CN116423095A - 乘用车用钢板材料可焊性能验证方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及乘用车钢板材料开发技术领域，公开了一种乘用车用钢板材料可焊性能验证方法，包括如下步骤：按照牌号对钢板材料进行可焊性分级，得到可焊性系列，建立可焊性认可及豁免原则，按照冷轧板和热轧板的区分，建立钢板厚度的选取规则，并确立钢板搭配方式、焊接方式和焊接电极帽型号，建立参数库，制作若干个钢板样品，依据参数库来调节焊接参数，先在钢板样品上焊接若干个焊点进行电极帽污染，然后通过焊接参数进行焊接，拉伸破检：获得满足阈值要求的电流强度的上限Imax和下限Imin，进而得到可焊性范围。本发明乘用车用钢板材料可焊性能验证方法，能够对钢板的可焊性做出精准评估，以避免钢板应用阶段的焊接风险，且易操作，验证效率高。
Description
技术领域
本发明涉及乘用车钢板材料开发技术领域，具体涉及一种乘用车用钢板材料可焊性能验证方法。
背景技术
在乘用车用钢板材料开发过程中，涉及一系列的钢板性能认可验证项目，其中钢板可焊性实验是新料认可过程中非常重要的组成部分。钢板可焊性验证以及焊接风险评估，需按神龙汽车有限公司(下简称DPCA)的钢板可焊性实验方法、方式和流程开展可焊性认可验证。
钢板可焊性认可试验通过电阻点焊实验来完成，这是电阻焊最广泛使用的焊接方式。可焊性范围，指的是在给定的焊接时间和压力下，能够获得满足DPCA焊接质量标准要求(直径大小、没有飞溅)的焊点的电流强度范围。
但是现有技术中，难以对可焊性做出精准评估，且可焊性验证工作量大，验证效率低，流程复杂，操作性差。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种乘用车用钢板材料可焊性能验证方法，能够对钢板的可焊性做出精准评估，以避免钢板应用阶段的焊接风险，且易操作，验证效率高。
为实现上述目的，本发明所设计的乘用车用钢板材料可焊性能验证方法，包括如下步骤：
A)规则建立：按照牌号对钢板材料进行可焊性分级，得到若干个可焊性系列，对每个可焊性系列的钢板材料建立可焊性认可及豁免原则，按照冷轧板和热轧板的区分，建立钢板厚度的选取规则，采用三层板组合的焊接模式，并确立钢板搭配方式、焊接方式和焊接电极帽型号，建立参数库；
B)焊接前准备：按照设计的尺寸，制作若干个钢板样品，依据钢板样品的厚度结合所述步骤A)建立的参数库来调节焊接参数；
C)焊接：先在钢板样品上焊接10个焊点，然后通过所述步骤B)确定的焊接参数进行焊接；
D)拉伸破检：焊接完成后，对钢板样品进行拉伸破检及金相检查，记录熔核直径和对应的电流强度，检查熔核直径是否满足最低熔核直径的要求，调整焊接参数内的电流强度，重新焊接钢板样品，获得满足阈值要求的电流强度的上限Imax和下限Imin；
E)可焊性范围：钢板材料的可焊性范围ΔI＝Imax-Imin。
优选的，所述步骤A)中，分为第一可焊性系列、第二可焊性系列和第三可焊性系列，所述第一可焊性系列中，根据钢板材料的冶金路径和化学成分进行分析和评估，以判断实验豁免，所述第二可焊性系列中，根据钢板材料按照冶金系列的等级从难到易进行排序和分类，并进行豁免，所述第三可焊性系列中，需进行LME敏感性测试。
优选的，所述步骤A)中，采用三层钢板点焊的方式进行可焊性实验，待认可的冷轧板厚度范围包括x：0.65～0.80mm和X：1.5～1.95mm，热轧板厚度范围为X：1.75～2.0mm，钢板搭配方式为从上往下三层板，采用经过认可的DC54D+Z140钢板，与待认可钢板进行组合，DC54D+Z钢板的厚板板厚为：E＝1.45mm和E＝1.95mm，DC54D+Z钢板的薄板板厚为：e＝0.75～0.85mm，三层钢板组合焊接的搭配方式包括冷轧板x+E+e、冷轧板X+E+e、冷轧板X+e+e、热轧板X+E+e、热轧板X+e+e。
优选的，对钢板材料的边缘进行清理，以避免焊接电流分流。
