熱成形鋼板凸焊工藝介紹及參數(shù)說明

1、1.前言：由于熱成形鋼板的超高強(qiáng)度，具有極高的機(jī)械安全性，因此在汽車行業(yè)越來越多的被采用，使用部位集中在汽車的前/后保險(xiǎn)杠骨架、A柱/B柱、中央通道及前后門防撞板等重點(diǎn)部位，這些部件上均有螺母及螺栓需要凸焊；而中頻逆變式點(diǎn)凸焊機(jī)、電容儲能式點(diǎn)凸焊機(jī)是熱成形鋼板與螺母、螺栓焊接的首選電阻焊設(shè)備。前保險(xiǎn)杠A/B/C柱門檻2.工藝分析：熱成形鋼板主體為馬氏體，具有較高的屈服強(qiáng)度 （大于1100MPa），較高的抗拉強(qiáng)度度（大于是1500 MPa），較高的硬高（大于45HRC），較小的延伸率（小于10%）；而且工件表面一般有鍍層和氧化層；而凸焊螺母和螺栓則多為8.8級，少數(shù)為10.9級；兩者不容易生成熔

2、核或有效的固相聯(lián)接，因此對凸焊設(shè)備的要求比較高；在汽車行業(yè)用到的電阻焊設(shè)備主要有三種：工頻交流點(diǎn)焊機(jī)、中頻逆變直流焊機(jī)和電容儲能式焊機(jī)，凸焊因其需要硬規(guī)范來焊接，即較短的焊接時(shí)間、較大的焊接電流和較大的焊接壓力，因此兩種直流焊機(jī)成為歐美汽車零部件企業(yè)凸焊設(shè)備的首選：中頻逆變點(diǎn)凸焊機(jī)和電容儲能式凸焊機(jī)；熱成形鋼板特殊的物理性能，使其對凸焊設(shè)備的要求更高：需要更高的峰值電流和更短的焊接時(shí)間，而電容式儲能焊機(jī)具有極高的峰值和極短的焊接時(shí)間，因此其成為目前熱成形鋼板凸焊的最佳選擇；儲能焊機(jī)是利用電容儲存能量而在瞬時(shí)釋放出電流，（有效焊接時(shí)間為5MS-16MS），集中大電流穿過凸點(diǎn)或凸臺等小面積點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生

3、巨大熱量而達(dá)致熔接效果，（達(dá)數(shù)萬安培到幾十萬安培的次級電流）；電容式儲能焊機(jī)放電波形圖3.案例分析： 例1：蘇州安嘉為某車型A柱螺母凸焊，板材為BTR165H熱成形鋼，厚度1.8MM;螺母為M10凸焊法蘭螺母，三段月牙凸臺；焊接要求：扭矩130N.M，推脫力8KN，螺紋無損傷，外觀無明顯損傷； 凸焊螺母示意圖汽車A柱示意圖 31焊機(jī)：機(jī)型為DR-30000J，采用山形電極垂直加壓；名稱電容式儲能凸焊機(jī)型號DR-30000J充電電壓100V-800V加壓方式氣動(dòng)加壓最大短路電流160000A最大焊接壓力29000 N電極材質(zhì)鉻鋯銅定位銷/套KCF+吹氣32焊接規(guī)范調(diào)整：321在常規(guī)電阻焊工藝參數(shù)

4、調(diào)整時(shí)，三個(gè)基本要素：焊接時(shí)間、焊接電流、焊接壓力缺一不可，而在電容式儲能焊機(jī)則無焊接時(shí)間調(diào)整這一項(xiàng)，焊接電流也是通過充電電壓反映出來的，因此儲能焊機(jī)規(guī)范調(diào)整主要是在焊接壓力和充電電壓之間匹配，特殊情況下會再加一項(xiàng)回火電壓用于細(xì)化晶粒；322本案熱成形鋼螺母凸焊工藝調(diào)整時(shí)需要克服的難點(diǎn)：1.焊接壓力的設(shè)定，由于熱成形鋼板的強(qiáng)度較高，熔接時(shí)需要更大的壓力，但凸焊螺母的強(qiáng)度較低，較大的壓力會導(dǎo)致凸點(diǎn)過早的壓潰，因此焊接壓力最好采用馬鞍形壓力曲線，實(shí)用情況是階梯狀的二段壓力更為普遍些，這樣能保證凸點(diǎn)不過早壓潰變形，又能在熔核生長后期不會產(chǎn)生太多的飛濺；2.充電電壓的設(shè)定，過高的充電電壓在焊接時(shí)產(chǎn)生過

