镀锌钢焊接技巧与挑战:汽车制造中的关键应用与解决方案

   日期:2025-03-02     来源:网络整理    作者:二手钢材网    浏览:233    评论:0    
核心提示:然而,这些特性对需要焊接镀锌钢的金属成形商来说,也同样是一大挑战。最近,在金属芯焊线上出现了一些新进展,特别是那些执行美国焊接协会(缩写为AWS)E70C-GS类标准的制造商,在焊接热浸镀锌钢板上开发出不少新优势。焊接镀锌钢时,将金属芯焊丝与脉冲GMAW流程相结合还有其他好处,比如:

镀锌钢的表面有氧化锌保护层,即便其很薄,也能够达成优异的耐腐蚀性与高强度。但是,这些特性对于那些需要焊接镀锌钢的金属成形商而言,同样是一个巨大的挑战。例如,较薄的镀锌钢材料更容易被焊穿,倘若焊接方法使用错误,其氧化锌涂层还有可能导致焊接出现缺陷。

许多汽车配件供应商使用 1.6mm 到 4mm 的镀锌钢来制造诸如汽车壳架、发动机托盘、悬架链接等零部件。并且,在汽车的其他部分还会采用更薄的镀锌钢材料。实际上8分镀锌钢材,在车身上看到薄度仅为 0.7mm 的镀锌钢是相当普遍的。

绝大多数汽车制造商使用三种镀锌钢,分别是热浸镀、锌铁合金和电镀锌。在这三种镀锌钢中,热浸镀锌钢材料在焊接方面面临的挑战最为巨大。然而,由于其成本较低,所以在汽车行业中应用得最为普遍。

热浸镀材料表面的厚度通常不均匀,要达成一致的焊接效果是很有挑战性的。经过氧化锌抛光后,即便处于高温环境(超过 800 华氏度),也能够克服锌的熔点以及其他锌化学反应带来的挑战。坚韧的氧化锌表面能够充当阳极,为材料提供可抵御腐蚀的保护屏障。

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焊接挑战

绝大多数汽车制造商用气体金属弧焊(GMAW)技术来焊接镀锌钢,并且是以脉冲或恒定电压(CV)的方式使用实心焊线。然而,在脉冲焊接和 CV 焊接过程中,要实现完美效果是很困难的,因为当以焊接低碳钢时相似的行进速度去焊接镀锌钢时,很难获得一致的焊缝质量。

在 CV 焊接中,弧长较短。通常会产生“飞溅”这一问题8分镀锌钢材,这是个麻烦事。还有一个更大的麻烦,即孔隙。在当前的焊接行进速度下,它会对焊接效果产生直接影响。并且,在热浸镀锌钢板上焊接时,行进速度越快,越容易使熔池冻结。这很麻烦,因为锌蒸发的温度比钢低很多。这种不同的蒸发温度有可能使气包停留在某个位置。在焊缝凝固之前,那些原本有机会跑出去的锌蒸汽,由于这种不同的蒸发温度,就被固定在了某处。

孔隙的表现有两种情况。一种是呈小包状,另一种是呈跨越整个焊接材料表面的焊接头状,通常人们称其为“管”或“虫形”。我们可以接受很多孔隙潜藏在表面之下这种焊接结果。然而,由于这些孔隙有可能呈直线状,在连续不断的工作周期中,是有可能导致焊接断裂的。

为确保焊接质量,各个孔隙间的距离需至少比其直径大。在 25mm 的焊接长度范围内,整个孔隙长度(即直径总和)不应超过 6.4mm,并且孔隙间的最大直径也不应超过 1.6mm,在焊接的区域中,孔隙通常不能超过 25%。

继续寻求技术解决方案

焊接镀锌钢时,为避免孔隙,金属成形商通常会直接降低焊接的行进速度。从质量方面看,这是好事,但从生产效率角度而言,局限性较大。实际上,可以考虑把现有的脉冲熔化极气体保护电弧焊与金属焊丝相结合,以此来替代实芯焊丝法。

金属芯焊丝呈管状。其金属护套内充满金属粉末、合金和弧稳定剂。与实芯焊丝不同,金属芯焊丝具有较高的电流密度(在等效电流设置下),能够提高焊缝沉积率。由于金属芯焊丝允许以较快的行进速度进行焊接,所以通常可在机器人焊接流程中应用。

最近,金属芯焊线有了一些新的进展。尤其是那些执行美国焊接协会(AWS)E70C-GS 类标准的制造商,他们在焊接热浸镀锌钢板方面开发出了很多新的优势。这些焊线的配方成分能够让它们应对直接两极对焊(直流电极接负)的情况。

在镀锌钢上直接对焊,会产生两个明显优势:

软弧渗透,有助于防止较薄材料烧穿,改进渗透情况(如图);

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电弧能量充足,能够蒸发镀锌涂层。锌蒸气有足够的时间从焊接熔池排出,这样就能尽量减少焊接表面及下方出现孔隙的可能性。

金属芯焊丝能够起到稳定弧线的作用,这有助于提升整个金属焊接的效果,并且能够最大限度地减少飞溅以及焊后的清理工作。

控制冻结

使用金属焊丝,其波形与脉冲 GMAW 相合,这样有助于控制焊接熔池冻结的速度,能让锌蒸气更易释放出去。并且,脉冲 GMAW 流程相较于标准 CV 流程所需热量更少,有助于防止烧穿情况的发生。

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焊接镀锌钢时,把金属芯焊丝和脉冲 GMAW 流程结合起来有其他好处,例如:

改进了T型接头和向下走的焊接 ;

金属焊接时使用的精细球,能够产生弧形,从而实现良好的焊缝弥合功能。

能够焊接各种厚度的材料(从1.2mm到4.0mm);

在多个位置焊接的能力。

 
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