（材料加工工程專業(yè)論文）鍍鋅鋼板電阻焊涂層電極壽命及應(yīng)用研究.pdf

摘 要 i 摘 要 本文采用電火花沉積技術(shù)在鉻鋯銅電極上沉積 n i / 金屬陶瓷涂層，并用制備的涂 層電極電阻點(diǎn)焊鍍鋅鋼板， 根據(jù)電阻點(diǎn)焊接頭的剪切強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)及熔核直徑標(biāo)準(zhǔn)綜合評 定電極壽命； 采用掃描電鏡、 能譜儀等手段分析了涂層電極與普通電極失效后的形貌、 結(jié)構(gòu)及成分，在此基礎(chǔ)上探討了鍍鋅鋼板點(diǎn)焊電極的失效機(jī)理；通過試驗(yàn)分析了點(diǎn)焊 工藝參數(shù)對熔核直徑的影響，并采用正交試驗(yàn)法對涂層電極點(diǎn)焊工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu) 化。 普通電極的使用壽命不少于 800 次，而涂層電極的使用壽命不少于 2200 次，是 普通電極的 2.5 倍以上。涂層電極提高鍍鋅鋼板電阻點(diǎn)焊壽命的機(jī)理主要是涂層提高 了電極的抗塑性變形能力和限制了鋅和電極間的冶金反應(yīng)。 在相同的試驗(yàn)條件下，熔核直徑達(dá)到要求時，涂層電極所需電流為普通電極的 90%左右，即涂層電極比普通電極節(jié)約了 10%的能源。涂層電極熔核直徑達(dá)到要求時 需要的時間比普通電極短，因此涂層電極可以節(jié)約時間，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省能耗。 涂層電極熔核直徑達(dá)到最大值所需電極壓力稍大于普通電極，但涂層電極熔核直徑最 大值比普通電極大。涂層電極電阻點(diǎn)焊厚度為 0.8mm的鍍鋅鋼板時最佳工藝參數(shù)為： 焊接電流 8ka，焊接時間 8cyc，電極壓力 3.0kn。 涂層電極產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用表明：涂層電極使用壽命長，不需經(jīng)常修磨和更換電極， 因而大大提高了生產(chǎn)效率；涂層電極所需要的焊接電流比普通普通電極的要小 1 0 % 左 右，因而節(jié)約了電能的消耗。 關(guān)鍵詞： 鍍鋅鋼板；電阻點(diǎn)焊；涂層電極；電火花沉積；界面結(jié)構(gòu)；電極壽命；失 效機(jī)理 abstract iii abstract in this paper, ni / ceramic coated were deposited on the cr- zr- cu electrode by spark deposition technology. and the prepared coated electrode was used for the resistance spot welding of galvanized steel. the electrode life was comprehensively evaluated by the standards of nugget diameter and shear strength of resistance spot welding joints. scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy were used to analyze the morphology, structure and composition of both inactive uncoated and coated electrodes. and on this basis, the failure mechanism of both kinds electrodes in the resistance spot welding process was also analyzed in this paper. through spot welding tests, the impact of process parameters on the nugget diameter was analyzed, and the coated electrode welding process parameters were optimized by orthogonal test at the same time. the operational life span of uncoated electrode is more than 800 times, while the coated electrode is more than 2,000 times. compared to the uncoated electrode, the operational span life of coated electrode is 2.5 times more than the uncoated. the mechanism of coated electrode increased the operational span life of the resistance spot welding for galvanized steel are mainly because of two points: improving the plastic deformation resistance of the electrode and restraining the metallurgical reaction between electrode and zn. when the nugget diameter meets the requirements, the current coated electrode required was 90% of the uncoated, which means 10% energy savings. the time that nugget diameter of coated electrode needed to meet the requirements is shorter than the uncoated ones, so using the coated electrode can improve production