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CN107138837A - 一种碳当量大于0.5的高强度带钢的搭接电阻焊方法 - Google Patents

一种碳当量大于0.5的高强度带钢的搭接电阻焊方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳当量大于0.5的高强度带钢的搭接电阻焊方法，所述方法包括以下步骤：在窄搭接电阻焊机上对高强钢板进行焊接；待焊接完成后，进入焊后热处理工艺；所述高强度带钢的主要化学成分及重量百分比为：C≤0.30％；Si≤0.80％；Mn≤1.50％；P≤0.035％；S≤0.030％，余量为Fe及其他微量元素；所述高强度带钢的轧硬卷的抗拉强度Rm≥800MPa。采用自动电阻焊接工艺对带钢进行连接并配合以焊后热处理，从而消除焊接残余应力、改善焊缝组织，以保证高强钢板产品的连续稳定生产。

Description

一种碳当量大于0.5的高强度带钢的搭接电阻焊方法
技术领域
本发明属于金属材料焊接领域，具体涉及一种碳当量大于0.5的高强度带钢的搭接电阻焊方法。
背景技术
随着汽车工业的发展，世界各国对汽车的安全、节能和排放的要求越来越苛刻，采用超高强度钢既可减轻汽车重量、实现节能和减排，又可提高汽车的安全性。为兼顾轻量化与碰撞安全性，高强钢板应运而生，为适应这种发展需要，国内外钢铁业已陆续完成多种高强钢的开发，其市场需求正逐步扩大。但随着高强钢需求的增长，因其合金成分中较高的碳当量、脆硬元素占比及轧硬卷强度使其在生产过程中带钢的连接性能较难得到保证，裂纹敏感性较大且焊缝区熔合不充分，增大了焊缝断带的风险。
对于高强带钢的窄搭接电阻焊，由于其特殊的合金成分设计，当焊接线能量较低时，焊缝内部容易产生熔合不充分现象，使焊接接头性能恶化；当焊接线能量较高时，会引起焊接飞溅以及产生较差的表面质量，直接影响焊轮的寿命和工作辊的辊耗。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种碳当量大于0.5的高强度带钢的搭接电阻焊方法，采用自动电阻焊接工艺对带钢进行连接并配合以焊后热处理，从而消除焊接残余应力、改善焊缝组织，以保证高强钢板产品的连续稳定生产。
本发明采取的技术方案为：
一种碳当量大于0.5的高强度带钢的搭接电阻焊方法，所述方法包括以下步骤：
(1)在窄搭接电阻焊机上对高强钢板进行焊接；
(2)待焊接完成后，进入焊后热处理工艺；
所述高强度带钢的主要化学成分及重量百分比为：C≤0.30％；Si≤0.80％；Mn≤1.50％；P≤0.035％；S≤0.030％，余量为Fe及其他微量元素。
所述高强度带钢的轧硬卷的抗拉强度Rm≥800MPa。
窄搭接电阻焊指的是搭接宽度小于焊轮宽度。
所述步骤(1)中，为使搭接面具有足够电流密度，需保证焊接电流范围为23-25KA；电极压力控制范围为15～17KN。
所述步骤(1)中，为降低较厚规格高强带钢刚度，利于带钢搭接面结合紧密，焊接速度范围为8～10m/min。
所述步骤(1)中，为增加搭接面电流密度并使搭接面受压充分，操作侧搭接量范围为0.9～1.1mm，传动侧搭接量为2.0～2.3mm。
为防止由碾压轮压力过大而产生的搭接面边部裂纹，焊后对搭接部分施加的焊缝碾压范围为17～19KN。
所述步骤(2)中，采用燃气作为可燃气体。
所述步骤(2)中，为降低焊接接头热应力和脆性，焊后热处理温度加热至780℃，点火至熄火时间35～45S。
进一步地，焊后热处理采用焊缝退火装置，焊缝退火装置有红外对中装置，可对焊缝与退火火焰自动对中。
进一步地，所述方法还包括焊后热处理完成后即进入月牙剪，对焊接接头杯突性能进行检测。
采用此方法连接1.8mm厚热成形钢板，其碳当量为0.52，拉伸试验断裂在母材，杯突试验未在搭接面剥离，反弯性能与母材相当，且表面质量良好。
本发明中碳当量的计算公式为：CE＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Si+Ni+Cu)/15(％)。
本发明公开的一种碳当量大于0.5的高强钢板的窄搭接电阻焊方法，主要适用于无在线退火功能的窄搭接电阻焊设备机组中，且设备紧凑无预留空间，使增加感应加热等退火热备困难的情况，经济可靠便于控制。
