1、对点焊接试样进行截取，在焊点中间部位进行切割，对试样夹持后，打平。2、对夹持好，打平后的试样，在不同粒度的砂纸上对试样进行研磨，抛光。3、采用的腐蚀剂由苦味酸、水等化学试剂组成。4、将试样进行腐蚀，冲洗，吹干。5、将试样放在光学显微镜下观察，可以观察到焊点熔核区与周边热影响区之间界限分明，并能观察到熔核的枝晶状分布状态。本发明具有操作简单易行的特点，对焊点熔核区、熔合区的显示非常清楚，枝晶分布形态也非常清楚，便于对熔核直径的测量，同时对了解焊缝枝晶分布状态非常有帮助。

Description

一种钢板电阻点焊熔核区直径的金相检测方法
技术领域
本发明涉及钢板电阻点焊熔核区质量检测技术领域，尤其涉及一种钢板电阻点焊熔核区直径的金相检测方法。
背景技术
电阻点焊接，是通过电极对钢板进行夹持后通电，在钢板中间产生大量热量，使钢板结合部位液化，随后冷却形成焊点，这种利用电阻热融化母材金属，熔融区冷却后形成焊接点使钢板连接起来的方式叫做电阻点焊接技术。电阻点焊作为一个经济和稳定的焊接技术，发展的非常迅速，它具有焊接效率高，质量稳定，同时又容易实现自动化，而得到了广大的应用，在汽车工业，航空航天及各种工业生产门应用非常广泛，特别是在厚度小于3mm的薄板冲压件的连接上，大多采用电阻点焊技术。
不同牌号的钢板，由于它们的化学成份和力学性能不一样，在实际生产上，需要有合适的焊接工艺制度，才能获得良好的连接性能。新生产的钢板在应用到工业化大生产之前，需要对产品的焊接工艺进行摸索和相关的认证检测工作，工作中需要对焊接工艺参数、对应的焊接熔核区大小、各部位显微组织形貌、各部位硬度分布等方面进行实验和检测。熔核区大小的测量及枝晶形貌的检测属于金相检测的范围，在对钢板点焊接试样进行检测的过程中，焊接熔核直径的测量为一个重要的参数，与焊接工艺关系密切。
熔核直径是通过测量如图1显微图像中材料的直径来获得的，熔核直径的显示只能通过金相腐蚀的试验方法来获得。试样通过腐蚀后，在焊缝中间会有一个白色的圈，被称为熔合区，熔合区包围部位为熔核区，直径测量区域为白色圈包围的部分。
熔核区长度的测量主要为两个钢板贴合面部位熔核区的长度，测量位置为两块钢板贴合面与熔合线交接部位两点之间的距离。在该试验中，需要先对需要检测的焊点进行切割，然后对试样的切割面进行研磨抛光后，再进行腐蚀处理，然后使用放大镜、显微镜对该截面部位进行观察和测量。在熔核区长度的测量过程中，首先需要明确白色的熔合区所处的位置。当前在熔核区长度大小测量上当前存在如下问题：通常对普通碳素钢板焊点显微组织进行检测的试验中所采用的腐蚀方法是4％硝酸酒精溶液，这类腐蚀方法在对某些超低碳钢的焊点检测上，当熔核区或者热影响区部位以铁素体类型组织分布时，能清楚的显示出熔核区，有效。但是随着钢板碳含量的增加，熔核区及热影响区部位以贝氏体或马氏体为主要相时，则熔核区与热影响区的区分界限就不明显，因此造成熔核直径的测量过程上，难以确定测量点，从而造成测量结果不准确,见图2。
在焊接过程中，焊接件被压紧在两个电极之间，通过电流加热，钢板板接触面产生熔化，形成熔核，冷却后形成焊点，因此该部位结构转变主要是从液态向固态的转变，在金属凝固过程中主要以枝晶的形式进行生长，树枝晶的大小、形态对金属的性能有很大的影响，其中枝晶间距是一个重要的参数，间距的大小与组织中显微偏析、夹杂物的形成、微裂纹与缩松的产生等都有密切的关系，对分析焊缝的结构分布非常有帮助，因此熔核部位枝晶形貌的检测也非常重要。当前对焊点熔核枝晶的腐蚀方法尚没有相关资料可以查询，采用通常4％硝酸酒精的腐蚀方法对熔核进行腐蚀，得到的熔核部位形貌，往往是柱状晶形貌，而不能显示出枝晶的形态。
本发明的主要目的在于解决熔核直径测量过程中出现的问题：(1)熔核直径腐蚀不清楚的问题；(2)熔核区部位的枝晶形貌的观察问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种钢板电阻点焊熔核区直径的金相检测方法，能够清楚的显示出电阻点焊接试样熔核区与热影响区之间的界限，便于对熔核区直径长度进行测量，另一方面能够对点焊接试样接头熔核区部位的枝晶形貌进行观察。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种钢板电阻点焊熔核区直径的金相检测方法，包括如下的步骤：
