CN113500278A - 一种锌铝镁镀层板的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锌铝镁镀层板的焊接方法，属于焊接技术领域。本方法包括步骤a、制备母材，基板的化学成分质量百分为C≤0.08％，Si≤0.05％，Mn≤0.30％，P≤0.02％，S≤0.02％，Als≤0.06％，0≤Ti≤0.10％，0≤Nb≤0.05％，余量为Fe和不可避免杂，镀层化学成分质量百分配比为7≤Al≤16％，0.50≤Mg≤5％，0.01≤Re≤0.50％，10≤复合氧化物≤2.5％，其余为Zn和不可避免的杂质；b、下料；c、清理焊接部；d、采用点焊焊接。本方法的点焊接头熔核尺寸满足标准要求，同时具有较好的抗剪性能，且焊接头失效模式为熔核剥离。

Description

一种锌铝镁镀层板的焊接方法

技术领域

本发明涉及一种锌铝镁镀层板的焊接方法，属于焊接技术领域。

背景技术

耐蚀性的提升是镀层钢板持续追求的主要目标。随着各行业对材料耐蚀性要求的提升，镀层板获得飞速发展。

目前在世界各国广泛应用于建筑、汽车及家电制造等行业的热镀锌(GI)和热镀55％Al-Zn合金镀层(GL)钢板等已属于“传统”镀层钢板，用户期待研发性能更优的镀层钢板。热浸镀Zn-Al-Mg合金镀层钢板正是应运而生的新型镀层钢板。Zn-Al-Mg合金镀层于20世纪80年代在国外引起广泛关注，成为热浸镀锌及锌合金镀层专业领域的研究重点。从国内外同行的研究结果来看，在镀层Zn、Al含量同等水平条件下，添加Mg的热浸镀Zn-Al-Mg合金镀层钢板具有更优的耐蚀性，且材料的加工应用性能(成形性、焊接性及涂装性)优良，可替代现行相应的热浸镀锌或锌合金镀层钢板，市场需求前景十分广阔。锌铝镁合金镀层钢板在电器和汽车等用户使用时，制备成不同的零部件，需进行焊接处理。

电阻点焊是一种广泛应用于制造业的连接技术，具有效率高、成本低、自动化程度高等优势，因此在家电行业应用广泛。特别是在薄板连接中，电阻点焊的优势更为明显。

公布号CN110548976A的中国专利公布了一种1800MPa级超高强度热成形钢板电阻点焊工艺，涉及一种高强度钢板点焊工艺，该发明将两块超高强度热成形钢搭接在一起，并用夹具加紧，使用电阻点焊机器人示教面板，设置路径调整电极位置，使焊接部位位于搭接部分中心点，在示教面板上加入焊接指令并改变焊接压力，通过焊机调整焊接参数后，输入焊接指令完成一次焊接过程，形成电阻点焊接头。该发明提供了一种能够完善超高强度热成形钢板的制造加工技术，可以使超高强度热成形钢板在生产制造中有利地结合在一起，从而显著提高产品的综合性能。

公布号CN109079304A的中国专利公开了一种高碳当量冷轧双相钢的点焊工艺方法，其针对的是Ceq≥0.5的钢板，该发明能够改善熔核部位的组织组成和应力状态，有效解决了碳当量Ceq≥0.5的冷轧双相钢点焊时熔核线部位易出现裂纹的问题，提高了点焊质量。

综上所述，大部分关于点焊的专利，其母材均为双相钢或高强钢，关于锌铝镁镀层板方面的专利也大都聚焦在镀层成分及其生产方面，并未涉及焊接工艺参数上来降低成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有锌铝镁镀层板采用点焊成形，基板制作成本高，焊头易出现界面断裂造成失效。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种锌铝镁镀层板的焊接方法，包括如下步骤：

a、制备母材，基板的化学成分质量百分为C≤0.08％，Si≤0.05％，Mn≤0.30％，P≤0.02％，S≤0.02％，Als≤0.06％，0≤Ti≤0.10％，0≤Nb≤0.05％，余量为Fe和不可避免杂，基板厚度0.3-2.0mm，锌铝镁镀层重量30-300g/m²，锌铝镁镀层化学成分质量百分配比为Al：7≤Al≤16％，0.5≤Mg≤5％，0.10≤Re≤0.15％，1≤复合氧化物≤2.5％，其余为Zn和不可避免的杂质；

