本發(fā)明涉及超強(qiáng)熱成型鋼，特別是一種含超強(qiáng)熱成型鋼板匹配的電阻點(diǎn)焊方法。尤其是待焊材料中包含抗拉強(qiáng)度在1500mpa以上熱成型鋼板的情況下，可獲得適當(dāng)大小熔核的焊接接頭和與之對應(yīng)的較大范圍的焊接電流和較優(yōu)的接頭性能。

　　背景技術(shù)：

　　熱成型鋼(presshardenedsteel，phs)的開發(fā)和應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化、提高汽車安全最重要的輕量化材料之一，被廣泛用于生產(chǎn)汽車的前/后保險(xiǎn)杠、b柱、a/b/c柱和門檻的加強(qiáng)板、中通道、車門防撞梁、車頂側(cè)梁等重要結(jié)構(gòu)件，如抗拉強(qiáng)度高于1500mpa的phs1500、phs1800和phs2000等。然而，高電阻和高熱導(dǎo)率的特性使焊接過程中phs經(jīng)歷著“快熱”和“快冷”的過程，焊接時(shí)極易發(fā)生飛濺和熱影響區(qū)明顯軟化，接頭強(qiáng)度低(拉剪強(qiáng)度通常低于16kn)、韌性差；此外，采用低成本和易于自動(dòng)化的電阻點(diǎn)焊工藝時(shí)，phs的焊接工藝窗口極窄(通常小于0.5ka，實(shí)際生產(chǎn)需大于1ka)，無法滿足生產(chǎn)需求。

　　經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)：

　　專利1“一種1800mpa級超高強(qiáng)度熱成形鋼板電阻點(diǎn)焊工藝”(公開號(hào)：cn110548976a)在超高強(qiáng)熱成形鋼板間獲得了連接較好的點(diǎn)焊接頭，但其工藝必須經(jīng)過板材待焊表面酸洗、氧化層打磨、丙酮清洗和焊接等過程，工藝復(fù)雜、周期長，難以滿足汽車行業(yè)大批量、快節(jié)拍的生產(chǎn)要求；

　　專利2“接頭強(qiáng)度優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼板的點(diǎn)焊方法”(專利號(hào)：cn104661784b)通過嚴(yán)格調(diào)控雙段脈沖間的電流大小獲得了抗拉強(qiáng)度在780～1850mpa高強(qiáng)鋼間的可靠焊接，但其待焊板材的抗拉強(qiáng)度低于1850mpa，無法解決抗拉強(qiáng)度大于1850mpa熱成型鋼板的焊接；

　　專利3“電阻點(diǎn)焊方法”(專利號(hào)：cn105792977b)和“電阻點(diǎn)焊方法”(公開號(hào)：cn107848061a)分別通過嚴(yán)格協(xié)調(diào)控制不同焊接階段電流的幅值和焊接壓力的幅值來實(shí)現(xiàn)板材的連接，前者需依據(jù)板厚來確定施加電流的時(shí)刻，后者則需在焊接脈沖施加期間改變焊接壓力，其電流開始施加和改變壓力的時(shí)刻難以精準(zhǔn)控制，且需采用逐漸減小脈沖電流，限制了該方法的廣泛應(yīng)用。

　　技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

　　為克服上述專利的不足，本發(fā)明提出一種含超強(qiáng)熱成型鋼板匹配的電阻點(diǎn)焊方法，該方法，在不產(chǎn)生明顯焊接缺陷的基礎(chǔ)上，獲得適當(dāng)大小的接頭熔核直徑和與之對應(yīng)的較大范圍的焊接電流和較優(yōu)的接頭性能；與已有方法相比，該方法在含抗拉強(qiáng)度1500mpa以上熱成型鋼的板材匹配焊接中適用性更強(qiáng)，既適用于雙層板焊接，也適用于多層板焊接，既可焊接同種熱成型鋼，也可焊接不同熱成型鋼，還可焊接熱成型鋼與其它冷軋鋼板的匹配。

　　本發(fā)明的技術(shù)解決方案以下：

　　一種含超強(qiáng)熱成型鋼板匹配的電阻點(diǎn)焊方法，即用于含抗拉強(qiáng)度在1500mpa以上超強(qiáng)熱成型鋼的電阻點(diǎn)焊方法，其特點(diǎn)在于該方法包括下列步驟：