efficiency and save both time and energy. and apart from that, the electrode pressure which coated electrode need to reach the maximum nugget diameter is slightly larger than the uncoated ones, but the maximum nugget diameter of coated electrode is bigger than the uncoated. the best process parameters for coated electrode resistance spot welding were as follows: welding current 8ka, welding time 8cyc, and electrode pressure 3.0kn. the practical application of the coated electrode in products shows that: the coated electrode has longer operational span life and no regular grinding and replacement are needed for the coated electrode, which means greatly improve the efficiency of production. the current uncoated electrode required was 10% of the coated, which means 10% energy savings. abstract iv keywords: galvanized steel sheet; resistance spot welding; coated electrode; electro- spark deposit; interface structure; electrode life; failure mechanism 江蘇科技大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn) 行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含 任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。 對本文的研究做出重 要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲 明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名： 年 月 日 江蘇科技大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定， 同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版， 允許論文被查閱和借閱。 本人授權(quán)江蘇科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的 全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃 描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 本學(xué)位論文屬于： (1)保密，在 年解密后適用本授權(quán)書。 (2)不保密。 學(xué)位論文作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 年 月 日 第 1 章 緒論 1 第 1 章 緒論 1.1 鍍鋅鋼板的特點(diǎn)及應(yīng)用 近年來我國汽車工業(yè)發(fā)展迅猛。隨著汽車產(chǎn)量的增大，特別是轎車在總產(chǎn)量中的 比例不斷加大，使人們對汽車的品質(zhì)提出了更高的要求。其中如何延長其服役壽命并 保持良好的外觀質(zhì)量是一項(xiàng)重要指標(biāo)，而汽車的耐蝕性是影響汽車使用壽命的重要因 素。但是，傳統(tǒng)的冷軋鋼板已經(jīng)不能滿足這方面的需求。 由于鍍鋅鋼板具有優(yōu)異的防腐特性，在汽車、家電、建筑等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣 泛。尤其在汽車制造業(yè)中取代冷軋鋼板而被大量使用。鍍鋅鋼板的鍍鋅工藝方法有熱 浸鋅、電鍍、熱噴鍍、真空蒸發(fā)鍍、機(jī)械滾鍍等。目前汽車行業(yè)中常用的鍍鋅鋼板大 致分為熱浸鍍鋅鋼板、電鍍鋅鋼板及熱噴涂鋅鋼板。雖然近幾十年來電鍍鋅得到長足 的發(fā)展，但由于熱鍍鋅板鍍層厚，耐蝕性強(qiáng)、成本低，因此汽車車身在鍍鋅板中以熱 鍍鋅為主，占全部鍍鋅板總量的 90%以上1。 在國外，70 年代開始在車身上采用鍍鋅鋼板2，此后鍍鋅鋼板在汽車行業(yè)應(yīng)用的 比例不斷增長。1998 年，美國用于汽車制造業(yè)的鍍鋅鋼板達(dá)到了 240 萬噸，占鍍鋅鋼 板總量的 30%。歐洲汽車工業(yè) 1987 年消耗鍍鋅鋼板達(dá)到 130 萬噸，占鍍鋅鋼板總量 的 26%。日本早在 1980 年消耗鍍鋅板的總量高達(dá) 140 萬噸3?，F(xiàn)在我國已經(jīng)成為世 界第二大汽車消費(fèi)國，第三大汽車生產(chǎn)國，第一大潛在市場，汽車出口進(jìn)入快速增長 階段。據(jù)全球?qū)I(yè)調(diào)研機(jī)構(gòu) cms 的預(yù)測，到 2011 年，中國將成為僅次于美國的第二 大汽車生產(chǎn)國，汽車產(chǎn)量將突破 1100 萬輛。在轎車的生產(chǎn)中（如我省南京汽車集團(tuán) 公司的菲亞特轎車） ，各廠家均大量選用或全部選用鍍鋅鋼板以提高轎車的耐腐蝕性 能和市場競爭能力，因此，鍍鋅鋼板的廣泛使用是汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢。 1.2 電阻焊研究現(xiàn)狀 1.2.1 電阻焊接基本原理 電阻焊是一種將金屬工件連接在一起的焊接方法。