b、下料，截取焊接试板；

c、焊前准备，清理焊接试板的焊接部；

d、焊接，采用点焊焊接成型。

其中，上述方法中步骤a中的基板为碳素钢或超低碳IF钢轧制的冷轧钢板。

其中，上述方法中步骤a中的基板为超低碳IF钢，化学成分为：C≤0.003％，Si≤0.02％，0.10≤Mn≤0.15％，P≤0.009％，S≤0.009％，Als≤0.06％，0.05≤Ti≤0.10％，0.01≤Nb≤0.03％，余量为Fe和不可避免杂质。

其中，上述方法中步骤a中基板厚度0.5-0.8mm，锌铝镁镀层重量55-120g/m²。

其中，上述方法中步骤a中的复合氧化物包括ZnAl₂O₄、ZnMgO₂、ZnAl₂MgO₅和ZnO/AlMg。

其中，上述方法中步骤b中焊接试板平直度≤0.8mm，试板翘曲度≤3°。

其中，上述方法中步骤c中用酒精擦拭待焊面。

其中，上述方法中步骤d中在两件待焊试板中间涂覆粉末状金属，粉末状金属的化学成分质量百分为1≤Ti≤3％，5≤Mn≤10％，2≤Cr≤4％，其余为Fe。

其中，上述方法中粉末状金属厚度为0.1-0.3mm。

其中，上述方法中步骤d中焊接电流6.0-8.0kA，焊接时间0.2-3s，电极压力2.5-3.5kN。

本发明的有益效果是：本方法旨在提供一种锌铝镁镀层板的焊接方法，能够指导用户科学选择焊接工艺参数，生产出高质量的点焊接头。采用该点焊工艺生产的点焊接头，其熔核尺寸满足标准要求，熔核直径3.3-6.2mm，同时具有较好的抗剪性能，剪切力2.5-6.3kN，点焊接头失效模式为熔核剥离，失效模式均为熔核剥离。

附图说明

图1为本发明的实施例1的熔核形貌图；

图2为本发明的实施例2的熔核形貌图；

图3为本发明的对比例的熔核形貌图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1至图3所示，本发明的一种锌铝镁镀层板的焊接方法，包括如下步骤：

a、制备母材，基板的化学成分质量百分为C≤0.08％，Si≤0.05％，Mn≤0.30％，P≤0.02％，S≤0.02％，Als≤0.06％，0≤Ti≤0.10％，0≤Nb≤0.05％，余量为Fe和不可避免杂，基板厚度0.3-2.0mm，锌铝镁镀层重量30-300g/m²，锌铝镁镀层化学成分质量百分配比为Al：7≤Al≤16％，0.5≤Mg≤5％，0.01≤Re≤0.50％，1≤复合氧化物≤2.5％，其余为Zn和不可避免的杂质；

b、下料，截取焊接试板；

c、焊前准备，清理焊接试板的焊接部；

d、焊接，采用点焊焊接成型。本领域技术人员能够理解的是，步骤a中的母材为锌铝镁镀层板，且结构包括基板和镀在基板表面的锌铝镁镀层。并进一步限定基板的化学成的质量百分为C≤0.08％，Si≤0.05％，Mn≤0.30％，P≤0.02％，S≤0.02％，Als≤0.06％，0≤Ti≤0.10％，0≤Nb≤0.05％，余量为Fe和不可避免杂，同时保证基板厚度0.3-2.0mm故基板为薄板，锌铝镁镀层重量30-300g/m²，锌铝镁镀层化学成分质量百分配比为Al：7≤Al≤16％，0.5≤Mg≤5％，0.01≤Re≤0.50％，1≤复合氧化物≤2.5％，其余为Zn和不可避免的杂质；步骤b主要是针对实际需要的板材尺寸进行截取母材。步骤处为了保证焊缝质量，故焊接前需要对焊接面进行处理，保证焊接面满足焊接要求。步骤d进一步限定了焊接方式，采用点焊成形。