步骤1、对电阻点焊接后的钢板过焊点中点切割，对切割后的试样在焊点部位截取金相试样，方便对焊点剖面进行金相试样的制备和检验，试样截取后，对试样夹持或者镶嵌，在对焊点剖面打平过程中，应使得到的检测面尽可能接近焊点的中心面；
试样截取：采用线切割过焊点中心对所需检测的进行截取，过焊点中心的切割面为检测面，需保障试样切割后形成的检测面与我们需要检测的部位一致。对试样夹持或镶嵌后，进行试样制备，打平，注意打平的过程中，力度要轻，力求使我们试样制备后的检测面能够代表所需的测量部位。
步骤2、对夹持好，打平后的试样，在不同粒度的砂纸上对试样进行研磨，粒度范围为150-850#，将研磨后的试样放在抛光机上对试样检测面进行抛光，使得到光洁无划痕的试样检测面；
步骤3、将试样放入腐蚀液中进行腐蚀，所述腐蚀液由苦味酸9-11g、十二烷基苯磺酸钠4-6g、白猫洗洁精0.5-1.5ml和水180-220ml组成，所述腐蚀液的温度恒定在55-65℃中的一温度值，所述腐蚀时间为4-8min；
步骤4、对腐蚀后的试样进行清洗和干燥；
步骤5、再将试样放在光学显微镜下观察，可观察到焊点熔核区与周边热影响区(熔核及熔合区形态)之间界限分明，并能观察到熔核的枝晶状分布状态；本发明主要是通过对熔核区枝晶形态的显示来获得良好的熔核区形貌。
步骤6、在试样钢板贴合面部位找到熔核与熔合线的两个交点，对两个交点之间的距离进行测量可得直径。
优选地，在步骤1中，采用线切割的方式对焊点进行切割，以使切割对焊点造成的损伤更小，同时得到的切割面更接近于理想的过焊点中心的检测面，线切割后得到的过焊点中心的剖面为检测面。
优选地，在步骤2中，所述砂纸粒度分别为180#，320#，600#，800#，且研磨顺序为180#，320#，600#，800#。
优选地，在步骤2中，研磨的方法为在更换砂纸后，应垂直于上一道次的划痕进行打磨，新产生的划痕完全覆盖上一道次的划痕。
优选地，在步骤3中，所述腐蚀液的具体配置方法如下：先取10g的苦味酸溶入到200ml的水中加热到60度保温；再取5g的十二烷基苯磺酸钠溶入到苦味酸水溶液中；再滴入1ml的白猫洗洁精到混合液中即得腐蚀液。
优选地，在步骤3中，所述腐蚀液的温度恒定在60℃，所述腐蚀时间为5min。
优选地，在步骤4中，取出步骤3中腐蚀后的试样，在流水下对试样进行冲洗，同时用棉花球对试样表面的腐蚀物擦洗干净，再用风筒将试样的检测面吹干。
本发明具有以下有益效果：
(1)通过对比两种腐蚀方法下各自的显示效果来看：
第一种腐蚀方法：对普通碳素钢板焊点显微组织进行检测的试验中所采用的腐蚀方法是4％硝酸酒精溶液。4％硝酸酒精主要显示的为柱状晶组织形态，熔核区与熔合区组织形态接近，两者之间的分界线不明显。
第二种本发明腐蚀方法下，所显示的主要是枝晶分布，焊接接头组织中，能够清楚的显示出白色圆环状的熔合区，熔核与熔合区分界清晰明了，因此能够清楚的对熔核直径进行测量。熔核部位枝晶的分布清晰，同时更能显示出熔核心部的缩孔状缺陷。
(2)本发明腐蚀方法的优点
本发明腐蚀方法能够清楚的显示出熔合区及熔核区范围，方便熔核区长度的测量；能够显示焊核部位的枝晶分布形态；对熔核部位的缺陷形态显示效果更好。本发明具有操作简单易行的特点，对焊点熔核区、熔合区的显示非常清楚，枝晶分布形态也非常清楚，便于对熔核直径的测量，同时对了解焊缝枝晶分布状态非常有帮助。通常的检测方法检测出来的为柱状晶形态，因此会因为碳和合金含量增加而导致焊接接头熔核区与熔合区显微组织过于接近而无法区分的。本发明实验方法不受碳及合金影响，均能完美显示熔核所处的区域，枝晶分布形态也非常清楚，对了解焊缝枝晶分布状态非常有帮助。本腐蚀方法不受碳及合金含量的影响，能够对多数钢板点焊接接头熔合区长度进行测量,而其他的腐蚀方法往往受限于熔核与熔合区组织形貌过于接近无法区分开,而导致测量点不清楚,测量范围无法确定的问题。
附图说明
图1为熔核测量示意图。
