余穗

摘要：文章探討了車用鍍鋅鋼板的電阻點(diǎn)焊技術(shù)，概括分析了影響電阻點(diǎn)焊質(zhì)量的影響因素，并以通過(guò)設(shè)計(jì)試驗(yàn)的方式來(lái)研究獲得最有焊接效果的電極帽、焊接電流和焊點(diǎn)數(shù)量之間的關(guān)系，得到了在試驗(yàn)條件下采用鉻鋯銅電極帽為更優(yōu)的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：鍍鋅鋼板；電阻點(diǎn)焊；焊接質(zhì)量控制；熔點(diǎn)焊核直徑；焊點(diǎn)數(shù)量?jī)?yōu)化

中圖分類號(hào)：TG453 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）18

1鍍鋅鋼板電阻點(diǎn)焊概況

電阻點(diǎn)焊是一類綜合了力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和冶金學(xué)等學(xué)科的較為復(fù)雜的焊接技術(shù)，盡管電阻點(diǎn)焊已經(jīng)有較長(zhǎng)時(shí)間的研究，但仍然存在較多的技術(shù)問題需要解決。國(guó)內(nèi)在這一方面的研究相對(duì)落后，尤其在對(duì)車用鍍鋅鋼板的電阻點(diǎn)焊技術(shù)方面的研究差距較為明顯。車用鍍鋅鋼板的電阻點(diǎn)焊質(zhì)量控制也需要進(jìn)一步提高技術(shù)水平。從現(xiàn)有的研究成果來(lái)看，對(duì)車用鍍鋅鋼板的質(zhì)量控制主要從電阻點(diǎn)焊工藝的設(shè)計(jì)和參數(shù)優(yōu)化、電極使用壽命、新型電阻點(diǎn)焊設(shè)備的研發(fā)、電焊過(guò)程的數(shù)字化仿真模擬以及對(duì)點(diǎn)焊過(guò)程中的質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控與檢測(cè)等五個(gè)主要的方面來(lái)展開。本文將利用現(xiàn)有的研究成果結(jié)合車用鍍鋅鋼板的電阻點(diǎn)焊來(lái)展開研究，重點(diǎn)分析影響焊接質(zhì)量的因素，并探討改進(jìn)的技術(shù)措施。

2影響鍍鋅鋼板電阻點(diǎn)焊質(zhì)量的因素分析

采用不同的焊接工藝會(huì)對(duì)鋼板的焊接質(zhì)量產(chǎn)生不同影響，各焊接工藝的影響因素也不盡相同。從使用的頻率和實(shí)際操作中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)來(lái)看，對(duì)鍍鋅鋼板的點(diǎn)焊質(zhì)量影響的主要因素有基本的三類：焊接母材、電極帽和工藝參數(shù)。這三類因素對(duì)焊接質(zhì)量的影響方式各不相同，現(xiàn)分別概述如下：

2.1焊接母板對(duì)焊接質(zhì)量的影響

焊接母板對(duì)焊接質(zhì)量的影響主要和母板上的鍍鋅層數(shù)和母板厚度有關(guān)。在選定某種厚度和鍍鋅層數(shù)的母板后，可通過(guò)試驗(yàn)方法來(lái)確定不同的焊接電流、焊接壓力、焊接時(shí)間和焊接質(zhì)量之間的關(guān)系。不同厚度和鍍鋅層數(shù)的母板焊接特性應(yīng)當(dāng)以試驗(yàn)為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行確定。

2.2電極帽對(duì)焊接質(zhì)量的影響

電極帽對(duì)焊接質(zhì)量的影響最主要的表現(xiàn)形式是點(diǎn)焊電極的失效問題，其原因在于電阻帽本身具有電阻而在焊接過(guò)程中發(fā)生軟化而失效，因此電極帽的質(zhì)量對(duì)于焊接質(zhì)量的影響是不能忽視的。

2.3工藝參數(shù)對(duì)焊接質(zhì)量的影響

鍍鋅鋼板的焊接工藝參數(shù)較多，和焊接的時(shí)間、焊接壓力以及焊接的電流大小有關(guān)，這些因素和焊接質(zhì)量之間是多因單果的關(guān)系，因此可以在通過(guò)試驗(yàn)確定合理參數(shù)范圍的情況下來(lái)進(jìn)行優(yōu)化，以提高焊接的質(zhì)量。

