DC01与WHT700T异种汽车用钢高速电阻缝焊研究

2014-06-26黄治军曾冰林

武汉工程职业技术学院学报 2014年3期

黄治军曾冰林陈宇

(1.武汉钢铁(集团)公司研究院湖北武汉：430080；2.武钢冷轧总厂湖北武汉：430080)

0 引言

汽车轻量化要求使用高强度钢，相变诱发塑性钢(TRIP钢)及双相钢(DP钢)因其具有优良的强塑性而备受青睐。两种钢可以采用相同化学成分的冷轧钢经不同的工艺轧制而成。用于生产TRIP钢和DP钢的冷轧原板也是需要焊接的，后者发生在轧制时进行连续退火处理前、为了实现连续生产而进行的钢卷与钢卷的连接。电阻缝焊是连接方式之一。其焊接原理是将两块材料(带钢)搭接，通以适当的电流，在材料自身的电阻、材料间及材料与电极间接触部分的集中电阻上产生热量，最终熔化而焊接起来。电阻缝焊的主要参数有焊接电流、焊接时间及焊轮压力。

在实际生产中，无论是钢的生产还是汽车焊接制造，都存在将不同强度钢进行电阻缝焊的需求。如钢卷生产时，不同强度级别的钢卷可能会排在一起进行连续生产；汽车生产时，不同强度钢板制成的部件需要焊接在一起。随着钢的强度不断提高，焊接性能呈下降趋势，但是如果将高强钢与较低强度钢进行搭配焊接，接头性能将优于高强钢同质焊。合格的焊缝应该表面平滑，且具有相应的力学性能，具体要求根据应用情况而定。本文研究的较低强度钢与高强钢异种钢电阻缝焊的焊接性能将对生产和应用有一定的指导作用。

1 试验条件

试验钢为1.5mm规格WHT700T钢及1.8mm规格DC01钢，化学成分如表1所示。

表1 试验钢的化学成分

DC01试验钢力学性能如表2所示，WHT700T钢样的抗拉强度则达到700MPa以上。

表2 试验钢的力学性能

进行了WHT700T与DC01异种钢的电阻缝焊试验。焊接及检验过程：卷端剪切→搭边→电阻缝焊→滚压→高温气体退火→焊缝试样边剪→杯突试验

焊接工艺参数如表3所示，传统电阻缝焊相比[1]，它具有大电流、高焊速及高焊轮压力的特点。

表3 焊接工艺参数

2 试验结果及分析

焊接完毕后，检查了焊缝外观并进行杯突试验。焊缝成形良好，没有发生飞溅挤出、裂纹及缩/气孔等缺陷，外观如图1(a)；杯突试验全部合格。

取接头横截面，进行镶样、磨样及抛光，采用3%硝酸酒精浸蚀，在光学显微镜下分析。各区组织图1(b～f)所示。从图1(b)可以看出，异种材质钢电阻缝焊时，接头有四个区域：两材料受热后再结晶(少部分为近熔化状态)区域，在本文中称为焊缝。其以中间两试样的结合部位为中心，形状较为规则，试样中的显微形态有一定改变，没有母材显微形态的痕迹。但即使在近熔化状态，两种材料似乎也没有发生混合，因为可以看到明显的界线；再就是各自的高温且已形变的热影响区，母材中的带状组织在WHT700T一侧(较薄、较暗侧)仍有明显的痕迹，在DC01一侧过热区组织则有明显的长大。焊接接头显示出明显的高温压合组织。

从图1(b～f)可以看出，DC01A钢由于含碳量低、无合金元素，其焊缝及热影响区产生的都是铁素体+少量珠光体，不过热影响区铁素体组织变粗。WHT700T钢由于含碳量及合金元素均较高，其焊缝及热影响区产生的都是贝氏体组织。