浅谈镀锌板搭接焊工艺参数优化
2018-01-02张涛
张涛
摘 要： 对马钢冷轧总厂2130单元2#重卷机组的镀锌板焊接问题进行了分析，针对镀锌板焊接给出了工艺参数设定的一般原则。
关键词： 镀锌板；焊接问题；工艺优化
1 前言
热浸镀锌板主要用于家电、建筑及汽车行业，以前主要应用于建筑行业，镀锌板具有优良的防腐蚀性能，随着人们对汽车质量品质要求越来越高，镀锌板大量应用于汽车行业[1]。目前，发达国家的镀锌板使用量已经占用钢总量的40%左右（热镀锌行业现状及展望）。由于钢铁大规模生产制造中不可避免存在缺陷，从镀锌线下线产品部分需安排上重卷机组进行修复、剔废等。为了提升马钢镀锌产品的质量，做到“零缺陷”交货，2015年12月，马钢股份冷轧总厂新增了一条重卷机组，重点生产高档家电面板及汽车外板。
2 搭接焊工作原理
搭接焊是电阻焊的一种，电阻焊是在带钢表面施加一定压力，同时让带钢通电，利用带钢本身电阻以及焊轮的电阻产生热量，使带钢熔化而结合在一起。搭接焊机具有使用成本低、生产效率高及操作简便等特点。电阻焊过程受到多种因素影响，如被焊接材料、电极压力、电极端面形状尺寸及焊接电流[2]等，本文通过对比试验研究了2130连退重卷机组搭接焊机针对镀锌板焊接过程的影响，进行了工艺参数优化，给出了镀锌板焊接参数设定的原则。
3 焊接参数优化前现状
由于镀锌板表面有一层锌皮，在焊接时电流过小会导致温度不够，熔合效果差，焊缝质量不良，生产过程中带钢容易在焊缝处断裂，造成生产线停机；焊接电流过大，容易使基板穿透，甚至出现爆炸现象，同时焊轮表面粘锌严重，必须进行离线修磨，大大降低了生产效率。
为了降低带钢断裂风险，确保现场正常生产，实际焊接时，现场操作人员往往有意将焊接电流参数按照上限设置。焊接参数优化前，连续生产几卷镀锌板后，焊轮表面粘锌严重，即使在线修磨也难以维持生产，必须进行离线修磨。
4 试验材料及方法
4.1 试验材料
试验材料为马钢冷轧总厂镀锌机组生产的0.6mm厚度DC54D，带钢状态为镀锌下线卷。
4.2 试验方法
在线使用上海宝焊焊机进行焊接试验，焊接完成后对焊缝进行杯凸试验及金相组织分析，焊接工艺参数如表2所示
5 实验结果与分析
5.1 杯凸实验结果
由于带钢厚度较薄，在杯凸实验中，焊缝变形较为严重，根据现场实际情况来看，除试验1及试验6焊缝达不到现场要求外，其余杯凸实验均合格。分析认为：对试验1，由于焊接电流较小，焊缝处带钢温度较低，不能使带钢有效熔化结合在一起；对试验6，虽然焊接电流相对较小，由于焊接速度较快，焊缝处单位面积上产生的有效热量较低，同样造成焊缝处不能有效焊合，导致焊接质量不佳；
5.2 金相分析结果
从实际金相组织照片可以得出，试验1、3、4、5对应的焊缝越来越模糊，试验1能够看出存在明显的焊缝组织，试验5基本看不出焊缝组织，分析认为：主要是由于试验1，焊接电流较小，焊缝处温度较低，在焊接完成后，带钢不能有效焊合，张武[3]在他的研究中也有类似分析。从金相组织照片中能看出存在明显的类似裂纹缺陷，这与5.1中的杯凸试验结果相一致。分析试验4及试验5的金相组织照片可以得出：试验5的焊缝组织优于试验4，主要原因是由于，试验4的焊接速度较慢，带钢单位面积产生的热量较多，导致带钢表面的锌层附着在焊轮表面，反而影响带钢焊接，相比于试验4，试验5焊接速度较快，焊轮表面不容易粘锌，对整个焊缝处焊接较为有利，焊接完成后的焊缝组织较为均匀，焊接效果良好。
5.3 焊接后焊轮表面粘锌结果
从现场焊接后焊轮表面情况可以看出，试验3对应焊轮表面粘锌最为严重，试验5焊接后焊轮表面状况最佳，主要原因是试验3对应的焊接电流最高，导致焊接温度较高，锌层熔化，完全粘结在焊轮表面，难以去除；试验5，虽然带钢表面锌层也存在熔化现象，但由于焊轮移动速度较快，熔化的锌层在焊轮表面粘结较少，焊后焊轮表面质量较好。
从上述试验结果分析来看，镀锌板焊接不可避免存在困难，必须在综合考虑各项结果后，选择最佳的工艺参数，对于试验钢种，焊接电流14m/min，焊接电流11000A为最佳参数，对其他镀锌板焊接，在焊接电流适当的情况下，尽量提高焊接速度，能有效减少焊轮表面粘锌。
6 结语
通过调对影响焊接质量的2个关键工艺参数进行对比试验，给出了镀锌板焊接工艺参数的设定原则，大大提高了焊接質量，同时减少了带钢表面的粘锌，减少了焊轮离线修磨次数，降低了焊机备件成本，保证了生产的连续性，提升了马钢品牌形象。由于影响带钢焊接质量的因素较多，本文只是就焊接电流及焊接速度进行试验分析，后续仍需进一步开展工艺研究。
参考文献
[1]邹桂明.国内热镀锌钢板镀层发展方向.四川冶金.2003，10.
[2]赵玉辉，万一群，郑均干.窄搭接焊接工艺介绍[J].梅山科技，2012，4；8-10.
[3]张武.高强度双相钢窄搭接电阻焊焊接接头失效分析[J].焊接.2015，3.
