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基于脈沖電流電阻點(diǎn)焊工藝的超高強(qiáng)度鋼板焊縫強(qiáng)度研究

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

試驗(yàn)研究分別選擇兩塊厚1.6mm、抗拉強(qiáng)度980MPa的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板和兩塊厚度同樣為1.6mm、抗拉強(qiáng)度1180MPa的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板。采用單相交流電伺服焊槍進(jìn)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(yù)緊力為4.41kN，預(yù)緊時(shí)間為0.02s。焊接時(shí)先、后通過(guò)兩種不同的電流：先通過(guò)脈沖電流大小為6.5kA，通過(guò)焊縫20次；后通過(guò)脈沖電流大小為26.9kA，只通過(guò)焊縫1次。試驗(yàn)設(shè)立對(duì)照組，采用回火方法進(jìn)行處理。之后，對(duì)獲得的焊接樣本進(jìn)行拉伸和剪切強(qiáng)度試驗(yàn)，并利用掃描電子顯微鏡對(duì)斷面進(jìn)行破壞形式分析。試驗(yàn)結(jié)果顯示：采用具有脈沖電流的電阻點(diǎn)焊方法，可將焊點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度從回火方法的7.2kN提高至10kN。產(chǎn)生這一結(jié)果的原因是由于脈沖電流降低了焊點(diǎn)處P元素分布不均勻的現(xiàn)象，因此改善了焊點(diǎn)的韌性。第一次通過(guò)的脈沖電流所形成的焊核直徑為4.5～5.2mm；第二次通過(guò)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(qū)塑形變形引起的焊核破壞。

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

編譯：李臣