雙相鋼電阻點(diǎn)焊的電極磨損特性

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1、雙相鋼電阻點(diǎn)焊的電極磨損特性X.Q張G.L李Y.S張車(chē)身制造技術(shù)中心,機(jī)電工程學(xué)院,上海交通大學(xué),上海200030,中國(guó)收到時(shí)間2006年3月17日;接收完成時(shí)間2006年10月31號(hào);網(wǎng)上查詢(xún)時(shí)間2006年12月19日摘要:熱鍍鋅雙相鋼是適應(yīng)汽車(chē)輕量化與安全要求的新開(kāi)發(fā)鋼,具有高強(qiáng)度和良好的抗腐蝕性。但焊接鍍鋅鋼導(dǎo)致嚴(yán)重的不確定電極磨損,導(dǎo)致電極的壽命短和焊接質(zhì)量不均勻。實(shí)驗(yàn)對(duì)焊接厚度0.8毫米強(qiáng)度600兆帕(dp600)鍍鋅雙相鋼的的伺服焊槍電極磨損的特點(diǎn)進(jìn)行了研究。本特性的電極徑向磨損和軸磨損與焊接強(qiáng)度dp600的未涂層鋼電極進(jìn)

2、行了比較。結(jié)果表明,當(dāng)焊接dp600的未涂層鋼時(shí),更多的合金產(chǎn)品和電極變形產(chǎn)生使電極早期磨損階段直徑增加,其中較高的電極損耗率在這個(gè)階段。較小的熔核形成加速了電極點(diǎn)蝕和電極磨損。愛(ài)思唯爾公司保留所有權(quán)利,2006年1簡(jiǎn)介600兆帕強(qiáng)度(dp600)的雙相鋼由于其強(qiáng)度高,耐腐蝕性好和沖壓特征[1–3],是廣泛適用于汽車(chē)輕量化,強(qiáng)度高和安全要求高的新開(kāi)發(fā)鋼。電阻點(diǎn)焊主要焊接和組裝汽車(chē)車(chē)身,但由于點(diǎn)焊鍍鋅鋼會(huì)加速電極磨損和使電極壽命短故仍然是個(gè)問(wèn)題[4],對(duì)焊接質(zhì)量有重大影響。由于dp600鋼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于車(chē)身生產(chǎn),所以需要研究其點(diǎn)焊電極磨

3、損規(guī)律,以支持其進(jìn)一步在汽車(chē)車(chē)身生產(chǎn)上的使用。有許多因素會(huì)影響焊接質(zhì)量,如電壓波動(dòng),電極錯(cuò)位,這些因素如果不改變,會(huì)導(dǎo)致焊縫數(shù)量的增加,可以通過(guò)焊接控制器或機(jī)的維護(hù)來(lái)很好的控制[5]。但是,電極損耗是固有的,會(huì)導(dǎo)致焊縫數(shù)量的增加,改變了機(jī)械在電極和電表界面的熱接觸條件。尤其是點(diǎn)焊鍍鋅鋼相比裸鋼需要更多的電流和時(shí)間,鋅外套是敏感的合金和銅電極棒,其中比較嚴(yán)重的電極磨損(電極直徑擴(kuò)大,長(zhǎng)度減少和點(diǎn)蝕等。)[4,6]如焊接鋁合金,造成電表接觸面積增加和電極點(diǎn)蝕,它極大地影響電極表面的電流密度,發(fā)生較大的波動(dòng)范圍和電極壽命以及不確定的焊縫質(zhì)量

4、[7]。為了方便研究點(diǎn)焊dp600時(shí)的電極磨損特性,首先建立確定的焊接實(shí)驗(yàn)參數(shù),再對(duì)dp600和涂層鋼在不同焊接數(shù)的軸向和徑向磨損特性之間進(jìn)行比較。2實(shí)驗(yàn)方法和步驟2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料由OBARA公司生產(chǎn)的交流伺服焊槍被用來(lái)進(jìn)行電極磨損試驗(yàn)。伺服焊槍在表1中列出其特性,與氣動(dòng)槍相比,伺服控制的伺服電機(jī)具有較高精度,降低了由于位置產(chǎn)生的對(duì)電極影響和更準(zhǔn)確的電極壓力控制,從而延長(zhǎng)電極壽命[8]。機(jī)器人與伺服焊槍有六軸自由,最大負(fù)荷的機(jī)器人是200公斤,重復(fù)定位精確誤差在±5um。伺服槍的上電極作為機(jī)器人的第七軸驅(qū)動(dòng),機(jī)器人伺服焊槍沿一預(yù)先

