镀锌板焊接电极失效原因分析及改进
来源:    发布时间: 2018-10-30 15:28   41 次浏览   大小:  16px  14px  12px
  随着现代汽车工业的发展,为了提高使用寿命,车身通常采用耐腐蚀性能较好的镀层钢板,尤其以镀锌钢板的使用量为最大,镀锌板已经在越来越多的汽车零部件上得到应用[1-4]。由于镀锌板的大量应用,汽车零部件最常规的组装方法——焊接,也带来了新的技
  随着现代汽车工业的发展,为了提高使用寿命,车身通常采用耐腐蚀性能较好的镀层钢板,尤其以镀锌钢板的使用量为最大,镀锌板已经在越来越多的汽车零部件上得到应用[1-4]。由于镀锌板的大量应用,汽车零部件最常规的组装方法——焊接,也带来了新的技术问题,汽车焊接主要采用电阻焊焊接。目前国内汽车厂使用的焊接镀锌板电极材料一般为铬锆铜,铬锆铜在焊接低碳钢时具有很好的可靠性。但焊接镀锌板时,由于铜和锌在高温情况下发生冶金结合,生成锌黄铜,从而出现电极粘连镀锌板的情况,严重影响产品的焊接质量,减少了电极的使用寿命,频繁的更换电极,降低了生产效率。
  1 镀锌板点焊电极使用条件及失效现象
  电阻焊在汽车焊接上广泛应用,电阻焊的焊接原理是利用在电极之间通过大电流而产生大量热量,使钢板在电极压力下形成焊核,从而达到联接钢板的目的。
  镀锌板焊接过程是个复杂的物理及化学变化的过程,其中最典型的化学变化就是锌与铜结合产生了黄铜。由于镀锌板上的锌溶点较低,焊接加热时,锌会首先熔化析出与电极表面的铜结合产生黄铜,黏附在电极表面,导致电极导电率下降,因此黄铜的存在会直接影响到下一次焊接的效果,同时铬是锌与铜发生化学反应产成黄铜的催化剂。用含铬这种元素的铜合金来制作电极,在冷轧钢板的焊接过程中,可以增加电极的硬度,减少修磨次数,从而提高电极的使用寿命,但是在进行镀锌板的焊接时,却会在焊接过程中产生黄铜,导致电极和镀锌板容易发生粘连,增加修磨次数。由此可见,铬锆铜对于镀锌板焊接来说反而不是一种理想的电极材料。
  对于目前使用铬锆铜作为电极材料焊接镀锌板,电极失效主要有3个方面:首先电极变软,出现蘑菇头状,如图2所示,使电极使用寿命变短,影响焊接质量;其次,焊接过程中出现“炸枪”,火花过大,焊点质量差,出现毛边、飞刺;最后,出现焊接工件与电极粘连现象,导致电极烧蚀,如图3所示,工件虚焊、电极脱落,严重影响焊接质量和生产效率。
  2 失效原因分析
  2.1 软化
  汽车电阻焊焊接过程是高温冶金过程,电极的不同位置,温度有所不同。由于在焊接时温度很高,在导致钢板软化产生塑性变形的同时,也会使电极发生软化,因此会使电极的形状发生变化,受压力影响,出现蘑菇头状。不同材料的软化温度不尽相同,这是材料的物理特性决定的,对于目汽车焊接使用的铬锆铜电极材料,软化温度最高不超过550℃,然而对于焊接需要,电极需要抵抗大约900℃的温度。所以出现电极软化,蘑菇头状失效,是电阻焊电极材料作为焊接消耗品的最主要的失效现象,工作人员也通过各种方法来尽量减慢这种失效现象。对于镀锌板焊接,为了缓解电极与镀锌板的粘连,往往通过加大电流的方式来击穿镀锌板的锌层,从而导致铬锆铜电极材料在焊接镀锌板时出现蘑菇头失效的现象更为严重,使用寿命更短。http://www.cqslwzyxgs.com