　　1)在采用單脈沖焊接超高強(qiáng)熱成型鋼匹配的基礎(chǔ)上找出對應(yīng)匹配的臨界飛濺電流i0；

　　2)依據(jù)待焊匹配的鋼板數(shù)量j來確定焊接脈沖參數(shù)，j為2以上的整數(shù)：

　　①按n≥j-1確定焊接脈沖數(shù)量n，n為整數(shù)；

　　②確定焊接脈沖中第一個(gè)脈沖電流的幅值iw1，計(jì)算式為iw1＝(0.7～0.9)×i0，其余脈沖(若為多脈沖)的電流幅值依據(jù)板材表面狀態(tài)確定；

　　③確定預(yù)熱脈沖的電流幅值ip和回火脈沖的電流幅值it，計(jì)算式為：

　　ip＝(0.1～0.8)iw1，

　　it＝(0.3～1)iwn；

　　預(yù)熱脈沖時(shí)長tp和回火脈沖時(shí)長tt可與焊接單脈沖時(shí)長tw相同，也可不同，推薦取tp＝tt＝tw，且三者均不超過500ms但不小于20ms；

　　④確定預(yù)熱后冷卻時(shí)長tc0、各脈沖間的冷卻時(shí)長tc1、tc2、……、tcn和焊后保壓時(shí)長th，其中tc0、tc1、tc2、……、tcn均不超過60ms，th＝(8～15)×min(tc0,tc1,tc2……tcn)；

　　3)然后采用中頻直流點(diǎn)焊機(jī)按照上述確定的參數(shù)并按預(yù)壓、預(yù)熱、焊接、回火、保壓的時(shí)序?qū)嵤╇姾浮?/p>

　　所述的待焊匹配的鋼板包括含抗拉強(qiáng)度高于1500mpa，甚至于高于2300mpa的材料；待焊材料可為雙層板，亦可為多層板；待焊材料可為同質(zhì)材料，亦可為異質(zhì)材料；待焊材料既可為裸鋼板，亦可為含鍍層鋼板。

　　所述的待焊的鋼板的表面狀態(tài)較差時(shí)選擇遞增的電流幅值，板材表面狀態(tài)較好時(shí)選擇相同的電流幅值。

　　本發(fā)明使用預(yù)熱脈沖的目的在于軟化待焊超高強(qiáng)熱成型鋼，在板材界面處獲得良好的接觸狀態(tài)，為后續(xù)焊接電流施加時(shí)形成無飛濺的熔核提供導(dǎo)電通路。

　　使用焊接脈沖的目的在于逐步形成足夠大的熔核直徑，提高接頭性能；

　　對于板材表面狀態(tài)較差的待焊材料，推薦但不限于使用逐步增大的焊接脈沖電流的目的在于在不產(chǎn)生焊接飛濺的基礎(chǔ)上，借助前期脈沖逐步軟化板材并在界面處形成小的熔核，為后續(xù)脈沖施加時(shí)熔核的生長提供通路。

　　使用回火脈沖的目的在于降低焊后接頭的冷卻速度，實(shí)現(xiàn)接頭中微觀組織的調(diào)質(zhì)并降低接頭處的殘余應(yīng)力，改善接頭性能。

　　使用不超過60ms的冷卻時(shí)長的目的在于避免兩個(gè)相鄰脈沖間待焊區(qū)出現(xiàn)過冷現(xiàn)象(即避免冷卻至室溫)，以提高材料的可焊性并改善接頭性能。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方法具有以下顯著優(yōu)勢：

　　(1)待焊匹配中含抗拉強(qiáng)度高于1500mpa，甚至于高于2300mpa的材料；

　　(2)待焊匹配材料可為雙層板，亦可為多層板；

　　(3)待焊匹配材料可為同質(zhì)材料，亦可為異質(zhì)材料；

　　(4)待焊材料既可為裸鋼板，亦可為含鍍層鋼板；

　　(5)對任一待焊匹配，焊接時(shí)均不發(fā)生焊接飛濺且接頭不產(chǎn)生明顯焊接缺陷；

　　(6)焊接工藝窗口明顯拓寬(大于1.5ka，傳統(tǒng)方法工藝窗口通常小于0.5ka)，接頭性能明顯提高(拉剪強(qiáng)度大于21kn，傳統(tǒng)方法通常低于16kn)。

　　附圖說明：

　　圖1為本發(fā)明含超強(qiáng)熱成型鋼板匹配的電阻點(diǎn)焊方法的時(shí)序示意圖。

　　圖2為本發(fā)明方法下雙層同質(zhì)phs2000搭接試樣示意圖。

　　圖3為雙層同質(zhì)phs2000搭接接頭失效后的試樣，其中a為傳統(tǒng)方法試樣1的熔核，b為傳統(tǒng)方法試樣2的熔核，c為本發(fā)明方法試樣1的熔核，d為本發(fā)明方法試樣2的熔核。

