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基于脈沖電流電阻點焊工藝的超高強度鋼板焊縫強度研究

抗拉強度達到980MPa的先進高強度鋼或具有更高抗拉強度級別的鋼材已經(jīng)被廣泛應用到車身上，用來減輕質(zhì)量和提高剛度。先進高強度鋼多使用電阻點焊連接，焊接接頭強度對車身的可靠性至關重要。與傳統(tǒng)的中碳鋼相比，先進高強度鋼點焊形成的焊縫具有較高的剪切強度，但是焊點的抗拉強度較差。因而，使用先進高強度鋼之前需要對其進行處理，以提高其抗拉強度。過去采用回火方法來提高焊點的抗拉強度。回火方法是通過再加熱軟化焊核以改善焊核的韌性。但這種方法會使焊點的剪切強度降低，且在車身焊縫上采用回火方法十分困難。對此，本文給出一種帶有脈沖電流的電阻點焊方法，該方法使短時高電流通過焊縫，在不影響剪切強度的條件下可提高焊接處的抗拉強度，同時對該種焊接方式下的焊點破壞形式進行了分析。

試驗研究分別選擇兩塊厚1.6mm、抗拉強度980MPa的先進高強度鋼板和兩塊厚度同樣為1.6mm、抗拉強度1180MPa的先進高強度鋼板。采用單相交流電伺服焊槍進行焊接，電極材料為銅鉻合金，焊槍尖端直徑為6mm，電極施加在板材上的預緊力為4.41kN，預緊時間為0.02s。焊接時先、后通過兩種不同的電流：先通過脈沖電流大小為6.5kA，通過焊縫20次；后通過脈沖電流大小為26.9kA，只通過焊縫1次。試驗設立對照組，采用回火方法進行處理。之后，對獲得的焊接樣本進行拉伸和剪切強度試驗，并利用掃描電子顯微鏡對斷面進行破壞形式分析。試驗結果顯示：采用具有脈沖電流的電阻點焊方法，可將焊點的抗拉強度從回火方法的7.2kN提高至10kN。產(chǎn)生這一結果的原因是由于脈沖電流降低了焊點處P元素分布不均勻的現(xiàn)象，因此改善了焊點的韌性。第一次通過的脈沖電流所形成的焊核直徑為4.5～5.2mm；第二次通過的脈沖電流將焊核直徑的下限降低至4.4mm。破壞形式由焊縫表面脆性斷裂引起的界面破壞，變化為由熱影響區(qū)塑形變形引起的焊核破壞。

Koichi Taniguchi et al. SAE 2015-01-0705.

編譯：李臣