它是通過對被焊接工件之間施 加和保持一定的壓力，從而使工件之間形成一個穩(wěn)定的接觸電阻，然后使焊接電源輸 出的電流通過被焊件之間的接觸表面，產(chǎn)生熱量，溫度升高，局部熔化接觸點(diǎn)，從而 達(dá)到將金屬工件焊接在一起的目的。 江蘇科技大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 2 1.2.2 電阻焊基本方式 電阻焊接無耗材，無需焊條、焊絲和焊藥等，焊接過程的耗熱非常小，不會產(chǎn)生 煙塵等有害物質(zhì)、無刺眼的光污染，其工作電壓只有幾個伏特，因此是一種安全、經(jīng) 濟(jì)、高效、可靠、無污染的環(huán)保型焊接方法。電阻焊接方法，按其接頭的不同可分為 對接焊和搭接焊兩類，其中搭接焊又可分為點(diǎn)焊、滾焊(又稱縫焊)。 1.2.3 電阻焊焊接過程分析 電阻焊焊接過程，即是在熱與機(jī)械力作用下形成焊點(diǎn)的過程。熱作用使焊件貼合 面母材金屬熔化，機(jī)械力作用使焊接區(qū)產(chǎn)生必需的塑性變形，二者適當(dāng)配合和共同作 用是獲得優(yōu)質(zhì)點(diǎn)焊接頭的基本條件?；军c(diǎn)焊焊接循環(huán)由四個階段組成。 (1) 預(yù)壓階段：從電極壓力上升到焊接電流開始導(dǎo)通的時間。此階段的特點(diǎn)為電 極被加上一定的壓力，焊接電流為零，其作用是在電極壓力的作用下清除一部分接觸 表面的不平和氧化膜，為焊接電流的順利通過和形成熔核做好準(zhǔn)備。預(yù)壓時間的設(shè)定 應(yīng)保證電極壓力能達(dá)到滿值并穩(wěn)定，否則電極壓力過低或不穩(wěn)定就進(jìn)入通電階段，會 產(chǎn)生飛濺或工件擊穿現(xiàn)象。 (2) 焊接階段：焊接電流通過并產(chǎn)生熔核的時間。此階段的特點(diǎn)為電極壓力恒定， 焊接電流恒定。其作用是在熱力作用下獲得需要的熔核尺寸。焊接時間由具體的工藝 條件如焊件材料、焊件厚度、表面狀態(tài)等確定，是形成熔核尺寸大小的關(guān)鍵因素之一。 (3) 維持階段：焊接電流切斷，電極壓力繼續(xù)保持的時間。此階段的特點(diǎn)為電極 壓力恒定，焊接電流為零，其作用是在電極壓力作用下熔核凝固冷卻結(jié)晶。維持時間 應(yīng)保證熔核完成凝固結(jié)晶過程。凝固過程時間很短，黑色金屬薄件小于5周波。 (4) 休止階段：電極提起到電極再次接觸接縫的時間。只在連續(xù)自動點(diǎn)焊時起作 用4- 7。 1.2.4 影響電阻焊的因素 影響點(diǎn)焊、滾焊的焊點(diǎn)大小和強(qiáng)度的因素主要有以下幾點(diǎn)。 (1) 焊接電流和通電時間的影響：焊接電流和通電時間對熔核大小的影響是一致 的，焊接電流越大，通電時間越長，所得到的核心也就越大。 (2) 電極直徑：它決定了熔核的最大直徑，電極直徑的變化會引起電流密度的變 化和焊點(diǎn)上壓強(qiáng)的變化。 (3) 電極壓力：它使被焊材料的表面氧化層破壞并調(diào)節(jié)接觸電阻大小，調(diào)節(jié)焊接 區(qū)域的加熱程度，并改變焊點(diǎn)附近金屬塑性變性的范圍。 (4) 電流分流：分流是在焊接過程中，繞過焊接區(qū)的電流，由于分流的存在，總 電流中只有一部分作用在焊接區(qū)域，分流降低對焊接區(qū)域的加熱作用，減小焊點(diǎn)的熔 核直徑8。 第 1 章 緒論 3 1.3 電阻點(diǎn)焊中的電極 1.3.1 電極的作用及工作條件 電極在點(diǎn)焊工藝中的作用不可忽視，它擔(dān)負(fù)著五個方面的功能：將焊接電流傳遞 給工件、向工件焊接區(qū)施加適量的壓力、使焊接區(qū)的熱量消散、調(diào)節(jié)和控制電阻點(diǎn)焊 加熱過程中的熱平衡、將工件定位并夾持于適當(dāng)位置。在點(diǎn)焊時，電極頭上承受的壓 力可達(dá)幾千牛頓，電流密度為 400- 500a/mm2，通電時間約幾個周波到幾十個周波， 電極端面溫度可達(dá) 500- 700甚至更高9，電極的作用決定了其工作條件是承受較大 的電流密度、壓縮應(yīng)力和溫度梯度。 1.3.2 電極的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀 目前電阻焊電極市場中，電阻焊電極有銅合金電極、復(fù)合材料電極、氧化鋁銅電 極、涂層電極10- 14。 銅合金電極應(yīng)用比較廣泛，這是由它本身優(yōu)良的化學(xué)物理特性及很好的性價比： (1)鉻鋯銅電極達(dá)到焊接電極四項(xiàng)性能使指標(biāo)很好的平衡， 優(yōu)良的導(dǎo)電性保證焊接回路 的阻抗最小，獲到優(yōu)良的焊接質(zhì)量；高溫機(jī)械性能是保證焊接高溫環(huán)境下電極材料的 性能及壽命；耐磨性能使電極不易磨損，同時延長壽命，降低成本；較高的硬度和強(qiáng) 度是保證電極頭在一定的壓力下工作不易變形壓潰，保證焊接質(zhì)量；(2)電極是一種工 業(yè)生產(chǎn)的消耗品，用量比較大，因而其價格成本也是一個考慮的重要因素，鉻鋯銅電 極相對其優(yōu)良的性能來說，價格比較便宜，能滿足生產(chǎn)的需要。由于上述原因鉻鋯銅 合金電極目前仍得到廣泛的使用。 復(fù)合材料電極是用高溫下硬度也不降低的鎢與導(dǎo)熱性高的銅混合燒結(jié)而成的。其 中典型的是鎢銅合金。 鎢基高比重合金是鎢中加入少量的鎳鐵或鎳銅燒結(jié)而成,鎢銅復(fù) 合材料(tungsten- copper)含有 10- 40% (重量比)的銅，也廣泛用于鍍鋅鋼板的焊接。 氧化鋁銅電極是彌散強(qiáng)化銅電極中彌散分布著細(xì)小的氧化鋁顆粒，可阻止鋅向電 極中擴(kuò)散從而大大減輕粘結(jié)所帶來的電極損耗。使電極壽命比普通 cucr 電極壽 命延長 22.7 倍。其強(qiáng)度、軟化溫度還是導(dǎo)電性都非常優(yōu)越，尤其突出的是用來焊接 鍍鋅板，它不會像鉻鋯銅電極那樣產(chǎn)生電極與工件粘住的現(xiàn)象，不用經(jīng)常打磨，有效 解決焊接鍍鋅板的問題，提高了效率，其使用壽命提高 4 倍以上。然而，其造價十分 昂貴，在價格上比鉻鋯銅材料高 2 倍左右，因而目前還不能普遍使用，但對鍍鋅板優(yōu) 異的焊接性能及鍍鋅板的普遍使用，使得其市場前景廣闊。 