车用高强钢MAG焊焊接工艺研究

摘要

高强钢中的双相钢和热轧微合金钢不仅具有较高的强度还具有较好的塑性，与传统的低碳钢和低合金高强钢相比，具有强大的优势，因而广泛应用于汽车工业上。针对 RCL540钢电阻对焊后成形过程中开裂率比 SPFH540钢高的问题，本文对两种钢的成分、组织、性能进行了深入分析。此外利用正交试验设计法及单因素变量控制法对轮辐材料 DP600双相钢分别和轮辋用钢RCL540、SPFH540的MAG焊搭接工艺进行了优化。
　　以2mm厚 RCL540钢板和SPFH540钢板为研究对象，对其进行了成分、组织、性能研究。结果表明：两者的微观组织主要是铁素体和珠光体。和RCL540钢相比，SPFH540钢具有更低的S含量与碳化物形成元素含量。分析认为较高的S含量，力学性能不均匀，是 RCL540钢电阻焊后开裂率比SPFH540钢高的主要原因。
　　利用正交设计法对4mm厚的DP600双相钢分别与2mm厚的RCL540钢、SPFH540钢的MAG焊搭接工艺进行了优化，研究了主要参数对焊缝成形、力学性能、金相组织的影响。实验结果显示：焊接电流和焊接速度是影响熔深的主要因素。对工艺进行优化后，搭接接头的薄板熔深满足率分别提高为原来的1.5倍（RCL540钢）和2倍（SPFH540钢）。搭接间隙为0.24mm时，熔深减少0.3mm。钢中的氧化物类别会影响材料的冲击韧性，RCL540钢的氧化物为脆性的Al2O3，SPFH540钢的氧化物为 Mg、Ca、Al、S的复合型氧化物，氧化物类型的差别导致 RCL540的冲击功比 SPFH540的冲击功约低4.5J。此外余高较大时冲击韧性降低。
　　利用单因素变量控制法研究了不同气体流量和不同混合气配比对焊缝成形的影响。结果表明：气体流量小于等于15L/min时保护效果不好，容易出现大尺寸的气孔；混合气配比也会影响焊缝的成形，焊缝的熔深随着混合气中CO2含量的提高而有所增加，但是随着 CO2含量的增加，焊接接头的冲击韧性会降低。
　　最后对填充材料 ER50-6和母材的匹配特性进行了分析，在分析其存在的不足后，秉着“成本低、性能好”的原则，挑选了低合金钢焊丝 ER70S-6和ER70S-G两种焊丝。在同等焊接参数对比实验中发现：利用ER70S-6与ER70S-G焊丝进行焊接时，熔池的流动性更好，熔深能增加0.3-0.5mm，冲击功稍有提高。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题的来源及研究意义

1.2 车用高强钢的发展和分类

1.3 车轮用钢焊接的研究现状

1.4 本课题的主要研究内容

第2章 实验材料设备及方法

2.1 实验材料及焊接系统

2.2 MAG焊搭接实验过程

2.3 实验分析测试方法

第3章 RCL540与SPFH540钢的组织与性能分析

3.1 热轧高强钢RCL540与SPFH540成分与焊接性分析

3.2 RCL540钢与SPFH540钢的力学性能对比

3.3 RCL540钢与SPFH540钢的微观组织分析

3.4 本章小结

第4章 高强钢MAG焊的工艺优化

4.1 高强钢MAG焊正交试验

4.2 焊接工艺参数对焊缝力学性能的影响

4.3 MAG焊焊缝金相组织分析

4.4 保护气对焊缝成形的影响

4.5 本章小结

第5章 焊丝材料的选择

5.1 焊丝优选的理论依据

5.2 ER50-6焊丝与母材的匹配特性

5.3 优选焊丝与ER50-6焊丝综合对比

5.4 本章小结

结论

参考文献

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致谢