1 热成型工艺技术
热成型是一种既简单而又复杂的成型工艺技术。说它简单,它的工艺流程:下料→加热→冲压成型→冷却→开模 就一次性完成了一个或者多个零部件的成型过程。相比较于冷冲压,它模具只需一套,大大节约了模具开放成本。说它复杂,需要将板料在炉子里加温到950度左右,时间控制在25-35s完成热成型。时间和温度的把控,是产品质量的关键。有些零部件,在不同的区域要的到不同的机械性能,还有保压、继续加热、淬火等工艺作用在里面,每一个环节都会影响热成型件的性能。热成型技术的关键是模具设计以及生产过程中的工艺设计。材料选用较多的是CR950/1300HS-AS75/75和CR950-1300-AS,两种材料区别不大,CR950/1300HS-AS75/75表面带铝硅镀层,CR950-1300-AS表面则需要抛丸处理。从原理上讲,热成型一般需要特殊的高强钢,其初始抗拉强度在400MPa~600MPa左右,奥氏体化以后,通过快速淬火处理,可以得到马氏体组织,其强度能达到1500MPa甚至更高。
2 热成型高强钢的焊接技术研究
高强钢通过一系列的热成型处理后,对焊接工艺有没有影响呢?答案是肯定的。热成型的高强钢表面有一层铝硅涂层,提高了零部件的抗腐蚀能力,但对于焊接工艺来说,是及其不利的,这一层铝硅涂层的导电性能是非常不好的。然而电阻焊的焊接原理是将被焊零件的焊接位置熔化,让原子永久性结合在一起的工艺方法。解决这些问题,是提高焊接性能,保证焊接质量的关键。
2.1焊接参数
焊接板厚为3.2-3.5(mm)的热成型高强钢。首先,选择输出比较稳定的中频逆变电阻焊机,型号为GID-70400-3-W-4,输出电压可达到500(V),逆变频率1000(Hz)以上,额定电流能保持在400(A);其次,采用二次焊接的方法进行焊接,一次焊接电流调到6500-7000(A),一次焊接时间调为50(ms),将铝硅涂层击穿,保证二次焊接的通电性能。二次焊接电流调到8000-8500(A),二次焊接时间调为470-500(ms),焊接压力为3-3.2(KN)。一次焊接,将铝硅涂层瞬间击穿,紧接着二次焊接将焊接区的板材熔化,完成焊接过程,将零部件牢牢地焊接在一起。
2.2焊接角度
焊接角度是指焊接电极与焊件表面焊接点的角度。热成型后的零部件提高了强度,比较硬,所以比较脆。焊接时,电极压紧于零件上,通以强大的电流,把板材熔化,完成焊接过程。在焊接的过程中,两电极就必须近乎垂直于焊点面,角度为90±2°,超过这个角度,焊点就有可能出问题。前面讲到热成型的零部件比较硬,比较脆,在焊接过程中,焊点位置被电流熔化,形成熔池,这时熔池里是很软的铁水,熔池外是硬度很高的板材,如果电极与焊点面不垂直,待焊点冷却时,熔池与板材之间的临界点,在焊钳压力的作用下,临界点就会产生气孔或者飞溅,以及裂纹。这就是所谓的扭焊,对于热成型板料焊接,是必须避免出现扭焊这种情况的。
2.3焊接电极帽的选用
热成型的零部件表面有一层铝硅涂层,在焊接时,因其导电性能差,不利于焊接工艺。一次焊接时,将其击穿,再进行二次焊接。在焊接的过程中,这一层涂层就会被挤掉飞出去,形成飞溅,大的就会形成毛刺,这都会影响焊点的成型效果。为了降低或者减少毛刺,焊接电极帽要采用稀色合金K-FB16R19A的电极帽,这样会有效减少、降低毛刺和飞溅的产生。电极帽修磨点数在100-120个焊点之间,修磨频次为20次,电极帽端面直径在6±0.2(mm),也是保证焊点质量,减少、降低毛刺、飞溅的产生的因素之一。
3 结论
热成型汽车零部件的焊接,是一个系统的工程,需要从设计、工艺、焊材、布局等方面综合考虑,才能提高热成型零部件焊接的工艺水平和质量要求。对吉利生产的某一款白车身热成型零部件焊接进行了研究,得出以下结论:
(1)要选用适合逆变中频焊接,调整符合板材厚度的焊接参数,采用二次焊接,保证焊接质量;
(2)焊接时,上、下电极一定要与焊点面垂直,角度必须在90±2°之间,超过这个范围,就会造成扭焊,形成气孔和裂纹;
(3)勤于修磨焊接电极帽,保证电极帽端面直径在6±0.2(mm),是焊点成型的关键因素之一。
作者:冲压帮
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