涂層電極是國內(nèi)外電極研究比較熱門的方向，其良好的工藝性能，低廉的價格， 吸引眾多企業(yè)和高校積極投入涂層電極研究之中。 目前國內(nèi)用電火花在表面熔敷一層 tic 的鉻鋯銅電極。點(diǎn)焊鍍鋅鋼板的電極壽命達(dá)到 1000 余點(diǎn)，是一般鉻鋯銅電極(400 江蘇科技大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 4 點(diǎn))的 2.5 倍。主要原因是 tic 涂層延緩和阻止了 zn的擴(kuò)散，延緩了與電極基體銅的 合金化。但由于 tic 涂層存在一些缺陷，如裂紋或與電極基體粘合不牢，在焊接過程 中 zn通過滲透、擴(kuò)散到 tic 涂層下面，與電極基體 cu發(fā)生反應(yīng)。隨著焊點(diǎn)的增加， 可能形成脆性很大的 cu- zn 合金，在熱和力的作用下脫落，與電極基體結(jié)合不牢的 tic 涂層也一同脫落。 致使有更多的面積與 zn接觸， 進(jìn)一步的加快了電極的磨損15- 19。 1.3.3 電極強(qiáng)化方法 目前大量使用的電極材料是銅和銅基材料。 其強(qiáng)化的方法主要從以下幾個方面考 慮： (1) 形變強(qiáng)化：形變強(qiáng)化可大幅度提高銅的硬度和強(qiáng)度，對電導(dǎo)率影響很小，但 當(dāng)電極溫度升至 0.4tm時，這種強(qiáng)化作用顯著減弱，此種強(qiáng)化方式對鍍鋅鋼板的焊接 效果不明顯。 (2) 合金元素強(qiáng)化：通過在銅中加入少量的合金元素可以大大提高銅的軟化溫度 和硬度，但合金合金元素的加入使銅的電導(dǎo)率下降較多，目前強(qiáng)化效果較好，同時對 銅的電導(dǎo)率影響較小的元素主要是鉻和鋯，也是目前實(shí)際應(yīng)用較為廣泛的做法。 (3) 彌散強(qiáng)化：彌散強(qiáng)化合金是在銅中加入高硬度、高熔點(diǎn)、具有良好熱穩(wěn)定性 的陶瓷相顆粒，如 zro3、sio2、al2o3、tic 等。制備工藝主要有粉末冶金法、機(jī)械 合金化法等。 (4) 深冷處理：深冷處理是指在- 130以下對材料進(jìn)行處理，改變材料性能的一 種方法，深冷處理以液氮(- 196) 作為制冷劑20。用深冷處理后的鉻錯銅電極提高了 電極基體致密性，改變了合金元素分布，提高了電極的導(dǎo)電導(dǎo)熱能力，減少了熱量的 產(chǎn)生，同時導(dǎo)熱能力加強(qiáng)，避免了銅合金和鍍鋅鋼板的合金化傾向，深冷處理也細(xì)化 了電極材料抗壓潰變形的能力，顯著提高了電極的壽命21。但深冷處理的方法，成本 較高，實(shí)際應(yīng)用較困難。 1.4 電阻點(diǎn)焊電極的失效機(jī)理 由于電阻點(diǎn)焊電極工作條件惡劣，尤其是焊接鍍鋅鋼板，其失效機(jī)理主要有塑性 變形、合金化、磨損、坑蝕、再結(jié)晶、熱沖擊和熱疲勞等。這些都是高溫和壓力共同 作用的結(jié)果。 1.4.1 塑性變形 無論是點(diǎn)焊鍍鋅鋼板還是點(diǎn)焊普通鋼板，電極的塑性變形導(dǎo)致電極端部形成蘑菇 狀和電極直徑的增加。 這種塑性變形的產(chǎn)生是由于電極頭部在焊接時承受壓力和高溫 作用的結(jié)果。一般講，電極表面的溫度與焊件表面的溫度應(yīng)相等，點(diǎn)焊時鋼板的表面 第 1 章 緒論 5 溫度大約為 700左右。點(diǎn)焊鍍鋅鋼板時，電流密度比點(diǎn)焊普通鋼板電流密度要高 25 50左右。 電極表面的溫度能達(dá)到 800900。 正是由于電極頭部的溫度分布不 均勻，使得電極頭部產(chǎn)生了不均勻的塑性變形。此外在電極與工件表面的高溫還導(dǎo)致 了電極頭部產(chǎn)生低屈服強(qiáng)度的 zncu合金。這將加重電極局部的塑性變形。塑性變 形的產(chǎn)生，使得電極頭部的直徑隨焊點(diǎn)數(shù)目的增加而增加，從而導(dǎo)致焊接電流密度下 降，焊透率降低，直到熔核直徑減少，焊點(diǎn)強(qiáng)度下降，此時必須修整電極或更換電極 14。 1.4.2 合金化 在焊接過程中電極的合金化主要發(fā)生在電極和鍍層鋼板的交界面上，合金主要產(chǎn) 生在電極工作端面及頭部的周圍。電極合金化的程度取決與在焊接循環(huán)過程中電極與 工件交界邊作用的溫度和時間，鍍層元素與電極材料的擴(kuò)散速度，以及生成物質(zhì)在電 極端面的形核和長大。一般電極端面與工件接觸面積越大、作用的時間越長、工作溫 度越高，擴(kuò)散速度越快，越易合金化，而合金化的產(chǎn)生不僅使電極端面的電導(dǎo)率下降， 提高了焊接時電極表面的溫度，更加加快合金化，而且影響了電極表面的分流作用。 1.4.3 磨損 電極的磨損主要發(fā)生在電極頭部，表現(xiàn)為電極頭部的物質(zhì)轉(zhuǎn)移到工件上，使得電 極磨損，導(dǎo)致電極直徑增大和焊接電流密度的下降。普通點(diǎn)焊時，焊件與焊件之間之 所以能形成電阻點(diǎn)焊熔核是因?yàn)樗鼈冎g也存在接觸電阻并有電流通過，電極與焊件 之間也存在被焊接的可能，只不過是電極與焊件的接觸電阻小于焊件與焊件之間的接 觸電阻22,23，又由于電極的導(dǎo)熱快(電極的導(dǎo)熱率高)并且有冷卻水通過，使得電極與 焊件之間的焊接沒有焊件與焊件之間的焊接容易。但在電阻點(diǎn)焊鍍鋅鋼板時，由于點(diǎn) 焊的電流（或點(diǎn)焊的時間）較普通點(diǎn)焊要高（或長），從而導(dǎo)致電極與焊件之間產(chǎn)生 焊接的可能性大于普通的點(diǎn)焊。當(dāng)電極抬起時，電極與焊件之間局部焊合的地方就有 可能發(fā)生斷裂，斷裂的部位可能有三種情況：其一是發(fā)生在電極端面；其二是發(fā)生在 焊合物中間；其三是發(fā)生在鋼板表面。到底斷裂在什么位置主要取決于電極的強(qiáng)度、 鋼板表面鍍層與鋼板間的結(jié)合強(qiáng)度以及焊點(diǎn)局部焊接強(qiáng)度之間的大小，如果電極的強(qiáng) 度最低，電極頭部就會發(fā)生磨損；如果焊件或鍍層的強(qiáng)度最低，電極頭部就會產(chǎn)生合 金黏附物；如果電極頭部和焊點(diǎn)局部焊接的強(qiáng)度介于前兩者之間，電極磨損和電極表 面的黏附都會發(fā)生。另外影響磨損的因素還有在正常焊接規(guī)范下電極撞擊工件和對電 極的冷卻不足。 