基于脉冲电流电阻点焊工艺的超高强度钢板焊缝强度研究



基于脉冲电流电阻点焊工艺的超高强度钢板焊缝强度研究

抗拉强度达到980MPa的先进高强度钢或具有更高抗拉强度级别的钢材已经被广泛应用到车身上，用来减轻质量和提高刚度。先进高强度钢多使用电阻点焊连接，焊接接头强度对车身的可靠性至关重要。与传统的中碳钢相比，先进高强度钢点焊形成的焊缝具有较高的剪切强度，但是焊点的抗拉强度较差。因而，使用先进高强度钢之前需要对其进行处理，以提高其抗拉强度。过去采用回火方法来提高焊点的抗拉强度。回火方法是通过再加热软化焊核以改善焊核的韧性。但这种方法会使焊点的剪切强度降低，且在车身焊缝上采用回火方法十分困难。对此，本文给出一种带有脉冲电流的电阻点焊方法，该方法使短时高电流通过焊缝，在不影响剪切强度的条件下可提高焊接处的抗拉强度，同时对该种焊接方式下的焊点破坏形式进行了分析。

试验研究分别选择两块厚1.6mm、抗拉强度980MPa的先进高强度钢板和两块厚度同样为1.6mm、抗拉强度1180MPa的先进高强度钢板。采用单相交流电伺服焊枪进行焊接，电极材料为铜铬合金，焊枪尖端直径为6mm，电极施加在板材上的预紧力为4.41kN，预紧时间为0.02s。焊接时先、后通过两种不同的电流：先通过脉冲电流大小为6.5kA，通过焊缝20次；后通过脉冲电流大小为26.9kA，只通过焊缝1次。试验设立对照组，采用回火方法进行处理。之后，对获得的焊接样本进行拉伸和剪切强度试验，并利用扫描电子显微镜对断面进行破坏形式分析。试验结果显示：采用具有脉冲电流的电阻点焊方法，可将焊点的抗拉强度从回火方法的7.2kN提高至10kN。产生这一结果的原因是由于脉冲电流降低了焊点处P元素分布不均匀的现象，因此改善了焊点的韧性。第一次通过的脉冲电流所形成的焊核直径为4.5～5.2mm；第二次通过的脉冲电流将焊核直径的下限降低至4.4mm。破坏形式由焊缝表面脆性断裂引起的界面破坏，变化为由热影响区塑形变形引起的焊核破坏。

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

编译：李臣