与现有技术相比，本发明具备以下优点：
1.采用本发明提供的搭接电阻焊工艺，可用于同等厚度和强度级别带钢的搭接电阻焊；
2.采用该焊接方法焊接冷轧高强钢板，使其带钢焊接接头韧性及表面质量良好，保证带钢的正常生产同时降低轮耗；
3.保证了高强钢板窄搭接电阻焊接头性能、降低断带风险的方法；
4.解决了在无机械及电气硬件改动的情况下，通过单一增加PLC程序及相应人机界面的改造来实现窄搭接焊机增加焊后退火功能；
附图说明
图1为实施例1得到的搭接后的钢板的冷弯性能测试结果；
图2为实施例1得到的搭接后的钢板的杯突性能测试结果；
图3为实施例1得到的搭接后的钢板的焊接接头横截面的宏观观察(a)和焊缝组织(b)；
图4为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
一种大于0.5的高强度带钢的搭接电阻焊方法，所述方法包括以下步骤：
(1)在窄搭接电阻焊机上对高强钢板进行焊接；
其参数控制如下：焊接电流范围为23-25KA；电极压力控制范围为15～17KN，焊接速度范围为8～10m/min。操作侧搭接量范围为0.9～1.1mm，传动侧搭接量为2.0～2.3mm。焊后对搭接部分施加的焊缝碾压范围为17～19KN。
(2)待焊接完成后，进入焊后热处理工艺；
待焊接完成后即进入焊缝退火装置，焊缝退火装置有红外对中装置，可对焊缝与退火火焰自动对中；打开焊缝退火装置电源，启动点火器，采用燃气作为可燃气体，在紫外线火焰监测器检测下使得焊缝温度达到780℃；同时要求从点火至熄火时间T≥35S；
(3)待焊后热处理完成后即进入月牙剪，对焊接接头杯突性能进行检测。所述高强度带钢的主要化学成分及重量百分比为：C≤0.30％；Si≤0.50％；Mn≤1.50％；P≤0.030％；S≤0.010％。余量为Fe及其他微量元素。
所述高强度带钢的轧硬卷的抗拉强度Rm≥800MPa。
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种碳当量为0.52的1.8mm厚热成形钢板的搭接电阻焊方法，所述热成形钢板的化学成分及重量百分比为：C≤0.30％；Si≤0.50％；Mn≤1.50％；P≤0.030％；S≤0.010％；Cr≤0.50％；B≤0.005％；余量为Fe及其他微量元素；其轧硬卷的抗拉强度Rm为1000MPa。
所述方法包括以下步骤：
(1)在窄搭接电阻焊机上对高强钢板进行焊接；
其参数控制如下：焊接电流为25KA；电极压力为16KN，焊接速度为10m/min。操作侧搭接量为0.9mm，传动侧搭接量为2.1mm。焊后对搭接部分施加的焊缝碾压为19KN。
(2)待焊接完成后，进入焊后热处理工艺；
待焊接完成后即进入焊缝退火装置，焊缝退火装置有红外对中装置，可对焊缝与退火火焰自动对中；打开焊缝退火装置电源，启动点火器，采用燃气作为可燃气体，在紫外线火焰监测器检测下使得焊缝温度达到780℃；同时要求从点火至熄火时间为35S；
(3)待焊后热处理完成后即进入月牙剪，对焊接接头杯突性能进行检测。
对本实施例搭接后的钢板进行测试，拉伸试验断裂在母材，杯突试验未在搭接面剥离，反弯性能与母材相当，且表面质量良好，如图1、图2所示。
在焊缝处未发现熔合不充分现象，且焊缝内部组织均匀，如图3所示。
并在后续生产过程中未出现断带事故。
实施例2
一种碳当量为0.58的1.8mm厚1000MPa级马氏体双相钢板的搭接电阻焊方法，所述热成形钢板的化学成分及重量百分比为：C≤0.25％；Si≤0.80％；Mn≤0.80％；P≤0.035％；S≤0.030％；Alt≥0.020％。余量为Fe及其他微量元素；其轧硬卷的抗拉强度Rm为1400MPa。
所述方法包括以下步骤：
(1)在窄搭接电阻焊机上对高强钢板进行焊接；
其参数控制如下：焊接电流为23KA；电极压力控制为17KN，焊接速度为9m/min。操作侧搭接量为1.1mm，传动侧搭接量为2.2mm。焊后对搭接部分施加的焊缝碾压力为19KN。
(2)待焊接完成后，进入焊后热处理工艺；
待焊接完成后即进入焊缝退火装置，焊缝退火装置有红外对中装置，可对焊缝与退火火焰自动对中；打开焊缝退火装置电源，启动点火器，采用燃气作为可燃气体，在紫外线火焰监测器检测下使得焊缝温度达到780℃；同时要求从点火至熄火时间为45S；
