杨双波

摘要：通过不等厚不锈钢钢电阻点焊工艺研究，总结不等厚不锈钢电阻点焊的工艺特性。研究了点焊工艺参数与06Cr19Ni10不锈钢点焊接头性能的影响和接头组织及焊接缺陷的分析。不同焊接参数，对焊接接头的性能影响不同，焊接电流对0.5mm的不锈钢影响不大；1.0和1.5mm时，随着电流的增加，硬度减小，同时熔核与塑性环的差值比熔核与分界线的差值波动大，易在塑性环区断裂。此外，焊接时间对1.0的熔核硬度影响非常大，反之1.5的影响不大，并且，三者间的差值突变不剧烈，断口是往往从熔核与塑性环处。点焊中，焊接缺欠与焊接工艺有着巨大的关系。

Abstract： Through the research on the resistance spot welding technology of stainless steel with different thickness， the characteristics of resistance spot welding technology of stainless steel with different thickness are summarized. The influence of spot welding technology parameters and the joint property of spot welding technology of 06Cr19Ni10 stainless steel are studied， the joint organization and welding defects are analyzed. The influence of different welding parameters on the performance of the welded joint is different， the impact of welding current on 0.5mm stainless steel is not big. When the stainless steel is 1.0mm and 1.5mm， with the increase of current， the hardness of it decreases， at the same time， the difference between nugget and plastic area is bigger than that between nugget and boundary， it is easy to fracture in the plastic area. In addition， the influence of welding time on the hardness of 1.0 nugget is very remarkable， whereas the influence of it on 1.5 is not remarkable， and the mutation among the three is not intense， fracture is often in nugget and plastic area. In spot welding， welding defect has a great relationship with welding technology.

關键词：06Cr19Ni10不锈钢；点焊工艺；接头性能；焊接缺陷

Key words： 06Cr19Ni10 stainless steel；spot welding technology；joint property；weld defect

中图分类号：TG44 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）05-0150-04

0 引言

在不锈钢的使用中，以薄板为主。但目前薄板不锈钢的焊接工艺存在很多不完善的问题，关于不锈钢薄板焊接时最易产生的缺陷是烧穿，一旦烧穿则不能修补。因此，烧穿控制是不锈钢薄板焊接过程中的质量关键。不锈钢焊接时，工件的焊接变形也是不容忽视的问题，不锈钢薄板拘束度较小，在焊接过程中受到局部的加热、冷却作用，形成了不均匀的加热、冷却状态，这时焊件会产生不均匀的应力和应变，当焊缝的纵向缩短对薄板边缘的压力超过一定数值时，就会产生较严重的波浪式变形，影响工件的外形美观[1]。且，容易产生焊接接头因受到杂质的污染和合金元素的烧损而产生性能变化、焊接裂纹、气孔等缺陷。不锈钢焊接的气体保护问题是影响焊接接头质量的首要问题[2]。随着对焊接接头质量要求的不断提高，新的焊接工艺方法和新的焊接技术越来越受重视。薄板不锈钢在焊接或点焊中存在如此多的焊接缺陷，在焊接生产过程中带来了许多问题。所以，通过对于不等厚不锈钢钢电阻点焊工艺研究，总结不等厚不锈钢电阻点焊的工艺特性，并获得当前不等厚不锈钢电阻点焊过程中经常出现的一些工艺缺陷问题，结合问题的出现，提出不等厚不锈钢电阻点焊工艺改进参数。

1 不锈钢点焊的试验设计

为了总结出适合本课题中不同板厚的06Cr19Ni10不锈钢焊接，直流点凸焊机D（T）Z-63不同焊接参数对其焊接性能的影响。根据现有的焊接条件、试验设备和检测分析条件，联系生产实际并节约成本，尝试直流点凸焊机D（T）Z-63不同焊接参数对不同板厚的06Cr19Ni10不锈钢进行焊接。

1.1 点焊试验内容和方案

试验的基本思路是将不同厚度的06Cr19Ni10不锈钢做成一定形状和大小的试样，采用点焊方法与不同工艺将母材焊在一起，再用撕裂试验的所用力的大小来考察焊缝的强度。使用显探头对熔核和断口形貌、缺陷进行观察，做进一步的分析与评估焊缝的焊接质量。基于各种详细的分析对影响点焊接头性能的主要因素进行研究，找出合理的点焊工艺。

1.2 检测方案及设计

破坏性检验是拥有检验焊接参数的合理性，点焊焊点是通过撕破试验实现。应用撕裂、剥离和扭转等得出强度，塑性和韧性。用撕裂试验来表征焊接接头的力学性能的强度。

硬度试验可以反映金属材料在不同的化学成分、组织结构及热处理工艺条件下机械性能的差异。在本次研究中，通过硬度试验来获得材料在焊后塑性环、熔核和塑性环和母材相交的边界线的硬度值，以此来研究点焊接头性能。试验方法比较简单，对试件的形状及尺寸适应性较强，试验效率高。

2 试验结果分析

针对电阻点焊工艺过程的非线性及多变量耦合等不确定因素的特点，研究了点焊工艺参数电极压力、焊接电流及焊接时间与06Cr19Ni10不锈钢点焊接头性能的影响。0.5mm的不锈钢，以组为单位，分别对焊接电流、焊接时间、电极压力与撕裂力矩进行比较分析；同时，1.0和1.5mm的不锈钢，以组为单位，分别对焊接电流、焊接时间、电极压力与硬度进行比较分析，试验参数如下：