优选的，钢板搭配方式中，从上往下分别为A板、B板和C板，一种钢板搭配方式中A板与B板和C板的角度均为90°，另一种钢板搭配方式中，C板与A板和B板的角度均为90°，三块板的焊接范围试验中，每个焊接电流需要7个十字拉伸样板来验证其可焊性，其中1个用于金相检查，3个用于A板与B板的接口测试，3个用于B板与C板的接口测试。
优选的，焊接方式包括连续焊接和脉冲焊接，其中其中冷轧板x+E+e、冷轧板X+e+e和热轧板X+e+e为连续焊接，冷轧板X+E+e和热轧板X+E+e为脉冲焊接。
优选的，冷轧板x+E+e、冷轧板X+e+e和热轧板X+e+e三层板组合焊接模式使用焊接电极帽的型号为P911310112，冷轧板X+E+e和热轧板X+E+e三层板组合焊接模式使用焊接电极帽的型号为Z000120926。
优选的，所述步骤D)中，按照200A的步长变化。
优选的，所述步骤D)中，若有焊点达到了最低熔核直径，将其对应的电流强度I降低100A重新进行钢板样品的焊接，如果熔核直径均高于最低熔核直径，将该电流强度I-100A作为电流强度的下限值Imin，否则，将下调100A前的电流I作为下限值Imin，若出现超过50％的焊点开裂或飞溅，且电流强度I稳定，则表明达到了焊接范围上限，电流强度的上限Imax＝I-200A。
优选的，所述步骤E)中，Imax为接口测试中的最小值，Imin为接口测试中的最大值，且最小可焊性范围ΔI要求：≥700A。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、对钢板的可焊性做出快速精准评估，以避免钢板应用阶段的焊接风险；
2、对材料进行可焊性分级，针对每个可焊性级别的材料，制定了不同的验证方法及可焊性验证豁免方案，这种分级及豁免方案大幅度减少了新钢板材料认可过程中的可焊性验证工作量，提高了新材料认可效率；
3、明确了实验设备、操作方法、实验流程、参数设定、实验样板设计等详细的全流程验证方案，使整个实验流程清晰、易操作并保证了全流程的有效性，从而获得非常好的可操作性；
4、明确了实验过程中熔核直径的要求，明确了电流下限Imin和电流上限Imax的计算方法，明确了满足要求的钢板可焊性电流范围，可制定详细的可焊性报告。
附图说明
图1为本发明乘用车用钢板材料可焊性能验证方法中的AB接口可焊性实验搭接方式；
图2为本发明乘用车用钢板材料可焊性能验证方法中的BC接口可焊性实验搭接方式。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
一种乘用车用钢板材料可焊性能验证方法，其特征在于：包括如下步骤：
A)规则建立：按照牌号对钢板材料进行可焊性分级，得到三个可焊性系列，下所示，分为第一可焊性系列、第二可焊性系列和第三可焊性系列：
待认可的冷轧钢板厚度选择范围为薄板x：0.65～0.80mm和厚板X：1.5～1.95mm，待认可的热轧钢板厚度范围为X：1.75～2.0mm。
采用三层板电阻点焊的模式开展可焊性实验。钢板搭配方式为从上往下三层板，采用经过DPCA认可的DC54+Z140牌号钢板与待认可钢板进行组合焊接。
DC54D+Z钢板的厚板板厚为：E＝1.45和E＝1.95mm，DC54D+Z钢板的薄板板厚为：e＝0.75～0.85mm。三层钢板组合焊接的搭配方式包括冷轧板x+E+e、冷轧板X+E+e、冷轧板X+e+e、热轧板X+E+e、热轧板X+e+e。
焊接方式包括连续焊接和脉冲焊接，其中冷轧板x+E+e、冷轧板X+e+e和热轧板X+e+e为连续焊接，冷轧板X+E+e和热轧板X+E+e为脉冲焊接。冷轧板x+E+e、冷轧板X+e+e和热轧板X+e+e三层板组合焊接模式使用焊接电极帽的型号为P911310112，冷轧板X+E+e和热轧板X+E+e三层板组合焊接模式使用焊接电极帽的型号为Z000120926。
如下所示，对每个可焊性系列的钢板材料建立可焊性认可及豁免原则：
第一可焊性系列的钢板可焊性认可及豁免原则：
第一可焊性系列中，根据钢板材料的冶金路径和化学成分进行分析和评估：
第二可焊性系列的钢板可焊性认可及豁免原则：
第二可焊性系列中，根据钢板材料按照冶金系列的等级从难到易进行排序和分类：
第三可焊性系列的钢板可焊性认可及豁免原则：