1.4.4 坑蝕與自愈合 點(diǎn)焊電極焊接鍍層鋼板時，由于高溫的作用，在電極表層產(chǎn)生低熔點(diǎn)合金。當(dāng)電 江蘇科技大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 6 極離開工件時，有些低熔點(diǎn)合金在飛濺作用下離開了電極端面，在電極端面產(chǎn)生了一 個個小弧坑，許多小弧坑連成一起的過程就叫坑蝕，坑蝕的結(jié)果便形成了蝕坑?？游g 的產(chǎn)生，提高了坑蝕周圍的電流密度和工作壓力密度，導(dǎo)致了蝕坑周圍產(chǎn)生更嚴(yán)重的 塑性變形和脫落，從而增加了電極端面的直徑和降低了焊點(diǎn)直徑。點(diǎn)焊鍍層鋼板的電 極在點(diǎn)焊過程中表面的蝕坑有“ 自愈合” 現(xiàn)象，自愈合的產(chǎn)生是由于鍍層鋼板的表面物 質(zhì)向電極表面轉(zhuǎn)移填滿了蝕坑和電極表面的合金物填滿了蝕坑。 即使蝕坑被“ 自愈合” ， 但在電極與工件交界面上的溫度升高?？杉铀匐姌O失效或由于焊接電流密度的改變， 使電極達(dá)不到要求而使電極報(bào)廢。 1.4.5 再結(jié)晶 一般鉻鋯銅電極材料的再結(jié)晶溫度大約在700800之間。雖然電極與工件連接 界面上的溫度基本低于此溫度，但有些微區(qū)的溫度也可能達(dá)到或超過此溫度，這取決 于工件與電極間的接觸電阻、焊接速度、冷卻狀況以及電極合金類型。一旦電極某的 區(qū)域的溫度高于電極材料的再結(jié)晶溫度，則會在電極中產(chǎn)生再結(jié)晶和晶粒長大，強(qiáng)度 降低，電阻率升高，加快塑性變形，最終使電極失效。當(dāng)然，點(diǎn)焊電極材料的再結(jié)晶 并不一定發(fā)生。 1.4.6 熱沖擊和熱疲勞 點(diǎn)焊電極在工作過程中不僅在高溫下受力， 而且還要承受加熱和冷卻的循環(huán)作用， 受到熱和力的沖擊，產(chǎn)生熱疲勞而使電極失效或電極表層脫落。 1.5 鍍鋅鋼板電阻點(diǎn)焊電極失效過快機(jī)理 點(diǎn)焊鍍鋅鋼板時電極的失效包含與焊接其它材料相同的因素，比如說高溫下的塑 性蠕變、機(jī)械磨損、熱疲勞、再結(jié)晶等。而且點(diǎn)焊鍍鋅鋼板比焊接普通鋼板時電極磨 損快得多。除了以上共有原因外，還有其自身的特殊機(jī)理。對機(jī)理的推測，有以下原 因： (1) 點(diǎn)焊電極的作用主要為傳遞焊接壓力、焊接電流和散熱，點(diǎn)焊是焊接電流常 達(dá)到數(shù)千安培甚至數(shù)萬安培，焊接壓力可達(dá)幾百兆帕，焊件表面溫度可達(dá)10o0k左右， 在高溫和壓力的雙重作用下電極很快產(chǎn)生變形和粘附，使熔核焊透率降低、焊接接頭 強(qiáng)度下降，最終使電極失效24,25。點(diǎn)焊鍍鋅鋼板時采用的焊接電流及電極壓力均大于 普通鋼板。電極在更高的壓力與更大的電流、更高的溫度下工作，機(jī)械磨損與變形加 劇，電極磨損更快是必然的。 (2) 在點(diǎn)焊鍍鋅鋼板時，由于鍍層金屬的存在，使接觸電阻小鍍層表面易燒損粘 污電極且發(fā)生合金化26。銅制電極的一部分與鋅形成合金，使硬度下降(cu- zn合金的 第 1 章 緒論 7 硬度為50- 190hb，而cu- cr- zr合金硬度為170- 190hb)。硬度下降的電極在高溫高壓力 變形更加容易，使磨損加快27。 (3) 通電時鋅層熔化，熔化了的附著在電極上，使電極導(dǎo)電性惡化接觸電阻增加 較快，從而加快電極失效。 (4) 鍍層內(nèi)有機(jī)物高溫下碳化，粘附在電極頭端面上，使電極形狀改變。 1.6 鍍鋅鋼板電阻焊電極的發(fā)展趨勢 從以上介紹，我們發(fā)現(xiàn)，鍍鋅鋼板廣泛使用是未來發(fā)展的趨勢。目前，國內(nèi)外研 究的銅基復(fù)合材料比較多，但由于成本高，價格昂貴限制了其在生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。 可見降低銅基復(fù)合材料的制造成本一直是電阻焊電極的主攻方向之一28。 由于電阻焊 鍍鋅鋼板電極容易和鋅發(fā)生合金化，可以對電極表面進(jìn)行合適的處理，避免合金化或 者減慢合金化。 對電阻焊電極表面處理提高電極壽命， 一般可以提高表面涂層的質(zhì)量， 減少裂紋、孔洞等缺陷，提高表面涂層與電極基體的結(jié)合強(qiáng)度，從而提高電極的使用 壽命?；谝陨嫌懻?，涂層電極的應(yīng)用必將成為電阻焊電極發(fā)展的趨勢，其極佳的性 價比必將受到廣大汽車、家電等行業(yè)的青睞，占據(jù)電極市場的主要份額。 1.7 本課題研究的目的和意義 目前廣泛使用的鉻鎬銅電極，在焊接過程中存在高溫軟化，與工件發(fā)生粘結(jié)，損 壞嚴(yán)重的問題，彌散強(qiáng)化銅電極雖然在很大程度上克服了鉻鎬銅電極存在的問題，然 而彌散強(qiáng)化銅的昂貴的價格，使得彌散強(qiáng)化銅電極不能廣泛推廣，因此，人們正在積 極探索一種既克服焊接中存在種種性能問題，又能降低電極制造成本的電極材料。一 種電阻焊專用涂層電極材料應(yīng)運(yùn)而生，其良好的性能，低廉的價格，讓許多研究工作 者和廠家都積極投身該電極的研究制造過程中。由于涂層電極的壽命長，不需經(jīng)常修 磨和更換電極，因而大大提高了生產(chǎn)效率。再有，研究已經(jīng)表明，涂層電極所需要的 焊接電流比普通電極的要小10%左右，因而節(jié)約了電能的消耗。這些因素均進(jìn)一步顯 示出明顯的社會和經(jīng)濟(jì)效益。 本課題研究的新一代涂層電極主要針對鍍鋅鋼板的電阻焊而開發(fā)，主要應(yīng)用在轎 車制造企業(yè)（如南京菲亞特、上海通用汽車集團(tuán)公司、上海大眾汽車公司、北京現(xiàn)代、 沈陽金杯和廣州本田等大型企業(yè)）和家用電器（如電冰箱、洗衣機(jī)、各種電器控制柜 等）制造企業(yè)。面對如此激烈的市場競爭，開發(fā)并生產(chǎn)專門用于鍍鋅鋼板電阻焊的涂 層電極已成為亟待解決的課題，其將大大提高生產(chǎn)效率，降低制造成本，節(jié)約銅材并 降低能源消耗。 