1.本發(fā)明涉及用于對應用于車輛底盤組件等的具有780mpa或更高的拉伸強度和6mm或更小的厚度的熱浸鍍鋅鋼板進行搭接焊接的方法，并且涉及這樣的用于搭接焊接熱浸鍍鋅鋼板的方法：在焊接期間將電弧電流的極性控制到適當?shù)姆謹?shù)以在高至100cm/分鐘的情況下有效地減少焊接組件的多孔性(porosity)缺陷而無需引入現(xiàn)有的要求例如提供搭接接頭的間隙、改變電弧位置等，從而改善焊接金屬的強度。
背景技術：
2.在汽車領域，由于根據(jù)針對例如全球變暖等的環(huán)境保護的燃油經(jīng)濟性監(jiān)管政策，關于減輕車身和組件的重量的技術的研究正在成為主要問題。底盤組件(其對于車輛行駛性能可能是重要的)也需要根據(jù)這樣的趨勢應用高強度鋼材料來減輕重量。為了實現(xiàn)組件的重量減輕，可能必須提高材料的強度，并且保證由高強度鋼材料制成的組件在施加重復的疲勞載荷的環(huán)境中的耐久性可能是重要的因素。在主要用于確保在組裝車輛底盤組件時的強度的電弧焊接的情況下，由于組件之間的搭接接頭焊接過程可以通過沉積焊絲來進行，因此高強度鋼材料對于確保焊接金屬的強度可能是特別重要的。此外，如上所述，由于材料因遵循組件的高強度和重量減輕的趨勢而變薄，因此對于用以防止穿透腐蝕(penetration corrosion)的抗銹蝕性的需求增加，從而增加鍍覆鋼材料的采用。然而，多孔性缺陷可能是敏感的，這可能是使焊接部的強度降低的一個因素。特別地，鋼的強度越高，就越擔心由于因焊接金屬中的多孔性缺陷導致強度不足而可能損壞焊接金屬。
3.專利文獻1(常規(guī)專利)提出了在0.2mm至1.5mm的范圍內的搭接接頭的間隙以抑制在基于zn的鋅涂覆的鋼板的電弧焊接部中出現(xiàn)多孔性缺陷。然而，當應用實際組件時，可能存在不能保證不具有間隙的接頭結構的焊接特性的限制。此外，為了解決以上問題，專利文獻2提出了應用其中ar與co2和o2混合的三元保護氣體以及其中si、mn等的含量受到限制的低粘度實心絲，并且電弧位置位于距搭接接頭的尖端間隔開1mm處。然而，對保護氣體和焊接材料的限制是不可避免的，并且當應用實際組件時，存在保持電弧位置恒定的負擔。
4.[現(xiàn)有技術文獻]
[0005]
[專利文獻]
[0006]
(專利文獻1)日本專利特許公開第2016
?
101593號
[0007]
(專利文獻2)日本專利特許公開第2015
?
167981號
技術實現(xiàn)要素：
[0008]
技術問題
[0009]
本發(fā)明的一個方面可以提供這樣的用于焊接鋅涂覆的鋼板的方法：對電弧焊接電流的極性分數(shù)進行優(yōu)化以有效地減少在搭接焊接鋅涂覆的鋼板時焊接部中的多孔性缺陷，從而提供具有780mpa或更高的拉伸強度和6mm或更小的厚度的鋅涂覆的鋼板的焊接部而沒有焊接要求例如提供搭接接頭的間隙、調節(jié)接頭的寬度、改變電弧位置等。
[0010]
技術方案
[0011]
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，
[0012]
本發(fā)明的一個方面涉及使用焊接材料來搭接焊接鋅涂覆的鋼板以減少焊接金屬的多孔性缺陷的方法，其中，在焊接時，焊接電流為150a至300a，保護氣體為ar+10％至30％的co2的混合氣體，并且交替改變焊接極性以滿足由以下關系1定義的焊接極性分數(shù)在0.25至0.35的范圍內，
[0013]
[關系1]
[0014]
en
r，％
/(ep
r，％
+en
r，％
)
[0015]
其中，en
r,％
為負電極的焊接極性分數(shù)，以及ep
r,％
為正電極的焊接極性分數(shù)。
[0016]
在所述方法中，焊接材料可以為e70c
?
