一种1500MPa级抗氧化热成形钢和铝硅镀层热成形钢的电阻点焊方法与流程

专利2026-06-20  17


本发明属于电阻点焊领域,具体涉及一种1500mpa级抗氧化热成形钢和铝硅镀层热成形钢的电阻点焊方法。


背景技术:

1、热成形钢具备强度高、成形能力强、回弹性能低等优势,是未来汽车用钢的发展方向。目前常见热成形钢的焊接工艺有激光焊、电阻点焊等。电阻点焊是通过电极对双层或者多层焊件施加焊接压力,通过输入焊接电流,对接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。

2、普通热成形钢在热冲压过程中会产生脱碳和氧化现象,所以会在普通热成形钢表面热镀一层铝硅涂层防止热成形钢表面发生氧化现象,但是铝硅镀层在焊接电流的作用下会变成熔融状态,不能很好排出,在之后的形核过程中,未排出的镀层材料会影响电阻点焊热输入均匀性,容易造成飞溅,而且镀层渗入熔核中会降低剪切力。抗氧化热成形钢在普通热成形钢的基础上添加si元素和cr元素,在钢基体表面产生一层氧化层保护钢基体不被氧化,材料成本具备优势,有利于汽车行业降本增效。抗氧化热成形钢由于合金成分较高,碳当量水平也会随之提高,会造成材料淬硬性显著提高,当采用常规的点焊工艺焊接后(小焊接电流长焊接时间或者大焊接电流短焊接时间),飞溅情况严重而且焊点的熔核部位会出现裂纹,严重影响焊点的强度和性能。

3、研究铝硅镀层热成形钢和抗氧化热成形钢电阻点焊,在汽车行业降本增效大前提下具有极大价值,但是前人未有对这两种材料进行过点焊且抗氧化热成形钢在电阻点焊快速冷却条件下,焊接后焊点产生淬硬性,这将会导致熔核开裂、飞溅等情况产生。所以,铝硅镀层热成形钢和抗氧化热成形钢电阻点焊需要寻找合适的焊接工艺,系统的研究铝硅镀层热成形钢和抗氧化热成形钢电阻点焊工艺具有一定的理论与实用价值。

4、cn107350613a公开了带有涂镀层的钢工件的电阻点焊工艺方法,使用热浸镀锌涂层dp590工业用板和镀铝硅涂层1500mpa级热冲压工业用板,采用本发明方法可以完全抑制飞溅,提高工件外观品质,进而省略了清理工件表面毛刺的工序,提高了生产效率。而本专利所涉及的材料为抗氧化热成形钢和铝硅镀层热成形钢,裸板和镀层板结合,电阻点焊前不仅需要依据化学成分计算碳当量而且还要考虑铝硅镀层对飞溅以及熔核的影响。

5、cn112695249a公开了一种1800mpa级双面非等厚铝-硅镀层热成形钢及其电阻点焊的方法,可实现有效电阻点焊,且连续焊接条件下电极寿命满足行业的普遍要求,并在冷弯角性能方面得到提升,满足汽车行业对铝-硅镀层热成形工件日益严苛的安全性能的要求。这专利只涉及单一镀层板电阻点焊工艺而本专利涉及的材料为抗氧化热成形钢和铝硅镀层热成形钢,需要考虑碳当量以及铝硅镀层对电阻点焊的影响,点焊工艺前需要增加预热步骤降低冷却速率缓解内应力导致开裂情况,而且点焊工艺为二次脉冲焊接工艺,因此该技术方案不适用于本发明所述抗氧化热成形钢的点焊。

6、在点焊焊接前采取预压、预热措施,有利于焊接过程中铝硅镀层排出,防止铝硅镀层进入焊点熔核中降低剪切力,抑制毛刺飞溅的发生,还可以降低点焊焊接后冷却速率,改善焊点的熔核部位容易出现开裂现象,提高焊点的强度和性能;采取二次脉冲可以针对单次脉冲的熔核进行重熔,可有效抑制熔核中心区缩孔缺陷的形成,可提升熔核的综合强度,尤其是拉剪强度。


技术实现思路

1、为了解决上述存在的技术问题,本技术提供如下技术方案:

