镀锌钢板无间隙搭接熔焊气孔形成机理及工艺研究

• 作 者: 黄煜乾
• 出 处: 上海交通大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 镀锌钢板 搭接焊 气孔 CMT Pulse MAG

随着工业水平的进步,人们对于产品的质量和寿命提出了更高的要求。对于汽车制造行业而言,产品的寿命与其耐腐蚀性有着密切联系。镀锌钢板因出色的耐腐蚀性能已经在汽车领域得到了广泛的应用。但是由于锌的沸点为906℃,而熔焊过程中熔池温度往往在1500℃以上,所以镀锌层会受热蒸发形成大量锌蒸气,无间隙情况下,锌蒸气往往被卷入熔池,若锌蒸气进入熔池后不能从熔池中逸出则会造成焊缝中气孔缺陷的形成,大量的气孔缺陷会恶化焊缝性能,影响接头质量。针对镀锌钢板无间隙搭接熔化焊接头的气孔形成问题,本文通过对不同热输入条件下焊缝截面的观察分析,研究了气孔形成的不同阶段,归纳了不同气孔类型。结果表明:随着热输入的增加,焊缝中气孔数量及尺寸亦会增加,气孔的形态由点状、椭圆状向长条状、蝌蚪状转变;同时,熔池尾部存在氧化层薄膜,其厚度随热输入的增加而增大,且该氧化层对于气泡逸出具有阻碍作用。根据观察所得,本文建立了镀锌钢板气孔形成的机理模型。根据该模型,抑制镀锌钢板焊接气孔,可以从促进锌蒸气由熔池高温区逸出,和将锌蒸气预先排出两方面着手。基于促进锌蒸气从熔池高温区逸出的原理,本文采用CMT焊接模式,探讨了不同工艺参数的影响,结果表明在小角度的前或后倾以及适当的焊枪侧向角度条件下,使用Si含量较低的焊丝和适宜的保护气体能够帮助气泡在高温区逸出,减少焊缝气孔率。基于预先排出锌蒸气的原理,本文采用Pulse MAG焊接方法,研究了不同的工艺参数在制造熔池开口帮助锌蒸气直接逸入大气方面的影响。较高的峰值电流,适中的电压、焊接速度和较低CO₂含量能够获得稳定的熔池开口,降低气孔率,获得质量良好的焊缝。此两种方式均能得到强度较为理想的搭接接头。