gsφ1.0金屬芯焊絲。
[0017]
在所述方法中，通過所述方法形成的焊接接頭的間隙可以為0mm。
[0018]
在所述方法中，焊接電流可以為200a至270a。
[0019]
在所述方法中，鋅涂覆的鋼板可以為hgi 780hb鋼。
[0020]
有益效果
[0021]
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，可以將電弧焊接電流的極性分數(shù)優(yōu)化以有效地減少搭接接頭焊接部中的多孔性缺陷而無需接頭間隙，從而有效地改善相應制造的具有780mpa或更高的拉伸強度的鋅涂覆的鋼板組件的焊接部的強度。因此，可以提供能夠拓展鋅涂覆的鋼板的應用從而即使因其減薄仍確保組件(例如車輛底盤構件等)的高強度以及抗銹蝕性的工業(yè)上的重要性。
附圖說明
[0022]
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的電弧焊接電流的極性分數(shù)的示意圖。
[0023]
圖2是在將鋅涂覆的鋼板(其中，所使用的焊接目標基礎材料是具有2.0mm的厚度、810mpa的拉伸強度、和100g/m2的在一側上的鍍覆量的hgi 780hyber burring鋼)的電弧焊接電流的極性分數(shù)優(yōu)化之前和之后的焊道的截面照片。
[0024]
圖3是示出在將鋅涂覆的鋼板的電弧焊接電流的極性分數(shù)優(yōu)化之后的焊接部的外觀和焊接部的x射線透射結果的照片(焊接速率為100cm/分鐘)。
[0025]
圖4是示出在將鋅涂覆的鋼板的電弧焊接電流的極性分數(shù)優(yōu)化之后測量焊接部的硬度的結果的圖。
[0026]
圖5是示出在將鋅涂覆的鋼板的電弧焊接電流的極性分數(shù)優(yōu)化之后的焊接部的拉伸曲線的結果的圖。
[0027]
最佳實施方式
[0028]
在下文中，將對本發(fā)明進行描述。
[0029]
本發(fā)明的發(fā)明人確定，通過在對鋅涂覆的鋼板進行搭接焊接時最佳地控制電弧焊接電流的極性分數(shù)以使由焊接形成的熔池振動，可以將鋅蒸氣有效地排出到外部，并且可以最終減少焊接金屬的多孔性缺陷，從而完成本發(fā)明。
[0030]
例如，本發(fā)明的用于焊接鋅涂覆的鋼板的方法涉及使用焊接材料來搭接焊接鋅涂覆的鋼板的方法，其中，在焊接時，焊接電流為150a至300a，保護氣體為ar+10％至30％的co2的混合氣體，并且交替改變焊接極性以滿足由以下關系1定義的焊接極性分數(shù)在0.25至
0.35的范圍內。
[0031]
首先，本發(fā)明涉及用于搭接焊接鋅涂覆的鋼板的方法。
[0032]
搭接焊接法可以是指通過搭接電弧焊接過程對第一鋅涂覆的鋼板和與第一鋅涂覆的鋼板部分搭接而堆疊的第二鋅涂覆的鋼板進行焊接，同時形成焊接金屬的方法。
[0033]
在本發(fā)明中，鋅涂覆的鋼板可以包括常規(guī)的熱軋或冷軋鋅涂覆的鋼板，此外，涂覆鋼板可以為基于zn
?
mg
?
al的合金鍍覆鋼板。
[0034]
在本發(fā)明中，可以通過電弧焊接過程將第一鋅涂覆的鋼板和與第一鋅涂覆的鋼板部分搭接而堆疊的第二鋅涂覆的鋼板接合以形成焊接金屬。例如，在準備了第一鋅涂覆的鋼板和第二鋅涂覆的鋼板之后，可以通過將第二鍍覆鋼板堆疊在第一鍍覆鋼板上以使它們部分搭接來形成焊接線。然后，可以在沿著所形成的焊接線提供保護氣體的同時向焊接材料供給焊接電流，以產生電弧來進行電弧焊接過程。
[0035]
在本發(fā)明中，此時，焊接接頭的搭接寬度在施加時可以為約25mm，但是不限于此。
[0036]
此外，在本發(fā)明中，焊接材料可以為e70c
?
