镀锌钢板等离子弧焊接工艺研究(附件)【字数：12087】
摘 要摘 要近来，越来越多的汽车生产企业重视汽车材料的使用寿命，镀锌钢板凭借着耐腐蚀性强且价格低廉的优点普遍受到了厂家的青睐，同时在其他领域也发挥着极大的作用。本课题使用等离子弧焊接方法对3mm厚的镀锌钢板进行对焊，其中填充焊丝为低碳钢。运用控制变量的方法，研究在不同焊接参数下，接头外观形貌的差异以及通过超景深三维显微镜观察各个焊缝区域的金相组织的变化，经过分析，选择参数最佳的焊接接头，用显微硬度计测量其硬度，以分析其力学性能。根据以上思路进行相关试验后发现，当等焊接速度为26cm/min、离子气流量为2.7L/min、送丝速度为0.8m/min、焊接电流为120A时，焊缝成形比较美观，几乎没有焊接缺陷。选择拥有最佳参数的焊接接头来进行硬度值的测量能够很好地反映出其力学性能。关键字镀锌钢；等离子弧焊接；焊接参数；力学性能；微观组织
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2 等离子弧焊接 1
1.2.1等离子弧 1
1.2.2等离子弧焊的组成结构及原理 2
1.2.3等离子弧焊接特点 3
1.2.4等离子弧焊接的分类 4
1.2.5等离子弧焊焊接参数 5
1.2.6等离子弧焊接技术在不同领域应用 6
1.3镀锌钢板 7
1.3.1镀锌层对焊接质量的影响 7
1.3.2镀锌钢板焊接工艺在国内外的研究进展 7
1.3.3镀锌钢板在汽车行业中的应用 8
1.4 本次课题的主要研究内容 11
第二章 试验准备及试验方法 12
2.1 试验设备及过程 12
2.1.1 试验材料 12
2.1.2 试验设备 12
2.2 试验分析方法 13
2.2.1 不同焊接参数的选择 13
2.2.2 焊缝外观形貌分析 14
2.2.3 试样的线切割与镶嵌 15
2.2.4 金相试样制备与观察 15
2.2.5 显微硬度测试 16
第三章 焊接参数对焊缝成形及力学性能的影响 18
3.1 不同焊接参 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
数对焊缝成形的影响 18
3.2 焊接参数对焊接接头横截面形貌的影响 22
3.3 最佳焊接参数下焊接接头显微硬度测试 26
3.4 本章小结 27
第四章 焊接参数对接头微观组织形貌的影响及分析 28
4.1 不同焊接参数对焊缝中间组织的影响 28
4.1.1 不同焊接电流对焊缝中间组织的影响 28
4.1.2 不同等离子气流量对焊缝中间组织的影响 29
4.1.3 不同焊接速度对焊缝中间组织的影响 30
4.1.4 不同送丝速度对焊缝中间组织的影响 31
4.2 不同焊接参数对熔合线附近组织的影响 32
4.3 不同焊接参数对热影响区组织的影响 33
4.4 本章小结 33
结 论 35
致 谢 36
参考文献 37
第一章 绪论
1.1引言
随着科技的发展，汽车质量要求持续提高，整车的防腐蚀能力由原来的3至5年提升到了8至10年。车身骨架上的使用材料也发生了变化，因此镀锌钢板的应用随之增加。现如今，很多的外国汽车生产企业都采用了镀锌钢板，而自主品牌轿车企业因为成本和质量的原因，也已经开始采用镀锌钢板，首先镀锌钢板应用在了车身覆盖件和腔体内的加强板件，比如：纵梁内加强板、侧围外板、A柱内加强板、B柱内加强板等。目前来说，大多数汽车生产企业采用的是热镀锌钢板，但是外板电泳面漆拥有其独有的效果，所以企业将外板材料改用电镀锌钢板。这样的做法在车身焊接质量保证方面有特别重要的意义。本次课题对厚度为3mm的镀锌钢板用低碳钢填充焊丝进行等离子弧对焊，并研究在不同焊接工艺下的焊接接头各个区域的宏观和微观组织特性，从而选择工艺性能最佳的焊接参数接头进行硬度测试，并分析其力学性能。
1.2 等离子弧焊接
