不銹鋼點(diǎn)焊研究及其方法分析

杜寧++李采文

摘 要：由于201不銹鋼的廣泛應(yīng)用及迫切需求，致使要對201不銹鋼的使用性能及點(diǎn)焊工藝做充分的了解，為后續(xù)的工業(yè)應(yīng)用和實(shí)際生產(chǎn)做好鋪墊。因此，本文結(jié)合個(gè)人實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)參考文獻(xiàn)，綜合分析了國內(nèi)外對不銹鋼電焊的相關(guān)研究，對201不銹鋼的點(diǎn)焊方法與內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)分析，以供廣大同行參考借鑒。

關(guān)鍵詞：不銹鋼電焊 研究現(xiàn)狀 方法

中圖分類號(hào)：TG44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）09（b）-0040-02

正是因?yàn)椴讳P鋼本身就具備較好的焊接性與耐腐蝕性，且價(jià)格十分低廉，因此，在工業(yè)制造領(lǐng)域之中得到了較為廣泛的應(yīng)用，受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。近些年，隨著我國城市發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，更是迫切需求更加優(yōu)質(zhì)的、更加先進(jìn)的焊接技術(shù)服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。所以，就必須對201不銹鋼的使用性能及點(diǎn)焊工藝進(jìn)行充分的了解，切實(shí)掌握點(diǎn)焊機(jī)理以及在點(diǎn)焊過程的影響因素，從而為今后的點(diǎn)焊工藝中提供有益的指導(dǎo)，使其焊點(diǎn)的力學(xué)性能能夠達(dá)到使用要求，為以后更廣泛地使用201不銹鋼奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

1 不銹鋼點(diǎn)焊的研究現(xiàn)狀

1.1 國外對不銹鋼點(diǎn)焊的研究

早在20世紀(jì)70、80年代初期，國外就已經(jīng)對不銹鋼電焊實(shí)施了研究工作，而自從Anik.Salahaddin等人對不銹鋼板實(shí)施剪切試驗(yàn)以后，相關(guān)的研究試驗(yàn)更是層出不窮，所涉及的范圍也更加廣泛。直至20世紀(jì)90年代初期，人們將關(guān)注的重點(diǎn)放在了不銹鋼點(diǎn)焊性能之上，Shinoda.Takeshi等基于自動(dòng)化、合理化的發(fā)展趨勢與基本原則，對不銹鋼的點(diǎn)焊熔核尺寸心進(jìn)行了研究，并逐漸開始對不銹鋼疲勞方面的研究工作。而21世紀(jì)，在不銹鋼的研究領(lǐng)域之中微型點(diǎn)焊與質(zhì)量預(yù)測成為了關(guān)注重點(diǎn)，并逐漸開始應(yīng)用有限元方法。

1.2 國內(nèi)不銹鋼點(diǎn)焊研究現(xiàn)狀

從20世紀(jì)90年代初期我國開始不銹鋼電焊的相關(guān)研究。在1991年初，喬俊杰，譚勁對冷軋、熱軋不銹鋼的不同厚度、不同種類實(shí)施了點(diǎn)焊試驗(yàn)，從而對不銹鋼的可焊性和質(zhì)量進(jìn)行有效分析。而在近10年之中，我國的眾多學(xué)者在研究了我國國情與不銹鋼電焊實(shí)際發(fā)展情況的基礎(chǔ)上，將研究的重點(diǎn)放在了不銹鋼點(diǎn)焊工藝和性能之上，如吳家云對0Crl5Ni5Cu2Ti不銹鋼板材的電阻電焊工藝進(jìn)行研究、實(shí)驗(yàn)，從而判斷在不同工藝條件之下不銹鋼的性能；吳茂國等人分析并研究了SUS301L板電阻點(diǎn)焊接頭的組織與性能；丁成鋼等分析并研究了SUS301L不銹鋼的電阻點(diǎn)焊工藝；陶汪等人對304不銹鋼激光點(diǎn)焊工藝進(jìn)行了分析與研究；羅保發(fā)等人針對電焊、凸焊會(huì)對低碳不銹鋼00Crl8Ni9耐腐蝕性所帶來的影響展開分析；趙小寧介紹了不銹鋼車輛的制造技術(shù)；何俊，劉偉等人利用數(shù)值模擬方法對造成301L不銹鋼點(diǎn)焊接頭疲勞強(qiáng)度硬化的因素展開了分析；王春生、陳勇通過對三層不銹鋼板電阻電焊溫度場的模擬，對能夠影響結(jié)果的接觸電阻、材料熱物性參數(shù)變化進(jìn)行分析，確立出合理的邊界條件，進(jìn)而對201不銹鋼的點(diǎn)焊熔核的形成過程進(jìn)行明確；謝素明等人提出了一種全新的建模思想——位移主—從約束關(guān)系，并且以城市輕軌動(dòng)車組的不銹鋼點(diǎn)焊車體作為應(yīng)用對象，以此對模型正確性進(jìn)行驗(yàn)證。總體來講，目前我國在不銹鋼電焊領(lǐng)域的研究工作仍較為分散，許多領(lǐng)域都有涉及，但是都涉入不深尚未獲得顯著成果。在201不銹鋼的點(diǎn)焊特性研究上仍應(yīng)該給予高度重視進(jìn)行深入研究。