图2为采用4％硝酸酒精溶液腐蚀下HC180B钢焊点的点焊接形貌的显微组织图。
图3为采用4％硝酸酒精溶液腐蚀下HC340LA钢板焊接接头形貌的显微组织图。
图4为本发明腐蚀方法下HC340LA钢板电阻点焊接接头及各部位枝晶分布示意图；
其中图4(a)为本发明腐蚀方法下HC340LA钢板电阻点焊接接头整体形貌的显微组织图；图4(b)为本发明腐蚀方法下HC340LA钢板电阻点焊接熔核边界部位形貌的显微组织图；图4(c)为本发明腐蚀方法下HC340LA钢板电阻点焊接半熔化部位的白亮熔合线的显微组织图；图4(d)为本发明腐蚀方法下HC340LA钢板电阻点焊接熔合线部位局部熔化后形成的小圆点的显微组织图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
采用的材料为HC340LA钢，HC340LA钢在一定的电阻点焊接工艺下所得到的焊点，经过试样制备后，采用本发明腐蚀方法下进行的试样制备后进行检测。
本发明钢板电阻点焊熔核区直径的金相检测方法包括如下步骤：
步骤1、试样截取：对电阻点焊接后的钢板过焊点中点切割，对切割后的试样在焊点部位截取金相试样，方便对焊点剖面进行金相试样的制备和检验，试样截取后，对试样夹持或者镶嵌，在对焊点剖面打平过程中，应使得到的检测面尽可能接近焊点的中心面；
采用线切割的方式对焊点进行切割，以使切割对焊点造成的损伤更小，同时得到的切割面更接近于理想的过焊点中心的检测面，线切割后得到的过焊点中心的剖面为检测面，需保障试样切割后形成的检测面与我们需要检测的部位一致。对试样夹持或镶嵌后，进行试样制备，打平，注意打平的过程中，力度要轻，力求使我们试样制备后的检测面能够代表所需的测量部位；
步骤2、试样的制备：对夹持好，打平后的试样，在不同粒度的砂纸上对试样进行研磨，砂纸粒度研磨顺序为180#，320#，600#，800#，在更换砂纸后，应垂直于上一道次的划痕进行打磨，新产生的划痕完全覆盖上一道次的划痕，最后抛光机上对检测试样面进行抛光，使得到光洁无划痕的表面。
步骤3、腐蚀液的配置：采用的腐蚀液由苦味酸、水等化学试剂组成。腐蚀液的具体配置方法如下：先取10g的苦味酸溶入到200ml的水中加热到60度保温；再取5g的十二烷基苯磺酸钠溶入到苦味酸水溶液中；再滴入1ml的白猫洗洁精到混合液中即得腐蚀液。
步骤4、将检测试样放入到配置好的腐蚀液中，在60度温度下对试样进行腐蚀5分钟左右。取出试样，在流水下对试样进行冲洗，同时用棉花球对试样表面的腐蚀物擦洗干净。然后用风筒将检测面吹干。
步骤5、将试样放在光学显微镜下观察，可以观察到焊点熔核区与周边热影响区之间界限分明，并能观察到熔核的枝晶状分布状态。
步骤6、在试样钢板贴合面部位找到熔核与熔合线的两个交点，对两个交点之间的距离进行测量可得直径。
一般的金相检测方法腐蚀后，所获得的形貌多为柱状晶形态，本发明获得的形貌为枝晶形貌。本发明具有操作简单易行的特点，对焊点熔核区、熔合区的显示非常清楚，枝晶分布形态也非常清楚，便于对熔核直径的测量，同时对了解焊缝枝晶分布状态非常有帮助。
对比例1
采用的材料为HC340LA钢在一定的电阻点焊接工艺下所得到的焊点。
步骤1、试样截取：对需要检测的点焊接试样进行截取，将焊接后的试样，在焊点中间部位进行切割，对试样夹持，打平，使我们的检测面尽可能接近焊点的正中心的面。
一般情况下采用切割机对焊点进行切割，会造成切削层偏大，从而造成对焊点的损伤大，会使我们得到的切割面偏离于我们希望得到检测面。
步骤2、试样的制备：对夹持好，打平后的试样，在不同粒度的砂纸上对试样进行研磨，砂纸粒度研磨顺序为180#，320#，600#，800#，在更换砂纸后，应垂直于上一道次的划痕进行打磨，新产生的划痕完全覆盖上一道次的划痕，最后抛光机上对检测试样面进行抛光，使得到光洁无划痕的表面。
步骤3、腐蚀液的配置：4ml的HNO3溶入到96ml的酒精中。
步骤4、将检测面在配置好的腐蚀液中腐蚀4秒。取出试样，在流水下对试样进行冲洗，同时用棉花球对试样表面的腐蚀物擦洗干净。然后用风筒将检测面吹干。
步骤5、将试样放在光学显微镜下观察。