2、本发明提供了一种1500mpa级抗氧化热成形钢和铝硅镀层热成形钢电阻点焊工艺,依据两种材料的特性设计合理的焊接方法,能够改善熔核部位应力状态,有效解决了铝硅镀层渗入焊点内降低剪切力情况以及毛刺飞溅现象,提高了点焊质量。

3、本发明提供一种1500mpa级抗氧化热成形钢和铝硅镀层热成形钢的电阻点焊方法,包括预压-预热阶段和焊接阶段,按重量百分比计,所述抗氧化热成形钢包括0.15-0.30%c,1.10-1.80%mn,0.001-0.010%b,0.02-0.08%ti,0.05-0.10%nb,si+cr≤5.5%,其余为fe;按重量百分比计,所述铝硅镀层热成形钢包括0.2-0.25%c,0.2-0.3%si,1.2-1.4%mn,0.002-0.035%b,0.02-0.05%al,0.11-0.2%cr,0.02-0.05%ti,0.05-0.1%nb,其余为fe;

4、所述预压-预热阶段时,电极压力为3-4kn,预压时间为300-600ms;预热电流为3-6ka;预热时间为200-400ms;

5、所述焊接阶段时,脉冲次数为2次,焊接电流i2=i4-i5,焊接时间为100-500ms;

6、其中,i4为飞溅电流值,i5为0.5-0.7ka。

7、碳当量经验公式:

8、

9、1.ce≤0.45%,通常不强制预热;

10、2.0.45%≤ce≤0.6%,预热温度100℃-200℃;

11、3.ce>0.6%,预热温度200℃-350℃。

12、优选的,所述预压-预热阶段后冷却,冷却的时间为0-50ms。

13、优选的,所述预压-预热阶段时,预热能量q1为50-100j。

14、优选的,所述焊接阶段时,输入能量q2为200-400j。

15、优选的,所述焊接阶段时,电极压力均为2-4kn。

16、优选的,所述焊接阶段时,脉冲间隔时间t3为10-30ms。

17、优选的,焊接阶段结束后,电极压力保持140-160ms。

18、优选的,所述焊接阶段时,不同板料厚度的焊接电流i3的值为5+≤i3≤6+;其中,t为板料厚度,t=1.0-1.4mm。

19、优选的,所述焊接阶段时,不同板料厚度的焊接电流i3的值为8+≤i3≤10+;其中,t为板料厚度,t=1.6-2.0mm。

20、优选的,所述焊接阶段时,所述i4为产生飞溅的最小电流值。

21、抗氧化热成形钢合金含量高以及铝硅镀层热成形钢存在镀层的原因,因此需要增加预压-预热步骤。点焊工艺分预压-预热阶段、焊接阶段两个阶段;其中预压-预热阶段用于排出熔融状态的铝硅镀层,减少冷却速率、提升熔核部位焊接性能,减少收缩应力防止焊点开裂、抑制毛刺飞溅产生;焊接阶段用于熔核成形,使用多次脉冲增加熔核直径以及剪切力,抑制毛刺飞溅产生,提高生产效率;点焊工艺参数如下:

22、具体的,整个过程中:

23、电极压力p保持在2kn~4kn;在整个点焊工艺周期内电极压力保持不变,当焊接电流停止后,电极压力继续保持150ms左右。

24、所述预压-预热阶段中:

25、电极压力p保持在3kn~4kn,预压时间t0=300~600ms;预热能量q=i2rt=cm△t,其中:c比热容,m质量,r电阻都是常数,△t温度结合碳当量公式和铝硅镀层熔点获得,50j≤q≤100j;预热电流i1=3ka~6ka;预热时间t1=200ms~400ms,冷却时间t1=0ms~50ms;

26、所述焊接阶段中:

27、输入能量q=i2rt=cm△t,其中:c比热容,m质量,r电阻都是常数,△t温度通过钢的熔化温度获得,输入能量200j≤q≤400j;焊接电流i2=飞溅电流-(0.5ka~0.7ka);焊接时间t2=100ms~500ms;脉冲次数w=2次;脉冲间隔时间t3=10ms~30ms;当t=1.0-1.4,焊接电流当t=1.6-2.0,焊接电流t为板料厚度,mm;

28、其中:飞溅电流为产生飞溅最小电流。

29、本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点:

