不同材質(zhì)電極點(diǎn)焊性能研究及其失效分析.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)亦因此獲得了前所未有的高速發(fā)展。鍍鋅鋼板由于其優(yōu)異的腐蝕防護(hù)性能被大量應(yīng)用于制造汽車(chē)車(chē)身，如底盤(pán)、外覆蓋件、前機(jī)艙、行旅箱、車(chē)門(mén)等，部分車(chē)型上鍍鋅鋼板的使用量已達(dá)100％。目前，鍍鋅鋼板的汽車(chē)車(chē)身及各組件的焊接生產(chǎn)仍大量采用電阻點(diǎn)焊的方法，這與電阻點(diǎn)焊特有的焊接優(yōu)異性有關(guān)。電極是電阻焊中的主要耗材，目前主要使用 CuCrZr合金制造，部分使用Al2O3彌散強(qiáng)化銅等其他銅合金制造。CuCr

2、Zr合金電極在點(diǎn)焊鍍鋅鋼板時(shí)存在一定問(wèn)題，主要是熔融鋅液易粘附于電極表面使電極工作面合金化，降低了電極的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，加速電極損耗導(dǎo)致生產(chǎn)率降低、成本提高，而 Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金電極價(jià)格昂貴，目前應(yīng)用較少。針對(duì)這些的問(wèn)題，研究人員開(kāi)發(fā)出了多種CuCrZr合金涂層電極，提高了電極的使用壽命。但涂層電極也存在制備相對(duì)復(fù)雜、涂層耗損完后就相當(dāng)于普通 CuCrZr合金電極不再具有優(yōu)勢(shì)等不足。為此，本課題選用CuNiCoBe和CuNiBe合

3、金制作點(diǎn)焊鍍鋅鋼板的電極，與CuCrZr和Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金電極進(jìn)行點(diǎn)焊鍍鋅鋼板的性能對(duì)比試驗(yàn)，分析了不同材質(zhì)電極點(diǎn)焊時(shí)焊接區(qū)的電阻，測(cè)量了不同材質(zhì)電極在點(diǎn)焊過(guò)程中的溫度變化，并運(yùn)用超景深顯微鏡、SEM、EDS、XRD、光譜儀等分析測(cè)試設(shè)備對(duì)失效之后的電極進(jìn)行失效分析。結(jié)果表明：
　　盡管CuNiBe與CuNiCoBe合金的電導(dǎo)率要低于CuCrZr以及Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金，但這四種材質(zhì)的電極與焊鍍鋅鋼板間的接觸電阻大小相

4、當(dāng)，其原因在于接觸電阻主要決定于較軟的鍍鋅層。
　　點(diǎn)焊過(guò)程中，四種材質(zhì)的電極溫度均迅速上升并很快進(jìn)入動(dòng)態(tài)穩(wěn)定階段，就散熱性能而言，CuCrZr、Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金電極要優(yōu)于CuNiBe和CuNiCoBe合金電極，但各電極在距工作端面最近處測(cè)得的峰值溫度均為160℃～170℃左右，并無(wú)明顯差異。
　　按照美國(guó)焊接協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（AWS/SAED8.9M:2002）測(cè)得CuCrZr、Al2O3彌散強(qiáng)化銅、CuNiBe和CuNi

5、CoBe四種材質(zhì)的合金電極在相同的點(diǎn)焊工藝參數(shù)下，點(diǎn)焊鍍鋅鋼板的使用壽命分別為：1600點(diǎn)，4300點(diǎn)，3700點(diǎn)和3500點(diǎn)。
　　對(duì)失效之后的四種材質(zhì)電極進(jìn)行失效分析，發(fā)現(xiàn)：四種材質(zhì)電極中都存在上電極比下電極磨損嚴(yán)重，以及上電極端面直徑增大速率較快的現(xiàn)象；在點(diǎn)焊過(guò)程中四種材質(zhì)電極都存在“坑蝕”與“自愈合”現(xiàn)象及不同程度的合金化，合金化的主要產(chǎn)物為Cu-Zn合金，其主要物相為：CuZn、(CuZn)、Cu5Zn8、Cu1.05Z

6、n0.95。CuCrZr電極的合金化速率最快，Al2O3彌散強(qiáng)化銅和CuNiCoBe合金電極次之，CuNiBe電極合金化速率最小。
　　四種材質(zhì)電極失效后的顯微硬度顯示：Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金電極端面的硬度下降幅度最小，CuCrZr及 CuNiCoBe和 CuNiBe合金電極端面的硬度下降幅度較大，但CuNiCoBe和CuNiBe合金電極由于本身硬度較高，因此失效后電極端面仍具有較高的硬度，而CuCrZr合金電極失效后的端面硬度