2 不銹鋼點(diǎn)焊方法及內(nèi)容概述

2.1 點(diǎn)焊方法

點(diǎn)焊主要被分為兩大類，即雙面點(diǎn)焊、單面點(diǎn)焊。實(shí)施雙面點(diǎn)焊時(shí)由于電極是從工件的兩側(cè)向焊接處集中饋電，所以，工件兩側(cè)往往存在一定的電極壓痕，此時(shí)則可采用大接觸面積的導(dǎo)電板作為電極，消除工件兩側(cè)的電極壓痕。當(dāng)同時(shí)焊接擁有兩個(gè)或多個(gè)焊點(diǎn)的雙面點(diǎn)焊時(shí)，應(yīng)使用一個(gè)變壓器將其電極進(jìn)行并聯(lián)，為了確保每一個(gè)焊點(diǎn)的電流基本一致，還要確保電流通路之中的電阻相等，每一個(gè)焊接部位的表面狀態(tài)、電極壓力、材料厚度相同。實(shí)施單面點(diǎn)焊時(shí)電極是由工件的同一側(cè)向著焊接處集中饋電。在單面點(diǎn)焊過程中為了進(jìn)一步降低電流密度，不形成焊點(diǎn)的電極可采用大直徑、大接觸面積。無分流的單面雙點(diǎn)點(diǎn)焊，此時(shí)焊接電流全部流經(jīng)焊接區(qū)。有分流的單面雙點(diǎn)點(diǎn)焊，流經(jīng)上面工件的電流不經(jīng)過焊接區(qū)，形成分流。為了給焊接電流提供低電阻的通路，在工件下面墊有銅墊板。例如：在進(jìn)行骨架構(gòu)件和復(fù)板的焊接時(shí)，為了避免不適的地加熱引起復(fù)板翹曲和減小兩電極間電阻，采用了特殊的銅橋A與電極同時(shí)壓緊在工件上。

2.2 點(diǎn)焊工藝參數(shù)選擇

在點(diǎn)焊工藝參數(shù)的選擇上應(yīng)結(jié)合工件的材料性質(zhì)、材料厚度、材料的焊接條件等諸多因素進(jìn)行綜合考量后予以選擇。首先要對電機(jī)端面的形狀、尺寸進(jìn)行確定，之后對電極的壓力、焊接時(shí)間予以選定，調(diào)整焊接電流并進(jìn)行試樣，直至熔核直徑符合相關(guān)要求以后，在對電極壓力在適當(dāng)?shù)姆秶畠?nèi)予以調(diào)節(jié)，當(dāng)焊點(diǎn)質(zhì)量完全符合技術(shù)條件所規(guī)定的要求為止。撕開法是目前最為常用的檢驗(yàn)試驗(yàn)方法之一，以試樣選擇工藝參數(shù)時(shí)，要充分考慮試樣和工件在分流、鐵磁性物質(zhì)影響，以及裝配間隙方面的差異，并適當(dāng)加以調(diào)整。

2.3 點(diǎn)焊接頭的設(shè)計(jì)

在對電焊結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須要充分考慮到電極的可達(dá)性，即必須要確保電極能夠方便抵達(dá)工件焊接處。同時(shí)，還做好邊距、點(diǎn)距、搭接量、裝配間隙等諸多因素的綜合考量。

2.4 不銹鋼的點(diǎn)焊

由于不銹鋼具備著較高的電阻率，且導(dǎo)熱性較差，所以，與低碳鋼相比較可采用較小的焊接電流以及較短的焊接時(shí)間。但是因?yàn)椴讳P鋼具備較高的高溫強(qiáng)度，也就必須要實(shí)施較高的電極壓力，以此防止不銹鋼出現(xiàn)縮孔、裂紋等問題。此外，不銹鋼還具備較強(qiáng)的熱敏感性，所以，需要采用較短的焊接時(shí)間以及強(qiáng)有力的內(nèi)外部水冷卻，從而防止熱影響區(qū)晶粒長大、晶間腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。通常情況下我們推薦使用2類或3類電極合金對不銹鋼進(jìn)行電焊，從而滿足高電極壓力的需求。

不銹鋼點(diǎn)焊電極采用錐形電極，其材料為鉻鋯銅合金，電極直徑視板厚而定。電極夾頭用夾持電極導(dǎo)電和傳遞壓力，故應(yīng)有良好的力學(xué)性能和導(dǎo)電性。

2.5 電阻點(diǎn)焊前的工件清理

無論是點(diǎn)焊、縫焊或凸焊，在焊前必須進(jìn)行工件表面清理，以保證接頭質(zhì)量穩(wěn)定。清理方法分機(jī)械清理和化學(xué)清理兩種。不銹鋼、高溫合金電阻焊時(shí)，保持工件表面的高度清潔十分重要，因?yàn)橛汀m土、油漆的存在，能增加硫脆化的可能，從而使接頭產(chǎn)生缺陷，因此，可采用激光、噴丸、鋼絲刷或化學(xué)腐蝕。另外，將鹽酸與硝酸3∶1比例制成王水，也可以很好地腐蝕不銹鋼板材，實(shí)際生產(chǎn)中也廣泛地使用王水腐蝕不銹鋼材料。

3 結(jié)語

可以說21世紀(jì)是科技飛速發(fā)展的全新時(shí)代，作為基礎(chǔ)行業(yè)的焊接技術(shù)水平為了適應(yīng)科技的發(fā)展，時(shí)代的需要，也必須要不斷地予以完善、改進(jìn)。特別是隨著我國城市建設(shè)發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，對先進(jìn)的、快速的、優(yōu)質(zhì)的焊接技術(shù)更是提出了迫切的需求。所以，在今后的工作中還應(yīng)該繼續(xù)加強(qiáng)對不銹鋼電焊工作的研究，研發(fā)出更多的先進(jìn)的焊接方法，使其更好地服務(wù)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

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