进行关于LME敏感性测试：
B)焊接前准备：制作若干个钢板样品，依据钢板厚度结合所述步骤A)建立的参数库来调节焊接参数，制样时，钢板样品边缘可能会有毛刺，该毛刺可能会导致试验时焊接电流分流，所以必须检查试样是否有毛刺，对钢板材料的边缘进行清理，避免电流分流和可能有的金属飞溅，飞溅可能会扰乱焊接电流范围较高电流强度的确定，本步骤中建立如下焊接模型：
本实施例中，可焊性实验所使用的样板尺寸为38mm x 125mm，搭接方式为十字搭接，从上往下分别为A板、B板和C板，一种钢板搭配方式中A板与B板和C板的角度均为90°，另一种钢板搭配方式中，C板与A板和B板的角度均为90°，三块板的焊接范围试验为：每个焊接电流需要7个十字拉伸样板来验证其可焊性，其中1个用于金相检查。3个用于A板与B板的接口测试，简称A组合，3个用于B板与C板的接口测试，简称B组合。
三块板的具体搭接如图1及图2所示，
A组合：A板与B、C板的角度为90°，这样测量的就是AB板接口以及焊点直径，每个焊接电流参数需要4个组合样件按照该方式进行焊接，其中1组样件用于金相检查。
B组合：C板与A、B板的角度为90°，这样测量的就是BC接口以及焊点直径，每个焊接电流参数需要3个组合样件都按照该方式进行焊接。
为了保证试验过程中焊点位置的准确性，需采用绝缘材料制成的定位规，对焊接样板以及焊接电极帽进行定位；
C)焊接：为了完成所要求的焊接试验，需要有一台具有如下性能的焊接设备：
| 辅助最低焊接电流: | 25kA |
| 最低焊接压力: | 800daN |
先在钢板样品上焊接10个焊点，通过镀层对电极帽进行污染，以减少在焊接范围下限时产生的离散，这对于使焊接质量从试验一开始就保持稳定是必不可少的，如下为电极帽污染所选择的焊接参数：
然后通过所述步骤B)确定的焊接参数进行焊接，具体参数如下：
D)拉伸破检：焊接完成后，对钢板样品进行拉伸破检，按照200A的步长变化，记录熔核直径和对应的电流强度，检查熔核直径是否满足最低熔核直径的要求，调整焊接参数内的电流强度，重新焊接钢板样品，获得满足阈值要求的电流强度的上限Imax和下限Imin；
E)可焊性范围：钢板材料的可焊性范围ΔI＝Imax-Imin，ΔI≥700A。
在上述步骤D)中，若有焊点达到了最低熔核直径，将其对应的电流强度I降低100A重新进行钢板样品的焊接，如果熔核直径均高于最低熔核直径，将该电流强度I-100A作为电流强度的下限值Imin，否则，保留电流强度I作为下限值Imin，若出现超过50％的焊点开裂或飞溅，且电流强度I稳定，则表明达到了焊接范围上限，电流强度的上限Imax＝I-200A。
其中，熔核直径的要求如下：
在上述实验中参数都是基于中国电网的频率50Hz而制定的，焊接电流为单相交流电，且可以对其有效值进行调节，焊接电流应该通过一个定期标定的千安培计类型的设备进行有效性测量。
另外，在上述实验中，必须对焊接范围上限和下限确定的样品进行金相横截面分析，检查熔核的形态。
焊点的金相实验包括：
1.检查焊接范围下限和焊接范围上限的焊点的显微照片横截面，以查看熔核相对于组件的形状和位置，以及所有测试条件的可能产生的开裂；
2.测试焊点的显微硬度线。
可焊性实验完成后，可以根据不同的焊接电流，以及在此电流下的焊点直径进行可焊性曲线编制。
本发明乘用车用钢板材料可焊性能验证方法，对钢板的可焊性做出精准评估，以避免钢板应用阶段的焊接风险；对材料进行了可焊性分级，针对每个可焊性级别的材料，制定了不同的验证方法及可焊性验证豁免方案，这种分级及豁免方案大幅度减少了新钢板材料认可过程中的可焊性验证工作量，提高了新材料认可效率；明确了实验设备、操作方法、实验流程、参数设定、实验样板设计等详细的全流程验证方案，使整个实验流程清晰、易操作并保证了全流程的有效性，从而获得非常好的可操作性；明确了实验过程中熔核直径的要求，明确了电流下限Imin和电流上限Imax的计算方法，明确了满足要求的钢板可焊性电流范围，可制定详细的可焊性报告。
Claims (10)
1.一种乘用车用钢板材料可焊性能验证方法，其特征在于：包括如下步骤：