30、依据抗氧化热成形钢碳当量和铝硅镀层热成形钢铝硅镀层特性,从而设计出预压+预热+二次脉冲点焊焊接工艺,能够有利于铝硅镀层扩散出熔核区,改善熔核部位的组织成分和应力状态,抑制毛刺飞溅的产生,增加剪切强度,提高了焊接质量,且新工艺设计简单,助力汽车行业降本增效。


技术特征:

1.一种1500mpa级抗氧化热成形钢和铝硅镀层热成形钢的电阻点焊方法,其特征在于,包括预压-预热阶段和焊接阶段,按重量百分比计,所述抗氧化热成形钢包括0.15-0.30%c,1.10-1.80%mn,0.001-0.010%b,0.02-0.08%ti,0.05-0.10%nb,si+cr≤5.5%,其余为fe;按重量百分比计,所述铝硅镀层热成形钢包括0.2-0.25%c,0.2-0.3%si,1.2-1.4%mn,0.002-0.035%b,0.02-0.05%al,0.11-0.2%cr,0.02-0.05%ti,0.05-0.1%nb,其余为fe;

2.如权利要求1所述1500mpa级抗氧化热成形钢和铝硅镀层热成形钢的电阻点焊方法,其特征在于,所述预压-预热阶段后冷却,冷却的时间为0-50ms。

3.如权利要求1所述1500mpa级抗氧化热成形钢和铝硅镀层热成形钢的电阻点焊方法,其特征在于,所述预压-预热阶段时,预热能量q1为50-100j。

4.如权利要求1所述1500mpa级抗氧化热成形钢和铝硅镀层热成形钢的电阻点焊方法,其特征在于,所述焊接阶段时,输入能量q2为200-400j。

5.如权利要求1所述1500mpa级抗氧化热成形钢和铝硅镀层热成形钢的电阻点焊方法,其特征在于,所述焊接阶段时,电极压力均为2-4kn。

6.如权利要求1所述1500mpa级抗氧化热成形钢和铝硅镀层热成形钢的电阻点焊方法,其特征在于,所述焊接阶段时,脉冲间隔时间t3为10-30ms。

7.如权利要求1所述1500mpa级抗氧化热成形钢和铝硅镀层热成形钢的电阻点焊方法,其特征在于,焊接阶段结束后,电极压力保持140-160ms。

8.如权利要求1所述1500mpa级抗氧化热成形钢和铝硅镀层热成形钢的电阻点焊方法,其特征在于,所述焊接阶段时,不同板料厚度的焊接电流i3的值为其中,t为板料厚度,t=1.0-1.4mm。

9.如权利要求1所述1500mpa级抗氧化热成形钢和铝硅镀层热成形钢的电阻点焊方法,其特征在于,所述焊接阶段时,不同板料厚度的焊接电流i3的值为其中,t为板料厚度,t=1.6-2.0mm。

10.如权利要求1所述1500mpa级抗氧化热成形钢和铝硅镀层热成形钢的电阻点焊方法,其特征在于,所述焊接阶段时,所述i4为产生飞溅的最小电流值。


技术总结
本发明属于电阻点焊领域,具体涉及一种1500MPa级抗氧化热成形钢和铝硅镀层热成形钢的电阻点焊方法。本发明技术关键点在于抗氧化热成形钢和铝硅镀层热成形钢在汽车行业降本增效大环境下,兼具成本和环保优势,但是由于抗氧化热成形钢和铝硅镀层热成形钢的材料特性,无法参考现有电阻点焊工艺,高合金的抗氧化热成形钢电阻点焊容易形成焊接脆性,而铝硅镀层如果渗入熔核中则会降低剪切强度,点焊时会产生焊点的熔核部位容易出现开裂现象以及毛刺飞溅现象,严重影响焊点的强度和性能。发明针对具有高合金含量的抗氧化热成形钢和铝硅镀层热成形钢点焊工艺,让抗氧化热成形钢和铝硅镀层热成形钢运用到汽车行业中具有极大的经济价值和社会效益。

技术研发人员:王子健,黄伟,梁肖,邓建林,丁果,王强
受保护的技术使用者:江西豪斯特汽车零部件有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/7/25
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