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分享:超高强冷轧双相钢DP980电阻点焊工艺研究

先进高强钢是车身结构设计和生产中的新一代关键材料。近年来,先进高强钢在汽车工业中的使用稳步增长,归功于其能提供更高强度和延展性,能够减轻车身重量,从而改善燃油经济性并减少对环境的污染,同时提高碰撞吸收能,进而为车内乘员提供更好的保护。电阻点焊是车身制造中最主要的连接技术,典型的车辆包含4000~5000个焊点[1],因此,车辆的安全性在很大程度上取决于将所有钢制部件组装在一起的电阻点焊性能[2]。传统的低碳钢已广泛采用电阻点焊技术,但众所周知先进高强钢更容易受到电阻点焊接头失效的影响[3],先进高强钢经常遇到抗断裂性和焊缝韧性较低的困扰,这是由于先进高强钢合金元素含量较高,易导致点焊熔合区内形成脆性相和微偏析现象[4]。双相钢以相变强化为基础,具有低屈强比,高初始加工硬化率,良好的强塑性匹配等优点。目前在汽车制造业中应用的超高强冷轧双相钢主要集中在1000 MPa左右,且大多成分设计复杂,在增加了工业化生产难度的同时也为电阻点焊工艺带来挑战。本文针对超高强冷轧双相钢DP980进行电阻点焊工艺研究,分析焊接电流对点焊接头微观组织、硬度、失效模式及拉剪性能的影响规律,提出适用于超高强冷轧双相钢DP980的焊接参数,为电阻点焊工艺参数优化提供参考。

1. 实验材料及方法

使用1.2 mm厚的超高强冷轧双相钢DP980钢板作为实验材料,化学成分和力学性能如表1表2所示。使用通过PLC控制的中频直流气动电阻点焊机和端面直径为6 mm的电极进行焊接,电极压力和保持时间恒定控制在3.6 kN和300 ms,焊接过程中保持焊接时间为400 ms不变,以步长0.1 kA逐步增加焊接电流进行焊接实验。汽车的结构性能很大程度上取决于点焊接头连接的力学性能,在电阻点焊研究中拉剪实验是检测点焊结构强度应用最多的手段[5],因此采用拉伸剪切实验来评价点焊接头的力学性能,每个焊接条件进行三个样品焊接,其中两个样品用于拉伸剪切实验,一个样品用于金相分析。准静态拉伸剪切实验样品根据GWS-5A标准制备,图1为试样搭接方式,图中试样尺寸LW分别为150 mm和50 mm,其中L方向与轧制平行。使用万能实验机进行拉伸剪切测试,并记录载荷位移曲线,从载荷位移曲线中提取峰值载荷并依据拉断试样的宏观形貌确定失效模式。使用光学显微镜观察点焊接头宏观结构并测量尺寸,使用扫描电子显微镜观察微观结构,使用显微硬度计测试点焊接头区域的硬度分布。


2. 实验结果与讨论

2.1 组织和硬度

超高强冷轧双相钢DP980典型的点焊接头宏观组织如图2所示。从图2可以看出,点焊接头由熔核区、热影响区和母材三个部分组成。

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