A)规则建立：按照牌号对钢板材料进行可焊性分级，得到若干个可焊性系列，对每个可焊性系列的钢板材料建立可焊性认可及豁免原则，按照冷轧板和热轧板的区分，建立钢板厚度的选取规则，采用三层板组合的焊接模式，并确立钢板搭配方式、焊接方式和焊接电极帽型号，建立参数库；
B)焊接前准备：按照设计的尺寸，制作若干个钢板样品，依据钢板样品的厚度结合所述步骤A)建立的参数库来调节焊接参数；
C)焊接：先在钢板样品上焊接10个焊点，然后通过所述步骤B)确定的焊接参数进行焊接；
D)拉伸破检：焊接完成后，对钢板样品进行拉伸破检及金相检查，记录熔核直径和对应的电流强度，检查熔核直径是否满足最低熔核直径的要求，调整焊接参数内的电流强度，重新焊接钢板样品，获得满足阈值要求的电流强度的上限Imax和下限Imin；
E)可焊性范围：钢板材料的可焊性范围ΔI＝Imax-Imin。
2.如权利要求1所述乘用车用钢板材料可焊性能验证方法，其特征在于：所述步骤A)中，分为第一可焊性系列、第二可焊性系列和第三可焊性系列，所述第一可焊性系列中，根据钢板材料的冶金路径和化学成分进行分析和评估，以判断实验豁免，所述第二可焊性系列中，根据钢板材料按照冶金系列的等级从难到易进行排序和分类，并进行豁免，所述第三可焊性系列中，需进行LME敏感性测试。
3.如权利要求1所述乘用车用钢板材料可焊性能验证方法，其特征在于：所述步骤A)中，采用三层钢板点焊的方式进行可焊性实验，待认可的冷轧板厚度范围包括x：0.65～0.80mm和X：1.5～1.95mm，热轧板厚度范围为X：1.75～2.0mm，钢板搭配方式为从上往下三层板，采用经过认可的DC54D+Z140钢板，与待认可钢板进行组合，DC54D+Z钢板的厚板板厚为：E＝1.45mm和E＝1.95mm，DC54D+Z钢板的薄板板厚为：e＝0.75～0.85mm，三层钢板组合焊接的搭配方式包括冷轧板x+E+e、冷轧板X+E+e、冷轧板X+e+e、热轧板X+E+e、热轧板X+e+e。
4.如权利要求3所述乘用车用钢板材料可焊性能验证方法，其特征在于：对钢板材料的边缘进行清理。
5.如权利要求3所述乘用车用钢板材料可焊性能验证方法，其特征在于：钢板搭配方式中，从上往下分别为A板、B板和C板，一种钢板搭配方式中A板与B板和C板的角度均为90°，另一种钢板搭配方式中，C板与A板和B板的角度均为90°，三块板的焊接范围试验中，每个焊接电流需要7个十字拉伸样板来验证其可焊性，其中1个用于金相检查，3个用于A板与B板的接口测试，3个用于B板与C板的接口测试。
6.如权利要求3所述乘用车用钢板材料可焊性能验证方法，其特征在于：焊接方式包括连续焊接和脉冲焊接，其中其中冷轧板x+E+e、冷轧板X+e+e和热轧板X+e+e为连续焊接，冷轧板X+E+e和热轧板X+E+e为脉冲焊接。
7.如权利要求6所述乘用车用钢板材料可焊性能验证方法，其特征在于：冷轧板x+E+e、冷轧板X+e+e和热轧板X+e+e三层板组合焊接模式使用焊接电极帽的型号为P911310112，冷轧板X+E+e和热轧板X+E+e三层板组合焊接模式使用焊接电极帽的型号为Z000120926。
8.如权利要求1所述乘用车用钢板材料可焊性能验证方法，其特征在于：所述步骤D)中，按照200A的步长变化。
9.如权利要求1所述乘用车用钢板材料可焊性能验证方法，其特征在于：所述步骤D)中，若有焊点达到了最低熔核直径，将其对应的电流强度I降低100A重新进行钢板样品的焊接，如果熔核直径均高于最低熔核直径，将该电流强度I-100A作为电流强度的下限值Imin，否则，将下调100A前的电流I作为下限值Imin，若出现超过50％的焊点开裂或飞溅，且电流强度I稳定，则表明达到了焊接范围上限，电流强度的上限Imax＝I-200A。
10.如权利要求1所述乘用车用钢板材料可焊性能验证方法，其特征在于：所述步骤E)中所述步骤E)中，Imax为接口测试中的最小值，Imin为接口测试中的最大值，且最小可焊性范围ΔI要求：≥700A。
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