汽车制造中镀锌钢板的点焊.doc

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1、汽车制造业中镀锌钢板的点焊工艺----镀锌钢板电阻点焊工艺正在接受汽车业及其他工业日益发展的挑战1引言通常来说，金属制造特别是汽车制造中采用的薄板焊接的典型廉价工艺就是电阻点焊（见图1）。一般每辆客车有3000〜4000个焊点。若将总的费用包括固定设备、电极的损耗与维修等加起来，则每个焊点大概5美分左右。所以，采用点焊工艺组装一台现代化的钢板结构白皮车身所需150〜200美元。与整车的生产总成本相比，这是十分经济合理的。尽管如此,对点焊的要求还在不断提高，主要因为汽车行业在应用镀锌钢板电镀板提高汽车的耐蚀性的要求。经过镀有锌层的铝脱氧镇静拉延（

2、AKDQ）钢板，其焊接性能与“裸露的”或无镀层的同种钢板相比截然不同。在不久的将来，汽车制造会产生更多的合成物,正如汽车厂努力应用更多的中强钢、高强钢，从而减轻车身重量，改善动力经济性能。ELECTRICALRESISTANCE图1电阻点焊过程2镀锌钢板的种类这里有一张北美汽车工业中常用的，不同种类镀锌层的对照表。（见表1）这些锌或锌合金是被用于薄板的热浸镀锌或电镀。表1北美汽车业中使用的主要镀层镀层工艺镀层成分镀层名称镀层重量(g/m2)镀层厚度(m)热浸镀锌Zn镀锌60-1208〜17Zn-Fe扩散镀锌40〜706〜10电镀Zn电镀锌60〜

3、908〜13Zn-Ni电镀锌银20〜503〜7自从上世纪60年代，热镀锌(HDG-Zn)钢板在汽车制造业中被首次运用以来,这些钢板在随后的几年间取得了长足的进步。这种发展成果是如此的引人注目，事实上，直到今天，它仍被用于表层镶嵌材料。但在一般情况下还仅限于封闭或半封闭的部分，例如平底锅就是一个典型的例子。大约十年前，热镀锌铁合金(IIDG-ZnFe),技术才被首次大量地用于汽车制造行业。如今，这些热镀锌铁合金钢板不仅可用于许多封闭的零部件，而且也可以用在像挡泥板这样的开方式零部件上。在过去的六年间，美国建成了数条电镀锌钢板生产线，因为人们在选择

4、开放式零部件时更青睐使用电镀锌(EG-Zn)钢板。然而电镀锌礫(EG-ZnNi)虽然也可同时适用于开放式或封闭式的场合，但在当时却远比其它镀层钢板用得少。3汽车制造中如何来选择镀锌钢板对于许多的汽车制造厂而言，如何选择镀层钢板的种类是一个复杂而关键的问题。这包括是否有足够的防腐能力，综合考虑其“可制造性”，如外形、连接性、图案、成本及镀层的实用性等。另外还有一点对选择何种镀层钢板起着决定性的作用，那就是要从整车的总体防腐能力来考虑。事实上不同的汽车制造商选择不同的镀层钢板。现如今，在全美最大的三家汽车制造商中，两家私人工厂选用热镀锌(HDG-Z

5、n)钢板和电镀锌(EG-Zn)钢板，而另一家国有企业则选用扩散镀锌钢板。即使是在美的外国汽车制造公司也会选用不同的镀层钢板材料。在上述的汽车制造商中，扩散镀锌钢板的应用最为广泛,其次是电镀锌银钢板，而最不常用的要算是电镀锌钢板了。4镀锌钢板与非镀锌（普通）钢板的焊接比较点焊成形与焊接行为一般与组成点焊系统的各因素及其交互作用直接相关（图2）o由于镀层钢板的物理性能、电性能及其它本质特性都不同于低碳钢，因此镀锌钢板与普通钢板的焊接成形和焊接过程截然不同（图3）o其中的两个最关键的不同点表现在：第一，在焊接镀锌钢板时，焊接电流要增加（图4）,有时焊

6、接时间还要延长；第二，镀锌钢板焊接时使用的铜合金电极磨损加速。因此，如果要保持较高的焊接质量，那相比于焊接规范较宽泛的普通低碳钢来说，在焊接镀锌钢板时，就要更加精确的控制各项焊接参数。图2电阻电焊系统关键因素图3焊点形成及长大过程（0.8mmAKDQ钢板）图4镀锌钢板相对于普通钢板的电流增加量5电极与镀层的相互影响由于镀层与电极间会产牛合金反应，在镀锌钢板的点焊过程中，电极有着至关重要的作用。多次重复焊接后，电极逐渐磨损一一端面直径扩大，电极表面还会产生坑蚀现彖。不同的镀层与屯极反应程度不同，导致不同速度的电极磨损（图5）,其磨损已经确认与镀层

7、的熔点、电阻及焊接电流有关。一般来说，电镀锌银镀层的焊接电极磨损最慢，其次是扩散镀锌与电镀锌层，热浸镀锌层引起的电极磨损最为严重。因此，随着镀层从热浸镀锌到扩散镀锌的转变，电极维修与更换的次数也大大减少。当前，研究的重点是使用热浸镀锌板时焊接电极的加速磨损。据推测，产生电极有害磨损的根源在于热浸镀锌层中的铝含量，其通常都在0.2%〜0.4%左右，问题是为了强化镀层与钢板之间的结合，目前还必须有意识地加入铝元素。钢铁公司的研究人员正在探讨在热浸过程中采取可能的调整方法来改善镀锌材料的焊接性，同时又不降低其他性能。在汽车制造厂，焊工们都喜欢用电镀锌

8、板，而不太用热浸镀锌板，但从材料费用的角度来说，用户又大都偏爱价格低廉的热浸镀锌板。显然，汽车制造商希望得到的是具备与电镀锌板焊接性能相当的热浸镀锌材