江蘇科技大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 8 1.8 本課題的研究內(nèi)容 采用脈沖等離子放電沉積技術(shù)在電極端部沉積致密涂層，到汽車工廠中進(jìn)行實(shí)際 應(yīng)用，然后進(jìn)行性能評定并制定點(diǎn)焊實(shí)用工藝規(guī)范參數(shù)，具體研究內(nèi)容如下： (1) 涂層電極制造與實(shí)際應(yīng)用：根據(jù)多層涂層的設(shè)計(jì)概念，首先在電極端部沉積 一層鎳基合金涂層（第一層） ，該涂層可起到隔離和防止銅合金進(jìn)入第二層涂層的作 用。然后，在第一層涂層上再沉積一層導(dǎo)電金屬陶瓷涂層（第二層） ，該金屬陶瓷涂 層為 tic 或 tib2增強(qiáng)的鎳基或鈷基合金。由于鎳對于 tic 和 tib2來說是很好的粘結(jié) 劑（而銅不是） ，所以金屬陶瓷涂層能與第一層鎳基合金涂層形成良好的結(jié)合。由于 tic或tib2陶瓷與熔融鋅之間幾乎不發(fā)生粘結(jié)， 因此可大大降低涂層與鋅之間的粘結(jié)。 此外，金屬陶瓷的硬度很高，可有效地防止電極的變形使電極端部面積增大。 金屬陶瓷涂層沉積之后，將產(chǎn)品應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，并進(jìn)行質(zhì)量跟蹤。 (2) 涂層電極與普通壽命對比研究：測定涂層電極與普通電極的使用壽命，重點(diǎn) 對涂層電極與普通電極在電阻焊過程中電極端面塑性變形和元素分布進(jìn)行詳細(xì)研究。 具體包括： a.普通電極在電阻焊過程中電極端面變形行為和成分分析； b.研究涂層電極在電阻焊過程中電極端面變形行為和成分分析； c.判定涂層電極與普通電極使用壽命。 (3) 涂層電極與普通電極失效機(jī)理研究，具體包括： a.根據(jù)涂層電極與普通電阻焊試驗(yàn)過程及結(jié)果，分別分析出涂層電極與普通電極 失效機(jī)理； b.對比涂層電極與普通電極失效機(jī)理，最終得出涂層電極提高電阻焊鍍鋅鋼板壽 命機(jī)理。 (4) 涂層電極電阻焊工藝規(guī)范參數(shù)的確定，具體包括： a 調(diào)整點(diǎn)焊工藝參數(shù)，使涂層電極獲得最佳使用性能。 b 綜合分析涂層電極的使用性能及使用壽命，制定合理的電阻焊工藝參數(shù)范圍。 (5) 涂層電極的性價比分析： 根據(jù)普通電極價格與使用壽命，以及涂層電極的使用壽命，計(jì)算出涂層電極的 相對價格，并綜合涂層電極的使用性能，對涂層電極的綜合性能進(jìn)行評定。 第 2 章 試驗(yàn)方法及設(shè)備 9 第 2 章 試驗(yàn)方法及設(shè)備 2.1 試驗(yàn)材料 2.1.1 電極材料 本文所使用的電極為市場中所銷售普通鉻鋯銅電極，其外形如圖 2.1 所示，電極成 分及主要性能分別如表 2.1、2.2 所示。 圖 2.1 電極形貌 fig.2.1morphology of electrodes 表 2.1 試驗(yàn)用電極成分表(wt,%) table 2.1 electrode composition table used in the experiments(wt,%) 元素 cu cr zr 含量 99.10 0.70 0.20 表 2.2 試驗(yàn)用電極性能 table 2.2 test electrode properties 密度(g/cm3) 軟化溫度() 硬度(hrb) 導(dǎo)電率(iacs%) 延伸率 (%) 抗拉強(qiáng)度 (mpa) 8.9 550 82.85 80 15 420 2.1.2 沉積材料 本文采用電火花沉積方法，在普通電極表面上沉積了鎳涂層和金屬陶瓷涂層。鎳 涂層所需材料為市場上銷售的純鎳材料，經(jīng)線切割加工成 f3 的鎳棒。金屬陶瓷層為 自主設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，主要是為了延緩電極失效，具體設(shè)計(jì)思路如下。 金屬陶瓷涂層是本課題研究的關(guān)鍵，因此金屬陶瓷成分設(shè)計(jì)要求合理。本課題中 江蘇科技大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 10 金屬陶瓷層選用金屬碳化物 tic 為主要成分， 但因金屬碳化物 tic 線脹系數(shù)較其它添 加金屬的過大，所以含量不能過高或過低，過高會在沉積的過程中受到大的應(yīng)力產(chǎn)生 裂紋，過低則會降低電極的耐磨性29。 ni和 co 對于 tic 來講，是一種良好的粘結(jié)劑， 加入一定量的 ni 和 co 有助于金屬陶瓷層與第一層涂層鎳的粘結(jié)。但是 tic- ni 金屬 陶瓷在燒結(jié)時由于 ni 不能完全潤濕 tic，發(fā)生 tic 顆粒聚集長大，導(dǎo)致材料的韌性 很差。而 mo 的主要作用是改善液態(tài)金屬 ni對 tic 的潤濕性，提高金屬陶瓷的韌性， 故涂層中要含有少量的 mo。另外，由于 w 熔點(diǎn)高，硬度大，涂層中還含有少量的 w30,31。除此之外，由于電火花沉積過程中，電極溫度很高，所以金屬陶瓷中所添加 的元素熔點(diǎn)都在 1450以上，保證了金屬陶瓷涂層性能的穩(wěn)定，根據(jù)以上分析，進(jìn)行 金屬陶瓷成分配比，結(jié)果如表 2.3 所示。 表 2.3 金屬陶瓷成分(wt,%) table 2.3 metal ceramics composition (wt,%) 元素 tic ni mo co w 含量 72 18.1 2.6 2.2 5.1 金屬陶瓷粉末配好后，需采用球磨法進(jìn)行研磨，以達(dá)到細(xì)化粉末的目的。球磨結(jié) 束后，將粉末裝入模具型腔內(nèi)，在壓力機(jī)下壓制成致密的坯體。將壓制成型的坯體放 入真空爐中燒結(jié)，然后加個成 f3 的棒材。 2.1.3 點(diǎn)焊材料 文中電阻點(diǎn)焊試驗(yàn)所采用的鍍鋅鋼板為雙面熱鍍鋅鋼板，其力學(xué)性能和化學(xué)成分 分別表 2.4、2.532,33。根據(jù)美國焊接標(biāo)準(zhǔn)（aws/saed8.9m: 2002） ，點(diǎn)焊試驗(yàn)試樣如 圖 2.2 所示。 表 2.4 鍍鋅鋼板力學(xué)性能表 table 2.4 mechanical properties of galvanized steel sheet 屈服強(qiáng)度（mpa） 抗拉強(qiáng)度（mpa） 延伸率(%） 198 366 38 表 2.5 鍍鋅鋼板成分含量表(wt,%) table 2.5 galvanized steel sheet ingredients(wt,%) 成分 c si mn p s ti al 含量（wt.