2.1 撕裂试验结果

2.2 硬度试验结果

通过比较1.0mm和1.5mm不同厚度在不同的焊接工艺参数下焊点熔核、塑性环和边界线的平均硬度值。随着板厚的增加，焊点的硬度值也随之增加。塑性环和边界线的硬度值基本相近，焊接接头的强度也随之增加，不容易撕裂。在焊接时间和焊接压力为定值时，焊接电流对不同厚度的不锈钢，影响不一样。焊接0.5mm的不锈钢时，电流的改变，力的波动不大，基本上对焊接接头的影响不大；1.0和1.5mm时，随着电流的增加，硬度减小，同时熔核与塑性环的差值比熔核与分界线的差值波动大，易在塑性环区断裂。焊接0.5mm时，在0.7s内，随着焊接时间的增大，力也随着增大，说明焊接接头的强度随着焊接时间的增长而加大。在过此时间值后，继续延长焊接时间，接头的强度变低，同时引起强烈的飞溅。此外，焊接时间对1.0的熔核硬度影响非常大，但对1.5mm的板对熔核硬度不大，并且，三者间的差值突变不剧烈，断口是往往从熔核与塑性环处。

3 点焊缺陷及其影响

焊接缺陷是在焊接生产中是不可避免的，在点焊焊接不锈钢生产中也存在大量的缺陷，如：未熔合与未完全熔合，缩孔、裂纹，表面烧伤、烧穿和喷溅等等。

3.1 未熔合与未完全熔合

在焊接试验中，在研究包路线的过程中，未熔合、未焊透还是经常存在。不锈钢的在进行焊点能够刚刚形成时，由于热输入量不足造成，焊接电流偏小或者通电时间不足等情况出现的一种缺陷。

3.2 气孔

不锈钢材料为冷作硬化不锈钢板，材料表面的硬度很高，收缩率很大，若电极压力不足，焊核液态金属由外向内凝固时，缩孔处得不到有效的挤压从而形成气孔。如图1所示，1.5mm不锈钢点焊时出现了气孔，左图是由于电极压力小出现大约1.5mm的气孔、右图是焊接压力够了，焊接时间短形成0.8mm左右的气孔。

由试验结果和不锈钢材料的物理性能得出，图1中出现的气孔有可能是电极压力不足出现的缺陷。

3.3 表面烧伤、烧穿

焊接电流过大时，焊件接头出现了不同程度的表面过烧，这有可能是电流密度过大，加热速度大于塑性环的扩展速度造成的；还有是因为在电极压力足够的情况下，焊接时间较长，致使组织出现这种现象。如图2所示，1.5mm不锈钢烧伤、压垮了大约0.3mm，由此可得知，此次试验中，烧伤、压垮可能是焊接能量过大或者电极压力足够大。

3.4 喷溅

这一次焊接试验中，喷溅出现的频率是最大的，而且也非常明显。如图3和4所示，不锈钢在点焊试验中存在的大量的内部喷溅，形成了如图所示的伪熔核。

由试验结果和现象可以说明，有可能产生喷溅的原因如下：

①焊接电流过大或电极压力过小。

②工件表面清理不彻底。工件下料时在工件表面会残留油污等杂质会导致飞溅。在点焊前必须清除干净，保证工件间、工件与电极接触面清洁。在焊接过程中电极头是紫铜，刚度不够，质软，經常粘电极，或者电极烧损不平整。

③由于熔核金属的塑性变形范围及变形程度不足，电极压力较小时，焊件接头也出现了外部飞溅。

4 研究结论及措施

4.1 结论

直流点凸焊机D（T）Z-63对不同焊接参数对不同板厚情况下的06Cr19Ni10不锈钢进行焊接，通过工艺、性能、硬度试验，通过性能试验测试焊接接头的强度，设置工艺、性能各18组、硬度试验全套，分别在这几组种式样进行物理性能、撕裂缺口和硬度的对照、比对分析，可得到如下结论：

①在焊接时间和焊接压力为定值时，焊接电流对不同厚度的不锈钢，影响不一样。焊接0.5mm的不锈钢时，电流的改变，力的波动不大，基本上对焊接接头的影响不大；1.0和1.5mm时，随着电流的增加，硬度减小，同时熔核与塑性环的差值比熔核与分界线的差值波动大，易在塑性环区断裂。②焊接0.5mm时，在0.7s内，随着焊接时间的增大，力也随着增大，说明焊接接头的强度随着焊接时间的增长而加大。在过此时间值后，继续延长焊接时间，接头的强度变低，同时引起强烈的飞溅。此外，焊接时间对1.0的熔核硬度影响非常大，但对1.5mm的板对熔核硬度不大，并且，三者间的差值突变不剧烈，断口是往往从熔核与塑性环处。③点焊中，焊接缺欠与焊接工艺有着巨大的关系。

4.2 措施

在本次课题的研究中，通过多次点焊尝试，找到一组组的焊接试验参数，虽然该研究顺利结束了，但也发现了一些问题，试图在此次点焊的焊接试验做出合理化建议，试验数据和结果总的来说可以达到预期的理想效果。

①在充足的材料和时间的条件下，进行正交试验，可以对焊接参数正确优化。②如果有大功率的点焊设备，则可以进行更多点焊参数的研究。③如果时间允许，对接头金相再研究，使得试验更加完善。

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