实施例1与对比例1所得到的焊接接头形貌如图3和图4所示，通过实施例1和对比例1可知，均采用的材料为HC340LA钢，HC340LA钢在一定的电阻点焊接工艺下所得到的焊点，经过试样制备后，先采用通用的4％硝酸酒精溶液进行的试样制备进行检测得图3，然后采用本腐蚀方法下进行的试样制备进行检测得图4，从两种腐蚀方法下各自的显示效果来看：采用4％硝酸酒精腐蚀后主要显示的为柱状晶组织形态，熔核区与熔合区组织形态接近，均为马氏体与贝氏体的混合组织，两者之间的分界线不明显。
本发明检测方法下，所显示的主要是枝晶分布，焊接接头组织中，能够清楚的显示出白色圆环状的熔合区，熔核与熔合区分界清晰明了，因此能够清楚的对熔核直径进行测量。熔核部位枝晶的分布清晰，同时更能显示出熔核心部的缩孔状缺陷。
本发明腐蚀方法的优点：
1、本腐蚀方法能够清楚的显示出熔合区及熔核区范围，方便熔核区长度的测量。
2、本腐蚀方法能够显示焊核部位的枝晶分布形态。
3、本腐蚀方法对熔核部位的缺陷形态显示效果更好。
4、本腐蚀方法不受碳及合金含量的影响，能够对多数钢板点焊接接头熔合区长度进行测量,而其他的腐蚀方法往往受限于熔核与熔合区组织形貌过于接近无法区分开,而导致测量点不清楚,测量范围无法确定的问题。
以上实施例对本发明的产品及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体例对本发明的主要步骤及实施方式进行了阐述，上述实施例只是帮助理解本发明的方法及核心原理。对于本领域的技术人员，依据本发明的核心原理，在具体实施中会对各条件和参数根据需要而变动，综上所述，本说明书不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种钢板电阻点焊熔核区直径的金相检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、对电阻点焊接后的钢板过焊点中点切割，对切割后的试样在焊点部位截取金相试样，方便对焊点剖面进行金相试样的制备和检验，试样截取后，对试样夹持或者镶嵌，在对焊点剖面打平过程中，应使得到的检测面尽可能接近焊点的中心面；
步骤2、对夹持好，打平后的试样，在150-850#不同粒度的砂纸上对试样进行研磨，将研磨后的试样放在抛光机上对试样检测面进行抛光，使得到光洁无划痕的试样检测面；
步骤3、将试样放入腐蚀液中进行腐蚀，所述腐蚀液由苦味酸10-11g、十二烷基苯磺酸钠5-6g、白猫洗洁精1-1.5ml和水200-220ml组成，所述腐蚀液的温度恒定在55-65℃中的一温度值，所述腐蚀时间为4-8min；
步骤4、对腐蚀后的试样进行清洗和干燥；
步骤5、再将试样放在光学显微镜下观察，可观察到焊点熔核区与周边热影响区之间界限分明，并能观察到熔核的枝晶状分布状态；
步骤6、在试样钢板贴合面部位找到熔核与熔合线的两个交点，对两个交点之间的距离进行测量可得直径。
2.根据权利要求1所述的钢板电阻点焊熔核区直径的金相检测方法，其特征在于：在步骤1中，采用线切割的方式对焊点进行切割，以使切割对焊点造成的损伤更小，同时得到的切割面更接近于理想的过焊点中心的检测面，线切割后得到的过焊点中心的剖面为检测面。
3.根据权利要求1所述的钢板电阻点焊熔核区直径的金相检测方法，其特征在于：在步骤2中，所述砂纸粒度分别为180#，320#，600#，800#，且研磨顺序为180#，320#，600#，800#。
4.根据权利要求1所述的钢板电阻点焊熔核区直径的金相检测方法，其特征在于：在步骤2中，研磨的方法为在更换砂纸后，应垂直于上一道次的划痕进行打磨，新产生的划痕完全覆盖上一道次的划痕。
5.根据权利要求1所述的钢板电阻点焊熔核区直径的金相检测方法，其特征在于：在步骤3中，所述腐蚀液的具体配置方法如下：先取10g的苦味酸溶入到200ml的水中加热到60度保温；再取5g的十二烷基苯磺酸钠溶入到苦味酸水溶液中；再滴入1ml的白猫洗洁精到混合液中即得腐蚀液。
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