%） 0.002 0.06 0.038 0.0034 0.008 0.03 0.00027 第 2 章 試驗(yàn)方法及設(shè)備 11 圖 2.2 電阻點(diǎn)焊試樣 fig.2.2 resistance spot welding specimen 點(diǎn)焊的電極有普通電極和涂層電極。普通電極為普通的錐形鉻鋯銅電極；涂層電 極是在普通的錐形鉻鋯銅電極表面先后沉積了鎳和金屬陶瓷涂層。 普通電極與涂層電 極如圖 2.3 所示。 （a）普通鉻鋯銅電極 （b） 涂層電極 圖 2.3 普通電極和涂層電極 fig.2.3 common electrode and the electrode coating 2.2 試驗(yàn)設(shè)備 2.2.1 金屬陶瓷粉末球磨設(shè)備 球磨設(shè)備和球磨參數(shù)調(diào)節(jié)儀表如圖 2.4 所示。球磨桶是聚乙氟磨料桶；金屬球是 硬質(zhì)合金球，主要成分是 wc 和 co。球磨前首先去除硬質(zhì)合金球表面氧化膜，方法 是將合金球等分成兩份放入兩個球磨桶中， 分別加入等量無水乙醇， 旋緊球磨桶瓶蓋， 然后把兩個球磨桶對稱安裝在球磨機(jī)兩個支座上，球磨速度為 150r/min，球磨時間為 30 小時。去氧化皮結(jié)束后，將金屬球清洗干凈，晾干待用。 將清洗干凈的金屬球及配好的金屬陶瓷粉末都均分成兩份，放入兩個球磨桶中， 江蘇科技大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 12 分別加入等量無水乙醇，旋緊球磨桶瓶蓋，然后把兩個球磨桶對稱安裝在球磨機(jī)兩個 支座上，球磨速度為 150r/min，球磨時間為 72 小時。球磨結(jié)束后，倒出粉末并加入 汽油作為保護(hù)劑，靜置。待金屬陶瓷粉末沉淀后，倒出汽油，倒入膠體，迅速攪拌， 使膠體包裹在陶瓷粉末的表面，同時使其干燥。 (a) 球磨設(shè)備 (b) 球磨參數(shù)調(diào)節(jié)儀表 圖 2.4 球磨設(shè)備和球磨參數(shù)調(diào)節(jié)儀表 fig.2.4 milling equipment and milling parameters conditioning instrument 2.2.2 電火花沉積設(shè)備 r- c 電火花沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理圖如圖 2.5 所示，設(shè)備主要由脈沖電源和電動機(jī) 構(gòu)成，沉積材料棒和電極均可旋轉(zhuǎn)。脈沖電源向電極和工件供電，使二者之間產(chǎn)生火 花放電34。開始工作時，電源通過電阻 r 和電容 c 向其充電。接著電極接近工件， 使放電回路形成通路，在火花放電通路和相互接觸的微小區(qū)域內(nèi)瞬時地流過放電電 流，電流密度高達(dá) 105a/cm 2106a/cm2，而放電時間僅為幾微秒到幾毫秒，使放電微 小區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生了約 800025000的高溫， 該區(qū)域的基體熔化并向周圍介質(zhì)中濺射， 同時使電極和熔化的沉積材料擠壓在一起13,19,35- 37。隨著接觸面積擴(kuò)大和放電電流減 小，使接觸區(qū)域的電流密度急劇下降，同時接觸電阻也明顯減小，因此電能不再使接 觸部分發(fā)熱。相反，由于保護(hù)氣體介質(zhì)和鉻鋯銅電極基體的冷卻作用，熔融的材料被 迅速冷卻而凝固并粘接在電極上，成為電極表面上的強(qiáng)化點(diǎn)。同時，因放電回路被斷 開，電源重新對電容器 c 充電，這就是電火花強(qiáng)化設(shè)備的一次充放電的過程。重復(fù)這 個充放電過程并移動電極的位置，強(qiáng)化點(diǎn)就相互重疊和融合，在電極表面形成一層沉 積層38- 41。 第 2 章 試驗(yàn)方法及設(shè)備 13 圖 2.5 電火花沉積設(shè)備原理圖 fig.2.5 schematic diagram of the esd equipment structure 由于 r- c 脈沖電火花沉積設(shè)備具有操作簡便，輸出功率大，沉積速度快的特點(diǎn)， 因此在電火花沉積工藝探索階段，可以用 r- c 脈沖電火花沉積設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)。 本課題所用脈沖電源為實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)，型號為 esd- 250。其設(shè)備圖如圖 2.6 所 示。沉積裝置為日本拓克能模具處理有限公司生產(chǎn)的 spark- depo 系列的小型沉積裝 置。 此沉積裝置內(nèi)置保護(hù)氣管道，沉積時可實(shí)現(xiàn)對沉積層的保護(hù)。 其主要參數(shù)如表 2.6 所示。 表 2.6 電火花沉積設(shè)備主要性能參數(shù) table 2.6 deposition of the main performance parameters of devices 性能項(xiàng)目 性能參數(shù) 工作電壓(v) dc100 電極轉(zhuǎn)速(r/min) 2500- 8000 夾持直徑(mm) 1- 4 江蘇科技大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 14 (a) 沉積電源 (b) 沉積設(shè)備 圖 2.6 沉積電源與沉積設(shè)備 fig.2.6 deposition power and deposition equipment in the experiment 2.2.3 沉積電極旋轉(zhuǎn)設(shè)備 本文自主設(shè)計(jì)了電極旋轉(zhuǎn)設(shè)備，如圖 2.7 所示。 沉積過程中可將電極固定在旋轉(zhuǎn) 盤上，并可以按照要求調(diào)節(jié)表盤上的旋轉(zhuǎn)速度，沉積結(jié)束后，按停止旋轉(zhuǎn)開關(guān)，頂出 電極。 