(3)待焊后热处理完成后即进入月牙剪，对焊接接头杯突性能进行检测。
对本实施例搭接后的钢板进行测试，拉伸试验断裂在母材，杯突试验未在搭接面剥离，反弯性能与母材相当，且表面质量良好。
在焊缝处未发现熔合不充分现象，且焊缝内部组织均匀。
并在后续生产过程中未出现断带事故。
实施例3
一种碳当量为0.52的2mm厚热成形钢板的搭接电阻焊方法，所述热成形钢板的化学成分及重量百分比为：C≤0.30％；Si≤0.50％；Mn≤1.50％；P≤0.030％；S≤0.010％；Cr≤0.50％；B≤0.005％；余量为Fe及其他微量元素。其轧硬卷的抗拉强度Rm为1000MPa。
所述方法包括以下步骤：
(1)在窄搭接电阻焊机上对高强钢板进行焊接；
其参数控制如下：焊接电流范围为24KA；电极压力控制范围为17KN，焊接速度范围为8m/min。操作侧搭接量范围为1.1mm，传动侧搭接量为2.3mm。焊后对搭接部分施加的焊缝碾压范围为19KN。
(2)待焊接完成后，进入焊后热处理工艺；
待焊接完成后即进入焊缝退火装置，焊缝退火装置有红外对中装置，可对焊缝与退火火焰自动对中；打开焊缝退火装置电源，启动点火器，采用燃气作为可燃气体，在紫外线火焰监测器检测下使得焊缝温度达到780℃；同时要求从点火至熄火时间为40S；
(3)待焊后热处理完成后即进入月牙剪，对焊接接头杯突性能进行检测。
对本实施例搭接后的钢板进行测试，拉伸试验断裂在母材，杯突试验未在搭接面剥离，反弯性能与母材相当，且表面质量良好。
在焊缝处未发现熔合不充分现象，且焊缝内部组织均匀。
并在后续生产过程中未出现断带事故。
上述参照实施例对一种碳当量大于0.5的高强度带钢的搭接电阻焊方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碳当量大于0.5的高强度带钢的搭接电阻焊方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)在窄搭接电阻焊机上对高强钢板进行焊接；
(2)待焊接完成后，进入焊后热处理工艺；
所述高强度带钢的主要化学成分及重量百分比为：C≤0.30％；Si≤0.80％；Mn≤1.50％；P≤0.035％；S≤0.030％，余量为Fe及其他微量元素；
所述高强度带钢的轧硬卷的抗拉强度Rm≥800MPa。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，焊接电流范围为23-25KA；电极压力控制范围为15～17KN。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，焊接速度范围为8～10m/min。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，操作侧搭接量范围为0.9～1.1mm，传动侧搭接量为2.0～2.3mm。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，焊后对搭接部分施加的焊缝碾压范围为17～19KN。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，采用燃气作为可燃气体。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，焊后热处理温度加热至780℃，点火至熄火时间35～45S。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的方法，其特征在于，焊后热处理采用焊缝退火装置，焊缝退火装置有红外对中装置，可对焊缝与退火火焰自动对中。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括焊后热处理完成后即进入月牙剪，对焊接接头杯突性能进行检测。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用此方法连接1.8mm厚热成形钢板，其碳当量为0.52，拉伸试验断裂在母材，杯突试验未在搭接面剥离，反弯性能与母材相当，且表面质量良好。
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