TPS/i電弧弧焊在鍍鋅板上的應(yīng)用

從世界范圍看，鍍鋅汽車板的應(yīng)用量已經(jīng)占到汽車板總量的75%～100%，較為高檔的車型甚至全部采用鍍鋅板。而在我國，鍍鋅板在汽車上的應(yīng)用比例卻只有50%左右。隨著汽車產(chǎn)量的提高及質(zhì)量要求的提升，鍍鋅板在我國汽車工業(yè)的應(yīng)用前景十分廣闊。然后，鍍鋅層的存在給鍍鋅板的焊接帶來了一定的困難，Zn的熔點低(420℃)，揮發(fā)溫度908℃，焊接過程中由于裂紋及氣孔的敏感性大、鋅的蒸發(fā)及煙塵、氧化物夾雜及鍍鋅層熔化、破壞等問題嚴重影響了焊接質(zhì)量。

本文闡述了鍍鋅板焊接中存在的問題，并介紹了伏能士的TPS/i PMC“電弧弧焊”在鍍鋅板焊接中的應(yīng)用。

鍍鋅板焊接中存在的問題

汽車工業(yè)應(yīng)用的鍍鋅板的鍍鋅層厚度一般在15μm左右，成份為Zn或ZnFe。相比較銅基焊絲的釬焊，碳鋼焊絲在焊接中具有非常大的優(yōu)勢，因為焊材的價格非常便宜。然而，由于鍍鋅板的特性，在傳統(tǒng)MIG/MAG焊接工藝中，碳鋼焊絲存在的諸多問題，其價格優(yōu)勢很難得以體現(xiàn)。

通常，銅基焊絲在鍍鋅板中作為釬焊使用，其優(yōu)勢是：當Zn的成份在25 %左右時，Cu和Zn會形成(FCC)面心立方結(jié)構(gòu)固相?；谶@種特性，以及CuSi焊絲相對較低的熔點，焊縫內(nèi)部和表面的氣孔會大大減少。這是因為，CuSi焊絲的熔點在950℃左右，Zn的沸點在900℃左右。而普通的碳鋼焊絲，如ER70S-3的熔點在1500℃左右，在焊接的過程中會有大量的Zn蒸汽溢出。當使用傳統(tǒng)MIG/MAG焊接工藝時，大量的Zn和ZnO蒸汽會導致焊縫內(nèi)部和外部布滿氣孔(見圖1)，并產(chǎn)生大量焊接飛濺，進而導致后續(xù)打磨時間增加以及耗材消耗。當焊接過程中干伸長有輕微的變化時，電弧受干擾非常嚴重，易造成斷續(xù)焊和燒穿等缺陷,幾乎不可能保證連續(xù)的焊縫質(zhì)量。

TPS/i電弧焊接在鍍鋅板上的應(yīng)用

伏能士的TPS/i全新智能化焊機可以更準確地測量和分析電弧，更精確地進行控制，實現(xiàn)低飛濺的熔滴過渡、更快更穩(wěn)定的脈沖電弧、完美的起弧和收弧以及均勻的熔深等。

伏能士脈沖多重控制(PMC)電弧結(jié)合“弧長自適應(yīng)”和“恒熔深”功能，在使用碳鋼實心焊絲焊接鍍鋅板時，可以獲得較好的焊接質(zhì)量、較少的飛濺和較少的氣孔。PMC電弧配合“弧長自適應(yīng)功能(見圖2)”，提高了電弧的穩(wěn)定性。恒熔深功能即使在干伸長變動的情況下, 也可以保證連續(xù)相同的熔深(見圖3)，從而有效避免了板材的燒穿或者未熔合。

1.焊接速度對比

(1)焊接條件：1.2mm ER70S-3 焊絲，10% CO2的混合氣體，鍍鋅層厚度20μm，材料厚度2mm;焊縫類型：搭接焊縫;焊接速度0.6m/min。

焊接效果對比如圖5、圖6所示，由圖可見，PMC電弧焊接效果遠優(yōu)于傳統(tǒng)的脈沖電弧焊接。

(2)焊接條件：1.2mm ER70S-3 焊絲，10% CO2的混合氣體，鍍鋅層厚度20μm，材料厚度2mm;焊縫類型：搭接焊縫;焊接速度1m/min。

提高焊接速度，伏能士的PMC電弧焊的焊接質(zhì)量依然非常穩(wěn)定(見圖6)，然而傳統(tǒng)的脈沖過渡出現(xiàn)了明顯的焊接缺陷(見圖7)。

這是因為，PMC電弧在干伸長變化下可以保證最低的熱輸入量和一致的熱輸入量，同時使用“恒熔深功能”和“弧長自適應(yīng)”可以有效降低熱輸入量。最終，鍍鋅板焊接時使用PMC電弧，配合ER70S-3和8%～10% CO2的混合氣體，氣孔和飛濺的量都可以得到大大減少。

2.焊絲的選用

如圖8所示，當混合氣體中的CO2比例增加時，焊縫內(nèi)部和外部的氣孔都增加了。氣孔的增加是因為焊接過程中硅和氧發(fā)生了化學反應(yīng)，持續(xù)生成SiO2。而SiO2的熔點高于母材，但比重小于熔池，所以SiO2總是浮于液態(tài)熔池的上方，阻礙了Zn和ZnO的溢出，造成了氣孔產(chǎn)生在焊縫的內(nèi)部和外部。較少的氧化硅保證了較好的熔池流動性，也可以說，較高的氧化硅導致焊縫的形狀更凸，如圖9所示。

相比較傳統(tǒng)的ER70S-6焊絲，使用低硅含量的焊絲(ER70S-3)可以大大降低SiO2的含量。另外，當使用較低含量的CO2混合氣體時，可以同時有效降低焊接飛濺的含量。電壓的降低，減少了熱輸入量，增加了焊縫的潤濕性(見圖9)，這就是使用低硅含量焊絲的優(yōu)勢。

3.焊接位置

因為Zn蒸汽的揮發(fā)，需要考慮不同的焊接位置，每個焊接位置都有它的優(yōu)缺點。尤其是當焊接位置存在一定的間隙時，對于提高焊接質(zhì)量的幫助非常大。間隙可以讓Zn蒸汽更有效的溢出，減少焊縫內(nèi)氣體存在的總量，降低產(chǎn)生氣孔的含量。

結(jié)語

在鍍鋅板的焊接中，采用伏能士的PMC電弧技術(shù)令碳鋼焊絲的優(yōu)勢得以充分發(fā)揮，并顯著提高了鍍鋅板的焊接質(zhì)量。在實際生產(chǎn)過程中，PMC電弧焊的應(yīng)用還需注意以下幾點：使用低硅含量的焊絲;使用更低含量的CO2混合氣體(8%～10%);注意調(diào)整焊接位置，以獲得更好的焊接質(zhì)量。