优选的，上述方法中步骤a中的基板为碳素钢或超低碳IF钢轧制的冷轧钢板。本领域技术人员能够理解的是，本方法进一步限定基板的材质和轧制工艺，保证焊接后的熔核成形。基板优选为冷轧钢板，可以是碳素钢或超低碳IF钢。

优选的，上述方法中步骤a中的基板为超低碳IF钢，化学成分为：C≤0.003％，Si≤0.02％，0.10≤Mn≤0.15％，P≤0.009％，S≤0.009％，Als≤0.06％，0.05≤Ti≤0.10％，0.01≤Nb≤0.03％，余量为Fe和不可避免杂质。本领域技术人员能够理解的是，本方法进一步限定基板的材质和各化学元素的重量百分比，基板为超低碳IF钢，化学成分为：C≤0.003％，Si≤0.02％，0.10≤Mn≤0.15％，P≤0.009％，S≤0.009％，Als≤0.06％，0.05≤Ti≤0.10％，0.01≤Nb≤0.03％，余量为Fe和不可避免杂质，保证焊接后的焊缝质量

优选的，上述方法中步骤a中基板厚度0.5-0.8mm，锌铝镁镀层重量55-120g/m²。本领域技术人员能够理解的是，本方法进一步优选基板的厚度和锌铝镁镀层重量，分别为基板厚度0.5-0.8mm，锌铝镁镀层重量55-120g/m²。

优选的，上述方法中步骤a中的复合氧化物包括ZnAl₂O₄、ZnMgO₂、ZnAl₂MgO₅和ZnO/AlMg。本领域技术人员能够理解的是，本方法进一步优选复合氧化物的主要组分，复合氧化物包括ZnAl₂O₄、ZnMgO₂、ZnAl₂MgO₅和ZnO/AlMg。

优选的，上述方法中步骤b中焊接试板平直度≤0.8mm，试板翘曲度≤3°。本领域技术人员能够理解的是，为了防止焊接变形，故优选步骤b截取后的焊接试板平直度≤0.8mm，试板翘曲度≤3°。

优选的，上述方法中步骤c中用酒精擦拭待焊面。本领域技术人员能够理解的是，本方法进一步优选采用酒精擦拭待焊面，保证焊接面满足焊接要求。

优选的，上述方法中步骤d中在两件待焊试板中间涂覆粉末状金属，粉末状金属的化学成分质量百分为1≤Ti≤3％，5≤Mn≤10％，2≤Cr≤4％，其余为Fe。本领域技术人员能够理解的是，为了保证焊缝质量，方法还优选在两件待焊试板中间涂覆粉末状金属，粉末状金属的化学成分质量百分为1≤Ti≤3％，5≤Mn≤10％，2≤Cr≤4％，其余为Fe。本方法利用合金化的方法提高点焊接头的力学性能；提高点焊接头内部熔融金属量，从而扩大点焊工艺窗口的宽度。

优选的，上述方法中粉末状金属厚度为0.1-0.3mm。本领域技术人员能够理解的是，进一步限定粉末状金属厚度为0.1-0.3mm，实现满足要求同时降低粉末状金属的用量。

优选的，上述方法中步骤d中焊接电流6.0-8.0kA，焊接时间0.2-3s，电极压力2.5-3.5kN。本领域技术人员能够理解的是，为了保证焊缝成形，本方法优选焊接电流6.0-8.0kA，焊接时间0.2-3s，电极压力2.5-3.5kN。

实施例1：

基板厚度0.6mm。锌铝镁镀层重量80g/m²，锌铝镁镀层化学成分质量百分配比为，Al：8％，Mg：1％，Re：0.03％，复合氧化物：1.5％，其余为锌和不可避免的杂质。截取的试板平直度0.5mm，翘曲度2°。焊接电流7.0kA，焊接时间1s，电极压力3.0kN，获得的点焊接头熔核直径为3.41-3.72mm，剪切力2.67-3.05kN，点焊接头失效模式为熔核剥离。熔核形貌见图1。