gsφ1.0金屬芯焊絲，并且不特別限制焊接材料的類型和組分。
[0037]
焊接期間的焊接電流優(yōu)選地被限制為150a或更大且300a或更小，并且更優(yōu)選地被限制為200a或更大且270a或更小。當電流太低時，由于電弧力的減小，排出鍍覆蒸氣的效果可能降低。當電流太高時，熔融焊接金屬部分可能不穩(wěn)定并且多孔性缺陷的出現(xiàn)可能增加。
[0038]
此外，在本發(fā)明中，可能需要將10％至30％的co2與ar混合作為焊接期間的保護氣體。例如，保護氣體可以為ar氣體，并且可以包含10％至30％的co2氣體。當co2氣體以小于10％的量包含在內時，電弧熱收縮力(arc heat pinch force)效果可能由于電弧膨脹而降低，從而降低鍍覆蒸氣排出效果。此外，當co2氣體以超過30％的量包含在內時，電弧熱收縮力效果可能由于電弧收縮而過度增加，從而降低鍍覆蒸氣排出效果。
[0039]
此外，在本發(fā)明中，在電弧焊接期間，可以控制在30
°
至45
°
的范圍內的焊炬角(welding torch angle)和在0
°
至25
°
的范圍內的前進角(progress angle)。
[0040]
此外，在本發(fā)明中，可以施加形成為0mm的焊接接頭的間隙，但是不特別限于此。
[0041]
在搭接焊接鋅涂覆的鋼板時，在電弧焊接期間，具有低沸點的鋅涂覆層可能由于電弧熱而變成鋅氣體，并且可能浮至熔池的上部。在這種情況下，其大部分可以被排出，但是其一部分可能保留而形成氣孔(blowhole)，所述氣孔可能在凝固時成為中空腔。因此，可能存在以下問題：通過焊接制造的焊接金屬具有多孔性缺陷，并因此不能獲得具有優(yōu)異的拉伸強度的焊接金屬。
[0042]
因此，可以提供本發(fā)明以解決該問題，并且本發(fā)明的特征在于交替改變焊接極性以滿足由以下關系1定義的焊接極性分數(shù)在0.25至0.35的范圍內。由此，可以使由焊接形成的熔池振動以排出鋅蒸氣，從而減少焊接金屬的多孔性缺陷。
[0043]
[關系1]
[0044]
en
r，％
/(ep
r，％
+en
r，％
)
[0045]
其中，en
r,％
為負電極的焊接極性分數(shù)，以及ep
r,％
為正電極的焊接極性分數(shù)。
[0046]
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的電弧焊接電流的極性分數(shù)的示意圖。如圖1所示，可以適當?shù)鼗旌虾透淖兒附訕O性分數(shù)以增加由電弧壓力和熔滴過渡頻率的增加引起的熔池的振動，從而促進鋅蒸氣的排出的增加。
[0047]
在本發(fā)明中，為了在搭接焊接鋅涂覆的鋼板時有效地從熔池中排出鋅蒸氣，其特征可以在于，通過以上關系1將焊絲的正電極的焊接極性分數(shù)(ep
r,％
)和焊接目標基礎材料的負電極的焊接極性分數(shù)(en
r,％
)控制在適當?shù)闹抵畠龋⑶乙朐摳拍羁赡苁怯捎谝韵录夹g思想。
[0048]
在直流電極(焊絲)接正(direct current electrode positive，dcep)脈沖的一般情況下，可能存在以下限制：熔池的體積可能由于因電弧收縮而引起的熱輸入的增加而增加，從而減少排出由焊接期間產生的鋅蒸氣引起的孔。相比之下，當將dcep和直流電極(焊絲)接負(direct current electrode negative，dcen)極性以適當?shù)姆謹?shù)混合和改變時，電弧收縮和氧氣氛可能增加，使得可以實現(xiàn)dcen循環(huán)中的焊絲的負電極活化的增加。例如，在dcen循環(huán)期間，在焊絲的上端可能經(jīng)常出現(xiàn)陰極斑點和電弧集中以加熱焊絲。然后，可以在隨后的dcep循環(huán)中保持電流路徑，并且可能在焊絲的上端產生電弧。此時，可能出現(xiàn)球狀熔滴過渡模式和噴射熔滴過渡模式以同時增加熔滴過渡頻率和電弧壓力加壓頻率，從而使熔池中產生的孔的排出最大化。