　　圖4為雙層同質(zhì)phs2000搭接試樣拉剪時(shí)的典型力-位移曲線。

　　圖5為點(diǎn)焊工藝窗口，其中a為傳統(tǒng)方法點(diǎn)焊——無窗口，b為本發(fā)明實(shí)施例1雙層phs2000的點(diǎn)焊工藝窗口1.7ka。

　　圖中：p為焊接壓力；ts為預(yù)壓時(shí)長；ip為預(yù)熱脈沖電流幅值，tp為預(yù)熱脈沖時(shí)長；iw1、iw2……iwn為焊接脈沖電流幅值，tw為焊接脈沖時(shí)長(各脈沖相同時(shí)，也可取不同值)；it為回火脈沖電流幅值，tt為回火脈沖時(shí)長；tc0為預(yù)熱脈沖與第一個(gè)焊接脈沖間的冷卻時(shí)長，tc1、……、tc(n-1)為各焊接脈沖間的冷卻時(shí)長，tcn為最后一個(gè)焊接脈沖與回火脈沖間的冷卻時(shí)長；th為回火脈沖結(jié)束后焊接壓力停留時(shí)長(保壓時(shí)長)。

　　具體實(shí)施方式

　　為使本發(fā)明更加清晰、易于理解，結(jié)合附圖所述工藝時(shí)序示意圖，以下內(nèi)容通過實(shí)施例的方式對本發(fā)明及其效果進(jìn)一步詳細(xì)說明。此處實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

　　先請參閱圖1，圖1為本發(fā)明含超強(qiáng)熱成型鋼板匹配的電阻點(diǎn)焊方法的時(shí)序示意圖，由圖可見，本發(fā)明含超強(qiáng)熱成型鋼板匹配的電阻點(diǎn)焊方法，特別是用于抗拉強(qiáng)度在1500mpa以上超強(qiáng)熱成型鋼的電阻點(diǎn)焊方法，包括下列步驟：

　　1)在采用單脈沖焊接超高強(qiáng)熱成型鋼匹配的基礎(chǔ)上找出對應(yīng)匹配的臨界飛濺電流i0；

　　2)依據(jù)待焊匹配的鋼板數(shù)量j來確定焊接脈沖參數(shù)，j為2以上的整數(shù)：

　　①按n≥j-1確定焊接脈沖數(shù)量n，n為整數(shù)；

　　②確定焊接脈沖中第一個(gè)脈沖電流的幅值iw1，計(jì)算式為iw1＝(0.7～0.9)×i0，其余脈沖(若為多脈沖)的電流幅值依據(jù)板材表面狀態(tài)確定；

　　③確定預(yù)熱脈沖的電流幅值ip和回火脈沖的電流幅值it，計(jì)算式為：

　　ip＝(0.1～0.8)iw1，

　　it＝(0.3～1)iwn；

　　預(yù)熱脈沖時(shí)長tp和回火脈沖時(shí)長tt可與焊接單脈沖時(shí)長tw相同，也可不同，推薦取tp＝tt＝tw，且三者均不超過500ms但不小于20ms；

　　④確定預(yù)熱后冷卻時(shí)長tc0、各脈沖間的冷卻時(shí)長tc1、tc2、……、tcn和焊后保壓時(shí)長th，其中tc0、tc1、tc2、……、tcn均不超過60ms，th＝(8～15)×min(tc0,tc1,tc2……tcn)；

　　3)然后采用中頻直流點(diǎn)焊機(jī)按照上述確定的參數(shù)并按予壓、預(yù)熱、焊接、回火、保壓的時(shí)序?qū)嵤╇姾浮?/p>

　　實(shí)施例1

　　待焊材料為1.4mm厚的phs2000裸鋼板，其抗拉強(qiáng)度高于2000mpa，待焊匹配為雙層板，電極壓力p為6kn，預(yù)壓時(shí)長ts為200ms，焊接脈沖數(shù)為1，焊接過程采用伺服焊槍。焊接方法包括下列步驟：

　　1)在單脈沖焊接測試的基礎(chǔ)上，得出雙層phs2000單脈沖焊接的臨界飛濺電流i0，為9ka，因而焊接脈沖的電流幅值iw＝iw1＝(0.7～0.98)×i0＝6.3～8.82ka，取8.8ka，脈沖時(shí)長tw＝200ms；