對(duì)于以上三個(gè)主要的影響因素，本文只針對(duì)在焊接過(guò)程中較常見的電極發(fā)熱軟化和磨損問題來(lái)展開討論，以模型試驗(yàn)和優(yōu)化參數(shù)的方式來(lái)探討點(diǎn)焊的質(zhì)量控制。

3模型試驗(yàn)

3.1概述

電極帽在點(diǎn)焊過(guò)程中的發(fā)熱軟化和磨損都是電阻點(diǎn)焊中的重要問題，容易導(dǎo)致焊接質(zhì)量不穩(wěn)定。電極帽的抗磨損程度和電極帽的材質(zhì)有關(guān)，電極帽在點(diǎn)焊過(guò)程中的發(fā)熱情況主要和焊接電流大小有關(guān)。因此在電極帽的選材和電焊過(guò)程中的電流優(yōu)化控制是控制點(diǎn)焊質(zhì)量的關(guān)鍵步驟之一。本節(jié)中將以具體試驗(yàn)的方法來(lái)確定電極帽的選材和電流控制范圍的問題。

3.2試驗(yàn)方法

為降低試驗(yàn)的難度和不確定性，焊接母板選用B型鍍鋅鋼板，而電極帽的型號(hào)選用鉻鋯銅電極帽和氧化鋁銅電極帽。試驗(yàn)用焊接電流的強(qiáng)度從基準(zhǔn)電流的90%起按2%作為步長(zhǎng)遞增，當(dāng)焊接電流強(qiáng)度達(dá)到基準(zhǔn)電流的120%時(shí)停止遞增。對(duì)上述兩類電極帽分別設(shè)計(jì)兩組試驗(yàn)，每組試驗(yàn)選用不同的鍍鋅鋼板，第一組試驗(yàn)的鋼板類型為2層0.7mm鍍鋅鋼板，第二組試驗(yàn)的鋼板類型為3層0.7mm鍍鋅鋼板。兩組試驗(yàn)中的焊點(diǎn)數(shù)量均為500個(gè)。在試驗(yàn)中的焊接參數(shù)分別為：（1）第一組 焊接時(shí)間12cycles，焊接壓力2.1kN，基準(zhǔn)焊接電流11kA；（2）第二組 焊接時(shí)間12cycles，焊接壓力2.3kN，基準(zhǔn)焊接電流12kA。

3.3試驗(yàn)結(jié)果

3.3.1第一組試驗(yàn)結(jié)果

第一組試驗(yàn)的配置為2層0.7mm鍍鋅鋼板+鉻鋯銅電極帽和氧化鋁銅電極帽。在鉻鋯銅電極帽一組的試驗(yàn)中，隨著焊接電流的臺(tái)階式遞增，在電流遞增曲線的末尾段所完成的焊點(diǎn)質(zhì)量下降明顯。具體而言，當(dāng)焊接電流超過(guò)基準(zhǔn)焊接電流的110%時(shí)，焊點(diǎn)質(zhì)量明顯下降，主要表現(xiàn)為熔核直徑不符合要求，為弱焊，但焊接電流接近基準(zhǔn)電流的120%時(shí)，焊點(diǎn)質(zhì)量幾乎都不能滿足要求，多數(shù)表現(xiàn)為虛焊。從電極帽的磨損情況來(lái)看，當(dāng)累計(jì)焊點(diǎn)數(shù)量達(dá)到70個(gè)左右時(shí)，電極端面開始出現(xiàn)斑點(diǎn)，隨著累計(jì)焊點(diǎn)數(shù)量的增加，斑點(diǎn)呈現(xiàn)出較為明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)。在氧化鋁銅電極帽一組的試驗(yàn)中，表現(xiàn)出的情況類似，在接近電流臺(tái)階末端時(shí)焊點(diǎn)出現(xiàn)弱焊、虛焊。在焊點(diǎn)累計(jì)數(shù)量達(dá)到100時(shí)電極帽的開始出現(xiàn)可辨別的斑點(diǎn)，隨著焊點(diǎn)數(shù)量的累計(jì)，斑點(diǎn)呈現(xiàn)明顯地增長(zhǎng)趨勢(shì)，電極壓印也會(huì)逐漸增大。

