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TRIP800、SPCC搭接焊焊缝加热对焊接接头性能的影响

时间:2016-07-04来源: 作者: 点击: 264次


摘要  搭接电阻焊机是连续退火机组的关键设备之一。带钢在高温、大张力下运行,焊接性能显的尤为重要,焊接问题对机组的产能发挥产生了很大影响,为提升连退线焊接质量的可靠性,同时保证高强钢订单的连续稳定生产,本文分析了TRIP800、SPCC在连续退火机组生产过程中焊接接头失效的原因,通过焊缝加热来提高焊缝质量。

关键词:高强钢  搭接电阻焊  力学性能

汽车市场逐渐往高端发展,高强度钢材的应用是汽车轻量化和节能减排的必然趋势,为满足高端汽车轻量化和安全性的需要,还将用到更多的高强度钢和先进高强钢[1,2]

近几年,我国虽然在连退产品的产量方面取得了很大的进步,但是在高端产品的产量、质量和国外相比还有很大的差距,还存在着很大的进步空间,所以大力改进连退工艺和设备,开发附加值高的新产品及提升连退产线速度,是解决当前连退产品困境的关键手段[3]

断带是连退生产线一种非常常见的事故,尤其是退火炉内断带,会直接导致全线停机,每发生一次严重制约了连退线的产能释放,同时处理时间长、难度大、危险性大、损失大。炉内断带大部分是由于带钢焊缝质量不好造成的。带钢头尾焊缝质量不好对连退线来说存在着很大的风险[4]

本次试验结合现场的搭接电阻焊机,研究了在不同焊接工艺条件下的焊缝力学和组织性能,以保证高强钢焊接的一次成功率,对于保证生产的稳定具有十分重要的作用。

1  试验材料与方法

1.1试验材料

试验材料为1.8mmTRIP800、2.0mm SPCC轧硬卷,化学成分如下表1所示:

表1 试验材料化学成分(wt,%)

牌号

厚度/mm

C

Si

Mn

Als

Cr

Ti

B

P

S

TRIP800

1.8

0.21

1.5

1.8

0.05

0

0

0

≤0.015

≤0.008

SPCC

2.0

≤0.040

≤0.030

0.20

0.030

/

/

/

≤0.015

≤0.008

1.2试验方法

利用窄搭接电阻焊机对1.8mm TRIP800、2.0mm SPCC进行焊接,焊接工艺见下表2:

表2 TRIP800、SPCC搭接焊工艺

电流/KA

速度/m/min

电极压力/N

滚压力/N

操作侧搭接/mm

传动侧搭接/mm

23.7

9

20480

29000

1.10

2.60

焊接完毕后,采用焊缝退火装置对焊缝进行人工退火处理,退火温度为750℃,加热时间为30秒。

焊缝退火装置包括两台GNQ-3两台点火器,火焰监测为两套,电离式火焰监测器一台,紫外线火焰监测器一台及红外监测系统,动力配有电机运行控制电路,操作配有现场操作和远程遥控器操作功能。

2  试验结果与分析

对退火之前和退火之后的两种焊接接头杯突性能、冷弯性能进行测试,并采用扫描电镜对焊接接头显微缺陷进行分析。

2.1  杯突性能

未经过退火处理的焊接接头熔合状况较差,在焊接接头未出现明显的搭接面处剥离;焊接接头区域较脆,厚度方向未显示变形;裂纹起始于杯突最高处,平行于焊缝方向扩展,后在裂纹起始源处又垂直于焊缝扩展至母材,最后沿焊缝方向剥离。

退火处理过后的焊接接头表现良好的熔合状况,在焊接接头未出现明显的搭接面处剥离;焊接接头区域韧性较好,厚度方向未显示明显变形,破裂后呈锥形;裂纹起始于杯突最高处,垂直于焊缝方向扩展至母材。

(a)

)

 


(b)

)

 


(a)   未加热处理的焊接接头                   (b) 加热处理的焊接接头

图1 TRIP800、SPCC焊接接头杯突形貌

2.2  冷弯性能

截取焊接接头横向冷弯试样,采用弯心直径为10mm,弯曲角度为120°工艺进行冷弯试验。未经过退火处理的焊接接头冷弯后剥离;搭接接头人工热处理后,冷弯试验过程中未出现裂纹,如下图2所示:

(a)

)

 


(b)

)

 

 

(a)未加热处理的焊接接头                 (b)加热处理的焊接接头

图2 TRIP800、SPCC搭接接头冷弯性能

2.3  显微组织分析

对上述两种焊接接头横截面进行扫描电镜观察,对比观察可以看出,未经过退火处理的焊接接头横截面出现未熔合裂缝及碾压裂纹;焊接接接头加热过后,接头横截面未出现未熔合裂缝和碾压裂纹,焊接接头连续性良好,如下图3所示。

(b)

)

 


(a)

)

 

 

(a)未加热处理的焊接接头                   (b)加热处理的焊接接头

图3 TRIP800、SPCC搭接接头SEM观察

为进一步比较TRIP800与SPCC搭接焊退火前后熔合界面的一致性和紧密性,对退火前后搭接接头熔合界面进行SEM观察,由图4可以看出,在退火消除焊接应力、加剧分子间扩散及相变热处理作用下,TRIP800与SPCC搭接焊热处理后熔合界面结合较未热处理接头结合更加紧密,组织过渡平缓。该现象有益于焊接接头结合强度的提升。

(b)

)

 


(a)

)

 

  

(a) 退火前                                (b) 退火后

图4 TRIP800与SPCC搭接焊退火前后熔合界面观察

结论

(1)TRIP800与SPCC搭接焊后,在搭接接头变形过程中,由于异种钢连接存在变形不均匀现象,TRIP800一侧韧性与SPCC一侧相比较低,焊接接头熔合状况较差。

(2)对焊缝采用退火装置加热处理后降低了异种钢连接变形过程中存在不均匀现象,搭接接头整体韧性得到提升。

参考文献

[1] 叶平,沈剑平,王光耀,等.汽车轻量化用高强度钢现状及其发展趋势[J] .机械工程材料,2006,30(3):427-331.

[2] LI Y X, LIN Z Q, JIANG A Q, et al. Use of high strength steel sheet for lightweight and crash worthy car body [J]. Materials & Design, 2003,24(3):177-182.

[3] 何英.冷轧用带钢轧制工艺控制[J].成钢技术,2004,7(1):71-72.

[4] 付志平,李瑾.浅谈冷轧带钢断带原因及防范措施[J].涟钢科技与管理,2009,12(2):22-23.

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