张旭强,张延松等研究发现热镀锌高强钢由于高强度特性以及良好的抗腐蚀性,可满足汽车轻量化与安全性需要,在车身制造中逐渐得到广泛应用,但热镀锌高强钢点焊的电极磨损严重,点蚀磨损特征变化明显,对熔核形成产生较大影响。其建立了点焊过程的点蚀有限元模型,采用数值分析与试验方法研究了点蚀对熔核形成影响。结果表明,点蚀的产生与发展增加了工件之间的实际接触面积,使电流密度降低,熔核直径减小;同边缘位置点蚀相比,电极中心位置点蚀由于对熔核区域的电流分流作用,更加不利于熔核的形成。随着点蚀面积的增大,形成环状熔核几率增加[13]。
魏雷,张鹏贤等研究发现一种以点焊表面数字图像为信息源的质量评判方法。其通过对镀锌板电阻点焊接头表面图像的研究表明接头表面图像的不同特征区域可以作为焊接质量的信息源;采用不同特征区域面积作为特征参数,并以此作为BP神经网络模型的输入量,剪切强度作为神经网络的输出量,可以对镀锌板的焊接质量进行监测[14]。
天津大学吴志生、单平等通过分析镀锌钢板点焊电极寿命降低的原因,提出了提高镀锌钢板点焊电极寿命的电流波形控制法。采用该方法进行了点焊电极寿命试验,研究了工件表面飞溅率和电极寿命随焊前电流脉冲的幅值、焊前电流通电时间的变化规律。试验结果表明:采用电流波形控制法可将镀锌钢板点焊电极的寿命由原来的400点提高到980点;工件表面的飞溅率及电极寿命与焊前电流脉冲幅值、焊前电流通电时间有关[15]。
当其他焊接参数一定时,DP590GA与DP590点焊焊点强度和熔核尺寸随着焊接电流的变化趋势在焊接电流各个阶段有所不同,而熔核区的残留锌量随焊接电流的减小而增加,从而揭示了镀锌层使点焊区域接触电阻降低和焊接电流密度减小引起的熔核直径减小、熔合区残留锌量增加以及锌层更易引起点焊飞溅三个因素在不同的焊接电流范围内对点焊接头强度的影响作用[16]。
评定材料点焊可焊性的指标通常有:材料的导电性和导热性、材料的高温强度和塑性温度范围、材料的热敏感性以及材料与电极沾污性能。镀锌钢板与普通低碳钢板相比,其可焊性存在如下特点。
第一、接触电阻小。由于镀锌层的存在,点焊开始时,焊件之间实质上是锌与锌的接触,由于锌的硬度低,电阻率低,故点焊开始时焊件与焊件接触面上的接触电阻很小,不利于熔核的形成,如图1.2.2a所示。
图 1.2.2 点焊模型及电流分布图
第二、焊接电流密度小。由于镀锌层熔点较低(692K),焊接过程中,焊件间的镀锌层熔化后挤出塑性环,增大了焊件与焊件的接触面,使焊接电流密度减小,电流场分布不稳定,影响熔核的形成及大小,如图1.2.2b所示。
第三、易出现裂纹、气孔或软化组织。在镀锌钢板点焊过程中,由于焊接规范不合理,使接头中残留部分锌及锌铁合金,在熔核结晶过程中,可能形成细小裂纹或气孔,残留锌较多时还会形成软化组织。
第四、焊件与电极易沾污或形成合金,电极寿命短。焊接时,电极和焊件接触面上的锌层熔化后,与电极工作面粘结,锌原子向电极扩散,电极表面形成锌铜合金,使其导电、导热性能变差,表面硬度下降,同时也易使焊件表面镀层遭破坏。在连续点焊时,电极头将迅速过热而变形,焊点强度逐渐降低,直至产生未焊透,电极使用寿命也将缩短。综上所述,与低碳钢相比,镀锌钢板的点焊可焊性较差[17]。论文网
由于镀锌钢板点焊可焊性的上述特点,其点焊规范参数的选择也有一定的特殊性。由于镀锌层使焊接接触面电阻减小,接触面增大,为获得与低碳钢板点焊时同样的熔核大小,镀锌钢板点焊所需的焊接电流一般需提高25%-50%,而且,镀锌层越厚,所需的焊接电流越大[18]。