实施例2：

基板厚度0.75mm。锌铝镁镀层重量90g/m²，锌铝镁镀层化学成分质量百分配比为，Al：12％，Mg：3％，Re：0.04％，复合氧化物：2％，其余为锌和不可避免的杂质。截取的试板平直度0.3mm，翘曲度3°。焊接电流8.0kA，焊接时间1.5s，电极压力3.5kN，获得的点焊接头熔核直径为5.08-5.34mm，剪切力5.89-6.25kN，点焊接头失效模式为熔核剥离。

对比例

基板厚度0.6mm。锌铝镁镀层重量85g/m²，锌铝镁镀层化学成分质量百分配比为，Al：18％，Mg：6％，Re：0.02％，复合氧化物：3％，其余为锌和不可避免的杂质。截取的试板平直度1mm，翘曲度5°。焊接电流5.0kA，焊接时间0.12s，电极压力2kN，获得的点焊接头熔核直径为2.54-3.12mm，剪切力3.45-4.14kN，点焊接头失效模式为界面断裂。

备注：熔核剥离的失效模式是合格的，说明接头形成完整熔核，且具有一定的强度。界面断裂的失效模式是不合格的，说明未形成完整熔核，或者熔核连接形式为虚焊，接头内部有缺陷。

Claims (10)

1.一种锌铝镁镀层板的焊接方法，其特征在于包括如下步骤：

a、制备母材，基板的化学成分质量百分为C≤0.08％，Si≤0.05％，Mn≤0.30％，P≤0.02％，S≤0.02％，Als≤0.06％，0≤Ti≤0.10％，0≤Nb≤0.05％，余量为Fe和不可避免杂，基板厚度0.3-2.0mm，锌铝镁镀层重量30-300g/m²，锌铝镁镀层化学成分质量百分配比为Al：7≤Al≤16％，0.5≤Mg≤5％，0.01≤Re≤0.50％，1≤复合氧化物≤2.5％，其余为Zn和不可避免的杂质；

b、下料，截取焊接试板；

c、焊前准备，清理焊接试板的焊接部；

d、焊接，采用点焊焊接成型。

2.根据权利要求1所述的一种锌铝镁镀层板的焊接方法，其特征在于：步骤a中的基板为碳素钢或超低碳IF钢轧制的冷轧钢板。

3.根据权利要求1或2所述的一种锌铝镁镀层板的焊接方法，其特征在于：步骤a中的基板为超低碳IF钢，化学成分为：C≤0.003％，Si≤0.02％，0.10≤Mn≤0.15％，P≤0.009％，S≤0.009％，Als≤0.06％，0.05≤Ti≤0.10％，0.01≤Nb≤0.03％，余量为Fe和不可避免杂质。

4.根据权利要求1所述的一种锌铝镁镀层板的焊接方法，其特征在于：步骤a中基板厚度0.5-0.8mm，锌铝镁镀层重量55-120g/m²。

5.根据权利要求1所述的一种锌铝镁镀层板的焊接方法，其特征在于：步骤a中的复合氧化物包括ZnAl₂O₄、ZnMgO₂、ZnAl₂MgO₅和ZnO/AlMg。

6.根据权利要求1所述的一种锌铝镁镀层板的焊接方法，其特征在于：步骤b中焊接试板平直度≤0.8mm，试板翘曲度≤3°。

7.根据权利要求1所述的一种锌铝镁镀层板的焊接方法，其特征在于：步骤c中用酒精擦拭待焊面。

8.根据权利要求1所述的一种锌铝镁镀层板的焊接方法，其特征在于：步骤d中在两件待焊试板中间涂覆粉末状金属，粉末状金属的化学成分质量百分为1≤Ti≤3％，5≤Mn≤10％，2≤Cr≤4％，其余为Fe。

9.根据权利要求8所述的一种锌铝镁镀层板的焊接方法，其特征在于：粉末状金属厚度为0.1-0.3mm。

10.根据权利要求1所述的一种锌铝镁镀层板的焊接方法，其特征在于：步骤d中焊接电流6.0-8.0kA，焊接时间0.2-3s，电极压力2.5-3.5kN。

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