圖 2.7 電極旋轉(zhuǎn)設(shè)備 fig.2.7 cr- zr- cu electrode rotating equipment 2.2.4 鍍鋅鋼板電阻點(diǎn)焊設(shè)備 本試驗(yàn)中所使用的電阻點(diǎn)焊機(jī)是由唐山松下產(chǎn)業(yè)機(jī)器有限公司生產(chǎn)，型號為 yr- 350s 單相交流電阻焊機(jī)，如圖 2.8 所示。其主要由兩平行電極臂，冷卻裝置，氣 第 2 章 試驗(yàn)方法及設(shè)備 15 動裝置，腳踏板開關(guān)，控制面板等組成。該電阻點(diǎn)焊機(jī)相關(guān)參數(shù)如下： 額定功率：35kva 連續(xù)額定功率：24.7kva 最大焊接功率：90kva 次級空載電壓：1.56.2v 次級最大短路電流：16ka 電極臂間距：200mm 電極臂伸出長度：600mm 圖 2.8 yr- 350s 單相交流點(diǎn)焊機(jī) fig.2.8 yr- 350s spot welding machine 這臺電阻點(diǎn)焊機(jī)為腳踩單點(diǎn)電阻焊機(jī)，點(diǎn)焊機(jī)外伸兩個電極臂：下電極臂為固定 臂，上電極臂為活動臂。在進(jìn)行電阻點(diǎn)焊焊接時，把兩塊鍍鋅鋼板疊放在一起，并盡 量保持水平。找準(zhǔn)要求點(diǎn)的焊接點(diǎn)位置，然后腳踩腳踏板開關(guān)，上下電極臂把兩塊鍍 鋅鋼板壓緊，提供電阻點(diǎn)焊壓力，與此同時兩電極臂通電加熱，在 高溫高壓的條件下， 完成兩塊鍍鋅鋼板的點(diǎn)焊焊接過程。當(dāng)調(diào)好試驗(yàn)參數(shù)以后，在控制面板上打開控制電 源，關(guān)閉“焊接”按鈕，打開“調(diào)整”按鈕，點(diǎn)焊機(jī)上電極臂只向下壓而不通電，將 電極固定。打開“焊接”按鈕，關(guān)閉“調(diào)整”按鈕，點(diǎn)焊機(jī)正常工作。點(diǎn)焊機(jī)控制面 板中電流調(diào)節(jié)采用檔位調(diào)節(jié)， 根據(jù)差值計(jì)算出試驗(yàn)中檔位對應(yīng)的電流值如表2- 7所示。 江蘇科技大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 16 表 2.7 不同檔位對應(yīng)的焊接電流值 table 2.7 the welding current corresponding different gear 檔位 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 60 焊接電 流 （ka） 6.50 6.76 7.02 7.28 7.54 7.8 8.06 8.32 8.58 8.84 9.1 11.7 2.3 試驗(yàn)方法 2.3.1 涂層沉積試驗(yàn) 本文在普通電極表面沉積了鎳和金屬陶瓷涂層。鎳涂層沉積工藝參數(shù)為：沉積電 流 20a，沉積電壓 7.5v，電極轉(zhuǎn)速為 40r/min- 60r/min，棒材轉(zhuǎn)速為 3000r/min。沉積 金屬陶瓷層的沉積工藝參數(shù)： 沉積電流值 20a， 沉積電壓值 7.5v， 電極轉(zhuǎn)速在 20r/min 左右，棒材轉(zhuǎn)速為 3500r/min。 試驗(yàn)過程中，沉積材料接正極，鉻鋯銅電極接負(fù)極。沉積時間約為 90s。沉積材 料棒在電極頭部的 1/6 圓弧上來回運(yùn)動，如圖 2.9 所示，沉積時，沉積材料棒與鉻鋯 銅電極之間的運(yùn)動角度為 60 。 圖 2.9 沉積材料沉積范圍 fig.2.9 deposition range 2.3.2 點(diǎn)焊接頭剪切強(qiáng)度試驗(yàn) 點(diǎn)焊接頭剪切強(qiáng)度試樣如圖 2.10 所示。 試驗(yàn)前將試樣用酒精擦洗，除去鍍鋅鋼板 表面的油污、灰塵和污物。點(diǎn)焊時，焊點(diǎn)位置應(yīng)盡量準(zhǔn)確，不能偏離規(guī)定位置過大， 以防試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)較大誤差。 用于剪切強(qiáng)度試驗(yàn)的設(shè)備為 cmt5205 電子拉伸試驗(yàn)機(jī)， 第 2 章 試驗(yàn)方法及設(shè)備 17 根據(jù)美國焊接協(xié)會標(biāo)準(zhǔn) aws/saed8.9m: 2002 要求， 剪切強(qiáng)度試驗(yàn)的夾頭位移速率為 10mm/min。在試驗(yàn)過程中要求試驗(yàn)的焊點(diǎn)位于剪切時的垂直位置，為保證作用在焊 點(diǎn)上的力與剪切力方向一致， 可在剪切試樣的上下夾頭兩端墊一塊與剪切試樣等厚的 鍍鋅鋼板19,42,43。 圖 2.10 電阻點(diǎn)焊接頭剪切強(qiáng)度試樣 fig.2.10 shear strength of resistance spot welding joints experimental sample 2.3.3 焊點(diǎn)熔核幾何尺寸的測量 點(diǎn)焊熔核直徑試樣同圖 2.10 所示。試驗(yàn)結(jié)束后，將試樣沿焊點(diǎn)中間切開，然后用 金相砂紙打磨焊縫，經(jīng) 8%的硝酸酒精溶液腐蝕后，測量焊點(diǎn)熔核直徑(d)，熔核高度 (h)及壓痕深度(h1)，并計(jì)算出熔透率。如圖 2.11 所示。 焊點(diǎn)熔透率可通過公式 2.1 計(jì)算得出44。 1 100% h a h = (2.1) 式中 - 板厚 h- 熔核單側(cè)的高度 h1- 壓痕深度 江蘇科技大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 18 d- 熔核直徑 h- 熔核單側(cè)的高度 h1- 壓痕深度 圖 2.11 焊點(diǎn)幾何尺寸 fig.2.11 nuclear size 2.3.4 點(diǎn)焊工藝對熔核直徑影響試驗(yàn) 分別取若干對普通鉻鋯銅電極和涂層電極，用砂紙輕輕打磨電極端部表面，去除 電極表面的氧化皮和油污，然后用無水乙醇擦洗電極端部表面。準(zhǔn)備如圖 2.2 點(diǎn)焊熔 核直徑試樣若干塊。 經(jīng)過分析，影響電阻點(diǎn)焊實(shí)驗(yàn)的三個重要因素分別是焊接電流、焊接壓力、