高强板电阻焊焊缝退火的研究

高强板电阻焊焊缝退火的研究

李燕

博思格钢铁(苏州)有限公司  江苏苏州  215021

摘要：目前镀锌、镀铝锌生产线钢带靠电阻焊机进行焊接，从而保证生产线的连续性和稳定性，但是由于高强板焊缝退火时间短，焊缝容易在后续的工艺中出现断带，造成产线停机。现在完成焊接后在感应退火设备下对焊缝进行退火，退火温度700-800度，时间3-4S，对焊缝进行拉伸实验，金相实验和杯突等一系列实验，结果表面，退火后的焊缝机械性能优良，能满足产线的要求。

关键词：焊接，电阻焊，退火，拉伸实验，杯突

1. 概述

在带钢连续热镀锌、热镀铝锌生产线中，一卷卷钢带靠焊机焊接起来，从而保证生产线的稳定性和连续性。目前，在带钢连续热镀锌生产线中，采用的均为电阻缝焊工艺。但是对于高强板由于焊缝退火时间短，温度低导致焊缝在后面的工艺中容易出现断带事故，给生产线造成巨大的损失，因此要确保生产过程中每条焊缝强度高于母材的强度。为提高冷硬板焊接后焊缝的性能，在焊机焊接完成后对焊缝进行感应退火处理，以提高焊缝的强度，消除焊缝应力，确保生产过程中焊缝不断裂，保证产线正常运行。

2. 焊接工艺和感应退火工艺

本次实验采用日本NASTOA公司的窄搭接电阻焊焊机，冷硬板的厚度为0.42mm,在焊接之前清理焊轮表面的焊渣和钢带表面脏物，然后用焊机进行焊接。其焊接参数如下表1：

表1 焊接工艺参数

根据搭接量选择No.16 焊接参数，电流为11.5 KA，焊接过程正常，火花明亮，无打火和昏暗现象，屏幕曲线正常，如下图1：

图1 焊接电流曲线

钢带焊接完成后经过焊机后面的感应退火设备进行退火，焊缝退火的温度约为700-800度，时间约3-4S。

3. 焊缝质量判定

（1）拉伸实验

按照拉伸实验要求制作试样，拉伸后的实验数据如下表2，断裂的位置见图2：

表2 焊缝断裂强度和断裂位置

（a）未退火的焊缝 （b）退火后的焊缝

                   图2 焊缝断裂位置

从表2和图2 中可以看出，未退火的焊缝试样断裂位置在焊缝处，直口断裂；而经过退火的焊缝试样断裂位置在母材，呈45度角断裂，经过退火后焊缝性能优于未退火的。根据产线设计的最大张力约4，经过计算焊缝的强度只要大于130MPa，在产线上运行时就不会被拉断。退火后的焊缝强度在380MPa左右，满足要求。

（2）杯突实验

                       图3未退火的焊缝杯突

图4 退火后焊缝的杯突

对焊缝进行杯突实验，当裂纹显示出穿过试样的整个厚度时，立即停止移动冲头，并测量冲头压入的深度，图3未退火的焊缝杯突值约为4mm,裂纹沿着焊缝裂开，图4 退火后的焊缝杯突值约为8.93mm,裂纹垂直沿着焊缝裂开，从实验结果可以看出退火后的焊缝性能优于未退火后的焊缝性能。

（3）金相实验

图5 未退火的焊缝和退火后的焊缝组织

从图5 （a）和（c）金相组织中可以看出，未退火的焊缝组织形貌像羽毛状，焊缝和母材间的热影响长度约为656.3um；而从（b）和（d）金相组织中可看出，经过人工感应退火后，焊缝经过了重新结晶，焊缝的组织形貌为冷轧板经过退火后正常的组织形貌-铁素体，焊缝热影响区的长度为20mm。

（4）断口组织分析

(a)未退火的焊缝     （b） 退火后的焊缝

图6 断口SEM扫描

从图6 （a）和（b）断口组织显示未退火的焊缝和退火后的焊缝均属于塑性断裂，断口组织由许多微观孔洞组织在一起，形成韧窝，但是未退火的焊缝断口没有颈缩，而退火后的焊缝断口有轻微的颈缩。

4. 结论

从以上的实验结果可得出，钢带电阻焊后进行感应退火，得到的焊缝性能优于未进行退火的焊缝，满足产线的要求。