　　2)預(yù)熱脈沖的電流幅值ip＝(0.1～0.9)iw1＝0.88～7.92ka，取6ka，脈沖時(shí)長tp＝tw＝200ms；

　　3)回火脈沖的電流幅值it＝(0.3～1)iw＝2.64～8.8ka，取8.8ka，脈沖時(shí)長tt＝tp＝tw＝200ms；

　　4)各脈沖間的冷卻時(shí)長tc0、tc1取相同值，均為20ms；

　　5)焊后保壓時(shí)長th＝(8～15)×min(tc0,tc1)＝(8～15)×20ms＝160～300ms，取200ms。

　　基于上述參數(shù)獲得的雙層phs2000的點(diǎn)焊工藝窗口大于1.5ka，如圖5(b)所示(傳統(tǒng)工藝無窗口，如圖5(a)所示)，所得接頭拉剪強(qiáng)度和失效接頭如圖3和圖4所示。由圖可知，采用新方法時(shí)工藝窗口明顯增大，接頭性能明顯提高，且接頭均發(fā)生紐扣失效，接頭韌性好。

　　實(shí)施例2

　　待焊材料為1.4mm厚的phs2000裸鋼板，其抗拉強(qiáng)度高于2000mpa，待焊匹配為三層板，電極壓力p為6kn，預(yù)壓時(shí)長ts為200ms，焊接脈沖數(shù)為2，焊接過程采用伺服焊槍。

　　1)在單脈沖焊接測試的基礎(chǔ)上，得出三層phs2000單脈沖焊接的臨界飛濺電流i0，為11.5ka，因而焊接階段第一個(gè)脈沖的電流幅值iw1＝(0.7～0.98)×i0＝8.05～11.27ka，取11ka，設(shè)定第二個(gè)脈沖的電流幅值iw2＝iw1＝11ka，脈沖時(shí)長均取tw＝180ms；

　　2)預(yù)熱脈沖的電流幅值ip＝(0.1～0.9)iw1＝1.1～9.9ka，取9ka，脈沖時(shí)長tp＝tw＝180ms；

　　3)回火脈沖的電流幅值it＝(0.3～1)iw2＝3.3～11ka，取11ka，脈沖時(shí)長tt＝tp＝tw＝180ms；

　　4)各脈沖間的冷卻時(shí)長tc0、tc1、tc2取相同值，均為40ms；

　　5)焊后保壓時(shí)長th＝(8～15)×min(tc0,tc1,tc2)＝(8～15)×40ms＝320～600ms，取350ms。

　　基于上述參數(shù)獲得的三層phs2000的點(diǎn)焊工藝窗口大于1.2ka，所得接頭拉剪強(qiáng)度大于21kn，接頭均發(fā)生紐扣失效，接頭韌性好。

　　實(shí)施例3

　　待焊材料為1.4mm厚含al-si鍍層的phs2000鋼板，其抗拉強(qiáng)度高于2000mpa，待焊匹配為雙層板，電極壓力為5kn，預(yù)壓時(shí)長ts為200ms，焊接脈沖數(shù)為1，焊接過程采用伺服焊槍。

　　1)在單脈沖焊接測試的基礎(chǔ)上，得出雙層含al-si鍍層的phs2000單脈沖焊接的臨界飛濺電流i0，為8.2ka，因而焊接脈沖的電流幅值iw＝iw1＝(0.7～0.98)×i0＝5.74～8.036ka，取7.3ka，脈沖時(shí)長tw＝200ms；

　　2)預(yù)熱脈沖的電流幅值ip＝(0.1～0.9)iw1＝0.73～6.57ka，取5ka，脈沖時(shí)長tp＝tw＝200ms；

　　3)回火脈沖的電流幅值it＝(0.3～1)iw1＝2.19～7.3ka，取7.3ka，脈沖時(shí)長tt＝tp＝tw＝200ms；

　　4)各脈沖間的冷卻時(shí)長tc0、tc1取相同值，均為20ms；

　　5)焊后保壓時(shí)長th＝(8～15)×min(tc0,tc1)＝(8～15)×20ms＝160～300ms，取200ms。

　　基于上述參數(shù)獲得的雙層含al-si鍍層的phs2000的點(diǎn)焊工藝窗口大于1.8ka，接頭拉剪強(qiáng)度大于22kn，且發(fā)生紐扣失效。

　　實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明可在不產(chǎn)生明顯焊接缺陷的基礎(chǔ)上穩(wěn)定地形成直徑足夠大的焊接熔核，并獲得大于1.5ka的焊接工藝窗口(現(xiàn)有窗口通常不超過0.5ka，實(shí)際生產(chǎn)需工藝窗口大于1ka)，且接頭強(qiáng)度明顯提高(拉剪強(qiáng)度大于21kn，現(xiàn)有工藝接頭不超過16kn)。