基于脈沖電流電阻點焊工藝的超高強度鋼板焊縫強度研究

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基于脈沖電流電阻點焊工藝的超高強度鋼板焊縫強度研究

抗拉強度達到980MPa的先進高強度鋼或具有更高抗拉強度級別的鋼材已經被廣泛應用到車身上，用來減輕質量和提高剛度。先進高強度鋼多使用電阻點焊連接，焊接接頭強度對車身的可靠性至關重要。與傳統的中碳鋼相比，先進高強度鋼點焊形成的焊縫具有較高的剪切強度，但是焊點的抗拉強度較差。因而，使用先進高強度鋼之前需要對其進行處理，以提高其抗拉強度。過去采用回火方法來提高焊點的抗拉強度?；鼗鸱椒ㄊ峭ㄟ^再加熱軟化焊核以改善焊核的韌性。但這種方法會使焊點的剪切強度降低，且在車身焊縫上采用回火方法十分困難。對此，本文給出一種帶有脈沖電流的電阻點焊方法，該方法使短時高電流通過焊縫，在不影響剪切強度的條件下可提高焊接處的抗拉強度，同時對該種焊接方式下的焊點破壞形式進行了分析。

試驗研究分別選擇兩塊厚1.6mm、抗拉強度980MPa的先進高強度鋼板和兩塊厚度同樣為1.6mm、抗拉強度1180MPa的先進高強度鋼板。采用單相交流電伺服焊槍進行焊接，電極材料為銅鉻合金，焊槍尖端直徑為6mm，電極施加在板材上的預緊力為4.41kN，預緊時間為0.02s。焊接時先、后通過兩種不同的電流：先通過脈沖電流大小為6.5kA，通過焊縫20次；后通過脈沖電流大小為26.9kA，只通過焊縫1次。試驗設立對照組，采用回火方法進行處理。之后，對獲得的焊接樣本進行拉伸和剪切強度試驗，并利用掃描電子顯微鏡對斷面進行破壞形式分析。試驗結果顯示：采用具有脈沖電流的電阻點焊方法，可將焊點的抗拉強度從回火方法的7.2kN提高至10kN。產生這一結果的原因是由于脈沖電流降低了焊點處P元素分布不均勻的現象，因此改善了焊點的韌性。第一次通過的脈沖電流所形成的焊核直徑為4.5～5.2mm；第二次通過的脈沖電流將焊核直徑的下限降低至4.4mm。破壞形式由焊縫表面脆性斷裂引起的界面破壞，變化為由熱影響區塑形變形引起的焊核破壞。

Koichi Taniguchi et al. SAE 2015-01-0705.

編譯：李臣