高铝高强汽车用钢的电阻点焊试验研究

作者:黄治军;陈宇;张萍 刊名:武汉工程职业技术学院学报 上传者:文华

【摘要】采用常规点焊工艺,对用于生产TRIP700及DP700汽车板的1.5mm厚的高Al高强钢冷轧原板进行了电阻点焊试验,得到了合格的点焊强度及破裂模式,说明其有良好的电阻焊性能。焊点的金相组织为马氏体。剥离试验与拉剪试验焊点失效模式有一定的差异。该钢合金含量较高,点焊工艺窗口较窄。

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0前言使用高强钢是汽车轻量化的一个重要途径。而在高强钢中,相变诱发塑性钢(TRIP钢)及双相钢(DP钢)因其具有优良的强塑性而备受青睐。TRIP钢具有高强度及高延性,早期的TRIP钢含有较多的Ni及Cr元素,成本较高,由此导致Si-Mn合金系及含Al-Nb系TRIP钢的开发。TRIP钢通过冷轧连续退火得到的,其室温组织主要由铁素体、贝氏体以及残余奥氏体三相构成。DP钢室温组织主要由铁素体和马氏体构成,铁素体为基体相,岛状马氏体分布于其上。软的铁素体赋予DP钢优良的塑性,硬的马氏体则赋予其高的强度[1,2]。两种钢可以采用相同化学成分的冷轧钢经不同的热处理工艺轧制而成。如DP钢经780临界退火5分钟,再水淬至室温制成;TRIP钢经780临界退火5min,在400保温5min,再空冷至室温制成。TRIP钢及DP钢在应用时需要进行点焊,用于生产TRIP钢和DP钢的冷轧原板也是需要焊接的。后者发生在轧制时进行连续退火处理前,为了实现连续生产而进行的钢卷与钢卷的连接。电阻缝焊是主要的连接方式之一,其与电阻点焊的原理基本相同。对于高强钢电阻点焊,由于合金元素含量的增加,一方面,在同样焊接电流下,因焊接处电阻增加将产生更多热量;另一方面,在点焊快速冷却条件下,焊后焊点产生淬硬组织的倾向大为增加。同时,因为钢质较硬,焊接处不易变形,难以对熔化的焊核形成较好的包裹,飞溅倾向增加,焊点产生缩孔等的倾向增加[3]。对于含Al的TRIP钢,有DP600钢的点焊报道[4]。DP600含Al量为约0.84%,其虽有较好的点焊性能,但已显示出点焊性能不如普通钢种的倾向。但对于具有更高Al含量的700MPa级TRIP钢,目前已开展的研究不多。因此对冷轧原板进行电阻点焊试验,对于TRIP钢及DP钢的生产和应用具有一定的指导作用。1点焊试验条件及工艺试验钢厚度为1.5mm,化学成分如表1所示。试验采用DZ-340三相次级整流点焊机,和工频交流焊机相比,该机焊接电流更为平稳,焊接过程较为稳定,焊接高强钢,更容易得到合格质量的焊点。电极为球面型,端部直径为7mm。表1试验钢的化学成分(wt%)元素CMnSiPAl含量0.221.620.130.0181.5试验参数设置从焊点尺寸不足(此处为界面型开裂)直到产生飞溅。每个参数进行一次焊接试验,观察焊接飞溅情况,并进行剥离试验。正如所设计的那样,在焊接试验过程中,焊接电流由大到小时,有明显的飞溅区、无飞溅且焊点合格区及无飞溅焊点不合格区。采用既无飞溅又有足够焊点尺寸的参数焊接焊点拉剪试样。所有试样焊接时间为0.2秒,焊接压力为30kN,实际焊接电流及焊接工艺现象如表2所示。表2实际焊接工艺参数试样编号实际电流/A焊接现象17490无飞溅,剥离试验界面断裂28023无飞溅;剥离试验非界面断裂,熔核偏小38557无飞溅,剥离试验非界面断裂48992无飞溅,剥离试验非界面断裂59437飞溅8a8148无飞溅8b8082无飞溅8c8116无飞溅9a8583无飞溅9b8564无飞溅9c8592无飞溅10a9111无飞溅10b9057无飞溅10c9094无飞溅2焊点剥离试验及拉伸试验焊点剥离试验结果如表2所示。分别以剥离试验结果较好的2、3、4号参数焊接拉剪试样,分别得到8a、8b(见图1(a))、8c,9a、9b、9c(见图1(b))及10a、10b、10c(见图1(c))试样。并对8a、8b、9a、9b及(10a、10b)进行拉伸试验。拉剪后的试样如图1所示,拉剪试验结果如表3所示。9a、9b及10a、10b样均出现了扣/孔式模式,为传统意义上合格

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