3.3.2第二組試驗(yàn)結(jié)果

第二組試驗(yàn)的配置為3層0.7mm鍍鋅鋼板+鉻鋯銅電極帽和氧化鋁銅電極帽。在鉻鋯銅電極帽一組的試驗(yàn)中，隨著焊接電流的臺(tái)階式遞增，在電流遞增曲線的末尾段所完成的焊點(diǎn)質(zhì)量下降明顯。和第一組試驗(yàn)中2層鍍鋅鋼板的結(jié)果相比，在相同的焊接電流遞增過(guò)程中合格的焊點(diǎn)數(shù)量更多，在接近電流遞增曲線末尾時(shí)3層鍍鋅鋼板的焊點(diǎn)熔核直徑要大于2層鍍鋅鋼板，且滿足要求的焊點(diǎn)數(shù)量要明顯多于2層鍍鋅鋼板。從電極帽的磨損情況來(lái)看，當(dāng)累計(jì)焊點(diǎn)數(shù)量達(dá)到90個(gè)左右時(shí)，電極端面開始出現(xiàn)斑點(diǎn)，隨著累計(jì)焊點(diǎn)數(shù)量的增加，斑點(diǎn)呈現(xiàn)出較為明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)。在氧化鋁銅電極帽一組的試驗(yàn)中，表現(xiàn)出的趨勢(shì)和鉻鋯銅電極帽類似。

4熔點(diǎn)焊核直徑與焊點(diǎn)數(shù)量的優(yōu)化

在第3節(jié)的模型試驗(yàn)中，采用了多種的組合方式并得到了不同的結(jié)果，其中最關(guān)心的結(jié)果是熔點(diǎn)焊核直徑和焊點(diǎn)數(shù)量之間的關(guān)系。在這里采用多組數(shù)據(jù)進(jìn)行熔點(diǎn)焊核直徑與焊點(diǎn)數(shù)量之間的關(guān)系曲線繪制，可得到鉻鋯銅電極帽和氧化鋁銅電極帽的試驗(yàn)結(jié)果曲線。通過(guò)分析曲線可得出焊點(diǎn)熔核直徑和焊點(diǎn)數(shù)目之間的關(guān)系。

經(jīng)過(guò)對(duì)比3層鍍鋅鋼板和2層鍍鋅鋼板的焊點(diǎn)質(zhì)量，總體上3層鍍鋅鋼板的焊點(diǎn)質(zhì)量要優(yōu)于2層鍍鋅鋼板的焊點(diǎn)質(zhì)量，且熔核直徑更大。在3層鍍鋅鋼板一組的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中分別選取在各焊接電流條件下最優(yōu)的焊點(diǎn)數(shù)目，并繪制相應(yīng)曲線，即可得到鉻鋯銅電極帽和氧化鋁銅電極帽在不同的焊接電流強(qiáng)度和最優(yōu)焊點(diǎn)數(shù)量之間的關(guān)系曲線，通過(guò)該曲線可獲得焊接電流和最優(yōu)焊點(diǎn)數(shù)量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而可為焊接質(zhì)量的控制提供定量參考。

在此基礎(chǔ)上，再通過(guò)對(duì)比鉻鋯銅電極帽和氧化鋁銅電極帽的磨損程度來(lái)選擇最優(yōu)的電極帽類型，從而可確定最后電極帽選型。從電極帽的磨損情況來(lái)看，在相同的焊接電流和焊點(diǎn)數(shù)量條件下，鉻鋯銅電極帽的磨損程度要小于氧化鋁銅電極帽的磨損程度，在經(jīng)過(guò)修復(fù)后可繼續(xù)使用。

綜合來(lái)看，選用3層鍍鋅鋼板作為母材和鉻鋯銅電極帽是最優(yōu)的選擇。

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（責(zé)任編輯：趙秀娟）