[0049]
因此，在可變極性電弧的情況下，由于電弧壓力和熔滴過渡可以是不規(guī)則的且高頻的，因此排出孔的效果可以是優(yōu)異的。當dcen極性的分數(shù)低于適當值時，該效果可能在由以上關系1定義的值小于0.25時降低。
[0050]
在鋅涂覆的鋼板例如hgi的情況下，電弧可能由于鋅涂覆層的影響而在dcen極性上異常。因此，由于陰極斑點可能分布在目標基礎材料的表面上的寬的區(qū)域上或者陰極斑點可能集中在特定的區(qū)域上，有效電弧半徑可能減小，從而降低焊接熱輸入效率。此外，當dcen極性的分數(shù)高時，可能出現(xiàn)粗而不穩(wěn)定的球狀過渡和電弧，并且陰極斑點對熔滴的暴露時間可能增加。因此，由于因在熔滴的表面上出現(xiàn)陰極射流而可能產生不穩(wěn)定且過度的飛濺，因此可能出現(xiàn)電弧不穩(wěn)定和排出孔的減少。例如，當dcen極性的分數(shù)超過適當值時(當由關系1定義的值超過0.35時)，可能出現(xiàn)對抑制在焊接部中出現(xiàn)多孔性缺陷的不利影響。
[0051]
發(fā)明實施方式
[0052]
在下文中，將通過實施例詳細地描述本發(fā)明。
(實施例)
[0053]
將具有2.0mm厚度、100g/m2的在一側上的鍍覆量的兩塊(2)hgi780hyber burring鋼板以25mm彼此搭接，并焊接在其之間的連接部分。具體地，分別如表1和表2所示使用焊接材料和焊接條件，對hgi 780hb鋼進行搭接焊接。此時，測量是否存在凹坑產生和孔面積比并示于下表1中，并且測量焊接部的拉伸強度和斷裂位置并示于下表2中。
[0054]
[表1]
[0055][0056]
[表2]
[0057][0058]
如表1和表2所示，可以看出，其中由關系1定義的極性分數(shù)值滿足0.25至0.35的范圍以及焊接條件例如焊接電流等滿足給定范圍的發(fā)明例1至3與其中極性分數(shù)值和焊接條件不滿足所述范圍的比較例1至8相比，降低了排出鋅蒸氣造成的影響，從而減少了焊接部中的多孔性缺陷并且改善了焊接部的拉伸強度。
[0059]
圖2是在將鋅涂覆的鋼板的電弧焊接電流的極性分數(shù)優(yōu)化之前(比較例8)和之后(發(fā)明例2)的焊道的截面照片，圖3是示出在將發(fā)明例2的鋅涂覆的鋼板的電弧焊接電流的極性分數(shù)優(yōu)化之后的焊接部的外觀和焊接部的x射線透射結果的照片(焊接速率為100cm/
分鐘)，圖4是示出在將發(fā)明例2的鋅涂覆的鋼板的電弧焊接電流的極性分數(shù)優(yōu)化之后測量焊接部的硬度的結果的圖，圖5是示出在將本發(fā)明的發(fā)明例2的鋅涂覆的鋼板的電弧焊接電流的極性分數(shù)優(yōu)化之后的焊接部的拉伸曲線的結果的圖。
[0060]
在圖4和圖5中可以看出，即使在100cm/分鐘的焊接速率下，焊接金屬部分的硬度值也相當恒定而不會因多孔性缺陷而顯著降低。此外，由于在熱影響區(qū)中斷裂而沒有焊接金屬部分的斷裂，這可以看作是抑制焊接金屬中出現(xiàn)多孔性缺陷的結果。
[0061]
雖然以上已經(jīng)示出和描述了示例性實施方案，但是對于本領域技術人員明顯的是，在不脫離由所附權利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可以進行修改和變化。因此，本發(fā)明要求保護的范圍不限于所描述的實施例，并且應該由所附權利要求書及其等同方案來確定。