5、大的熱量，螺母金屬表現(xiàn)為擠出、飛濺，會造成兩種情況，一是飛濺導(dǎo)致熔合聯(lián)接面積減少（過燒），螺母推脫力下降，二是螺紋塞規(guī)無法通過；較低的充電電壓則會導(dǎo)致熔接深度不夠，出現(xiàn)螺母推脫力不達(dá)標(biāo)和虛焊；323工藝規(guī)范調(diào)整方法，兩個(gè)焊接要素（充電電壓和焊接壓力）調(diào)整時(shí)需以其中一個(gè)為基礎(chǔ)對另一數(shù)值做出調(diào)整匹配，不可同時(shí)調(diào)做出兩項(xiàng)調(diào)整；此處應(yīng)考慮到經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)用，有類似的螺母凸焊的參數(shù)可以做為參考，能有效減少調(diào)整的次數(shù)，只是熱成形板材的焊接需要更大的電流和壓力，可以從同規(guī)格在普通材料上的測試數(shù)據(jù)做為起點(diǎn)開始調(diào)整，經(jīng)過試焊及試驗(yàn)室驗(yàn)證找出最佳的數(shù)值；需要注意的時(shí)，在批量生產(chǎn)時(shí)應(yīng)在試焊數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上加大3-5%，以滿足產(chǎn)

6、品其它原因造成的波動(dòng)下限；33焊接參數(shù)確認(rèn)： 充電電壓設(shè)定焊接氣壓設(shè)定焊接電流監(jiān)測預(yù)壓壓力監(jiān)測焊接壓力監(jiān)測焊接時(shí)間監(jiān)測430V54KA13KN9MS34工件推脫力及破壞測試：測試設(shè)備扭力鈑手、萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)、螺紋塞規(guī)測試結(jié)果扭力180；推脫力12KN，螺紋無異常，外觀無損傷例2：某車型B柱螺栓凸焊，板材為BTR165H熱成形鋼，厚度2.0MM;螺栓為M10凸焊螺栓，三凸點(diǎn)；焊接要求：推脫力8KN，螺紋無損傷，外觀無損傷；35焊接參數(shù)確認(rèn)： 充電電壓設(shè)定焊接氣壓設(shè)定焊接電流監(jiān)測預(yù)壓壓力監(jiān)測焊接壓力監(jiān)測焊接時(shí)間監(jiān)測450V58KAKN13KN9MS36工件推脫力及破壞測試：測試設(shè)備萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)、螺紋環(huán)規(guī)

7、測試結(jié)果推脫力13KN，螺紋無異常，外觀無明顯損傷4電極部分工藝補(bǔ)充：41在熱成形鋼版凸焊時(shí)由于焊接壓力巨大、峰值電流非常高，因此焊接時(shí)對電極材料的要求很高，需要較高的軟化溫度、較高的導(dǎo)電率和較高的硬度，而彌散銅（氧化鋁銅）具有這幾種優(yōu)勢，（軟化溫度達(dá)950°），成為目前熱成形鋼板凸焊最合適的電極材料；42定位銷常用用的材質(zhì)有膠木、陶瓷、KCF等，而近年歐美車企有用到氮化硅做為熱成形鋼板凸焊的定位銷，因其使用壽命更長（20萬次）、絕緣效果好、硬度高等特點(diǎn)，使其成為凸焊定位銷材質(zhì)的新寵，但因其價(jià)格昂貴，目前尚無普遍使用，但這是未來定位銷的方向。43熱成形鋼板凸焊時(shí)由于其物理特性和采用硬規(guī)范焊接，金屬擠出的機(jī)率比較高，采用下電極吹氣的方法能有效改善，在焊接時(shí)用較大的氣壓對焊接區(qū)域吹氣，可以使擠出金屬迅速氧化、燃燒，大幅減少擠出金屬的粘附，保證螺紋的合格。5結(jié)束語蘇州安嘉通過對熱成形鋼板凸焊件的測試，在使用電容式儲能焊機(jī)和合理工藝情況下，焊接后均能達(dá)到技術(shù)要求，甚至遠(yuǎn)高于技術(shù)要求，是理想的凸焊設(shè)備，也使得熱成形鋼板的凸焊變得不那么困難；近年由于逆變