双相钢电阻点焊的电极磨损特性

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1、双相钢电阻点焊的电极磨损特性X.Q张G.L李Y.S张车身制造技术中心，机电工程学院，上海交通大学，上海200030，中国收到时间2006年3月17日；接收完成时间2006年10月31号；网上查询时间2006年12月19日摘要：热镀锌双相钢是适应汽车轻量化与安全要求的新开发钢，具有高强度和良好的抗腐蚀性。但焊接镀锌钢导致严重的不确定电极磨损，导致电极的寿命短和焊接质量不均匀。实验对焊接厚度0.8毫米强度600兆帕（dp600）镀锌双相钢的的伺服焊枪电极磨损的特点进行了研究。本特性的电极径向磨损和轴磨损与焊接强度dp600的未涂层钢电极进

2、行了比较。结果表明，当焊接dp600的未涂层钢时，更多的合金产品和电极变形产生使电极早期磨损阶段直径增加，其中较高的电极损耗率在这个阶段。较小的熔核形成加速了电极点蚀和电极磨损。爱思唯尔公司保留所有权利，2006年1简介600兆帕强度（dp600）的双相钢由于其强度高，耐腐蚀性好和冲压特征[1–3]，是广泛适用于汽车轻量化，强度高和安全要求高的新开发钢。电阻点焊主要焊接和组装汽车车身，但由于点焊镀锌钢会加速电极磨损和使电极寿命短故仍然是个问题[4]，对焊接质量有重大影响。由于dp600钢结构广泛应用于车身生产，所以需要研究其点焊电极磨

3、损规律，以支持其进一步在汽车车身生产上的使用。有许多因素会影响焊接质量，如电压波动，电极错位，这些因素如果不改变，会导致焊缝数量的增加，可以通过焊接控制器或机的维护来很好的控制[5]。但是，电极损耗是固有的，会导致焊缝数量的增加，改变了机械在电极和电表界面的热接触条件。尤其是点焊镀锌钢相比裸钢需要更多的电流和时间，锌外套是敏感的合金和铜电极棒，其中比较严重的电极磨损（电极直径扩大，长度减少和点蚀等。）[4,6]如焊接铝合金，造成电表接触面积增加和电极点蚀，它极大地影响电极表面的电流密度，发生较大的波动范围和电极寿命以及不确定的焊缝质量

4、[7]。为了方便研究点焊dp600时的电极磨损特性，首先建立确定的焊接实验参数，再对dp600和涂层钢在不同焊接数的轴向和径向磨损特性之间进行比较。2实验方法和步骤2.1实验设备和材料由OBARA公司生产的交流伺服焊枪被用来进行电极磨损试验。伺服焊枪在表1中列出其特性，与气动枪相比，伺服控制的伺服电机具有较高精度，降低了由于位置产生的对电极影响和更准确的电极压力控制，从而延长电极寿命[8]。机器人与伺服焊枪有六轴自由，最大负荷的机器人是200公斤，重复定位精确误差在±5um。伺服枪的上电极作为机器人的第七轴驱动，机器人伺服焊枪沿一预先

5、设计路线到达预定位置，然后焊接程序运行的控制器完成焊缝焊接。表一：伺服焊枪的主要参数功率最大电流焊接力最大行程扭矩110KW18KA5KN160mm17.5Nm表二：dp600的化学成分元素锰铬钼铝硅含量（%）1.400.210.050.020.4图1电极几何尺寸实验中所用的钢是0.8毫米厚度的dp600钢和它的化学成分见表2，电极面直径为5毫米的球形电极，其详细的尺寸如图1所示。2.2确定焊接叶焊接dp600应首先建立确定的焊接电极磨损试验参数。焊接参数对焊缝强度dp600的影响进行研究，如图2所示，焊接电流比焊缝强度和焊接时间在同

6、等条件下有更大的影响。dp600钢的焊接叶根据焊接电流和时间显示在图3，左极限焊缝是根据最大力的80%来确定的。焊缝叶将采取更严重的驱逐比确定深凹陷深度和焊缝强度。一般来说，压痕深度应不超过厚度片的30%，否则疲劳强度焊点不满足强度要求[9]。为了减少驱逐比对焊缝强度的影响，试验确定焊缝叶压痕深度约等于25%板厚则通过实验规定设计。确定右极限的强度约11KN，焊接参数的选择根据焊缝叶的深度来确定见表3。图2在焊接DP600时焊接电流和时间的影响图3DP600焊接叶电极磨损实验采取了不同的的焊接参数完成20毫米的间距焊缝来设计。拉伸剪切

7、试验在完成300个焊缝后每完成50个焊缝焊接的速度，或者以0.30毫米的剪切速度完成300个焊缝后每焊接100个焊缝的/剪切速度来设计。每个剪切试验有三个样本，记录最大剪切力为焊接强度，试验样本大小为100毫米，38毫米和38毫米·重叠区域。碳印记方法得到的电极表面条件和在不同焊接编码下的电极直径，在每一个剥离试验下进行按钮直径测量。电极寿命被定义为当焊缝强度下降到低于最大值的80%时的焊缝数。表3焊接参数dp600挤压循环时间10周焊接时间10周保持时间5周焊接力220公斤焊接电流10安焊接速度12点/分钟水流量8升/分钟图4在不同

8、焊接方法编号下碳印记电极3结果与讨论3.1dp600钢的焊接特点径向电极磨损使电极表面直径扩大，从而降低对电极表面的电流密度。当电流密度太低，达到合适的熔核尺寸，电极寿命结束。尤其是焊接dp600钢需要更多的电流和时间，