5、設(shè)計(jì)路線到達(dá)預(yù)定位置,然后焊接程序運(yùn)行的控制器完成焊縫焊接。表一:伺服焊槍的主要參數(shù)功率最大電流焊接力最大行程扭矩110KW18KA5KN160mm17.5Nm表二:dp600的化學(xué)成分元素錳鉻鉬鋁硅含量(%)1.400.210.050.020.4圖1電極幾何尺寸實(shí)驗(yàn)中所用的鋼是0.8毫米厚度的dp600鋼和它的化學(xué)成分見(jiàn)表2,電極面直徑為5毫米的球形電極,其詳細(xì)的尺寸如圖1所示。2.2確定焊接葉焊接dp600應(yīng)首先建立確定的焊接電極磨損試驗(yàn)參數(shù)。焊接參數(shù)對(duì)焊縫強(qiáng)度dp600的影響進(jìn)行研究,如圖2所示,焊接電流比焊縫強(qiáng)度和焊接時(shí)間在同

6、等條件下有更大的影響。dp600鋼的焊接葉根據(jù)焊接電流和時(shí)間顯示在圖3,左極限焊縫是根據(jù)最大力的80%來(lái)確定的。焊縫葉將采取更嚴(yán)重的驅(qū)逐比確定深凹陷深度和焊縫強(qiáng)度。一般來(lái)說(shuō),壓痕深度應(yīng)不超過(guò)厚度片的30%,否則疲勞強(qiáng)度焊點(diǎn)不滿(mǎn)足強(qiáng)度要求[9]。為了減少驅(qū)逐比對(duì)焊縫強(qiáng)度的影響,試驗(yàn)確定焊縫葉壓痕深度約等于25%板厚則通過(guò)實(shí)驗(yàn)規(guī)定設(shè)計(jì)。確定右極限的強(qiáng)度約11KN,焊接參數(shù)的選擇根據(jù)焊縫葉的深度來(lái)確定見(jiàn)表3。圖2在焊接DP600時(shí)焊接電流和時(shí)間的影響圖3DP600焊接葉電極磨損實(shí)驗(yàn)采取了不同的的焊接參數(shù)完成20毫米的間距焊縫來(lái)設(shè)計(jì)。拉伸剪切

7、試驗(yàn)在完成300個(gè)焊縫后每完成50個(gè)焊縫焊接的速度,或者以0.30毫米的剪切速度完成300個(gè)焊縫后每焊接100個(gè)焊縫的/剪切速度來(lái)設(shè)計(jì)。每個(gè)剪切試驗(yàn)有三個(gè)樣本,記錄最大剪切力為焊接強(qiáng)度,試驗(yàn)樣本大小為100毫米,38毫米和38毫米·重疊區(qū)域。碳印記方法得到的電極表面條件和在不同焊接編碼下的電極直徑,在每一個(gè)剝離試驗(yàn)下進(jìn)行按鈕直徑測(cè)量。電極壽命被定義為當(dāng)焊縫強(qiáng)度下降到低于最大值的80%時(shí)的焊縫數(shù)。表3焊接參數(shù)dp600擠壓循環(huán)時(shí)間10周焊接時(shí)間10周保持時(shí)間5周焊接力220公斤焊接電流10安焊接速度12點(diǎn)/分鐘水流量8升/分鐘圖4在不同

8、焊接方法編號(hào)下碳印記電極3結(jié)果與討論3.1dp600鋼的焊接特點(diǎn)徑向電極磨損使電極表面直徑擴(kuò)大,從而降低對(duì)電極表面的電流密度。當(dāng)電流密度太低,達(dá)到合適的熔核尺寸,電極壽命結(jié)束。尤其是焊接dp600鋼需要更多的電流和時(shí)間,

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