等离子弧焊接（PAW，Plasma Arc Welding）是利用等离子弧作为热源的一种焊接方法[1]。通过电弧加热，气体产生离解，在通过水冷喷嘴时速度很快并受到压缩，使其离解度和能量密度增大，形成等离子弧。它的发热量、温度和稳定性都比一般电弧高，因此具有比较大的焊接速度和熔透力。一般情况下都用氩气作为形成等离子弧的气体和保护气体。由于工件材料性质的不同，也有使用氮气、氦气、氩气或者其中任意两者混合的混合气体的。
1.2.1等离子弧
等离子弧是一种被压缩的钨极氩弧。通常情况下，等离子弧不仅被运用于焊接、堆焊，还可以用来切割金属和非金属。一般情况下，将等离子弧划分为转移型、非转移型和联合型三种[2]，其中前两种形式如图11所示。
/
（a）非转移性等离子弧 （b）转移性等离子弧
图11 两种性质等离子弧
非转移型等离子弧的喷嘴接在电源正端，而电极接在电源负端，但是工件是不接电的，弧焰从喷嘴中喷出，如图a所示；在转移型等离子弧中，工件接在电源正端上，电极接在负端上，转移弧很难直接形成，如图b所示。在国内也有混合型等离子弧，也就是说转移型等离子弧和非转移型等离子弧同时存在，喷嘴和工件都接在正极上，而电极接在负极上。等离子弧是使用范围非常广，在很多领域都用到的一种电弧，它具有三大压缩作用，分别是热压缩、机械压缩和电磁压缩[3]。
1.2.2等离子弧焊的组成结构及原理
焊接时所使用的气体都比较严格，等离子弧焊接同样如此。在大多数情况下使用惰性气体作为保护气，等离子弧焊接时的焊接热源就是等离子弧，母材和焊材被加热并且熔化，焊材与母材熔合在一起，与此同时它们之间发生错综复杂的冶金等化学反应，从而形成焊接接头[3]。下图12为等离子弧形成的原理示意图。
/
图12 等离子弧形成原理示意图
按操作方式来分，等离子弧焊设备可分为两类，即手工焊和自动焊。手工焊的设备是由控制电路、电源、焊枪、水路和气路等部分组成的。自动焊的设备则是由控制电路、电源、焊枪、焊接小车、水路和气路等部分组成的。
(1) 焊接电源
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2 等离子弧焊接 1
1.2.1等离子弧 1
1.2.2等离子弧焊的组成结构及原理 2
1.2.3等离子弧焊接特点 3
1.2.4等离子弧焊接的分类 4
1.2.5等离子弧焊焊接参数 5
1.2.6等离子弧焊接技术在不同领域应用 6
1.3镀锌钢板 7
1.3.1镀锌层对焊接质量的影响 7
1.3.2镀锌钢板焊接工艺在国内外的研究进展 7
1.3.3镀锌钢板在汽车行业中的应用 8
1.4 本次课题的主要研究内容 11
第二章 试验准备及试验方法 12
2.1 试验设备及过程 12
2.1.1 试验材料 12
2.1.2 试验设备 12
2.2 试验分析方法 13
2.2.1 不同焊接参数的选择 13
2.2.2 焊缝外观形貌分析 14
2.2.3 试样的线切割与镶嵌 15
2.2.4 金相试样制备与观察 15
2.2.5 显微硬度测试 16
第三章 焊接参数对焊缝成形及力学性能的影响 18
3.1 不同焊接参 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
数对焊缝成形的影响 18
3.2 焊接参数对焊接接头横截面形貌的影响 22
3.3 最佳焊接参数下焊接接头显微硬度测试 26
3.4 本章小结 27
第四章 焊接参数对接头微观组织形貌的影响及分析 28
4.1 不同焊接参数对焊缝中间组织的影响 28
4.1.1 不同焊接电流对焊缝中间组织的影响 28
4.1.2 不同等离子气流量对焊缝中间组织的影响 29
4.1.3 不同焊接速度对焊缝中间组织的影响 30
4.1.4 不同送丝速度对焊缝中间组织的影响 31
4.2 不同焊接参数对熔合线附近组织的影响 32
4.3 不同焊接参数对热影响区组织的影响 33
4.4 本章小结 33
结 论 35
致 谢 36
参考文献 37
第一章 绪论
1.1引言
随着科技的发展，汽车质量要求持续提高，整车的防腐蚀能力由原来的3至5年提升到了8至10年。车身骨架上的使用材料也发生了变化，因此镀锌钢板的应用随之增加。现如今，很多的外国汽车生产企业都采用了镀锌钢板，而自主品牌轿车企业因为成本和质量的原因，也已经开始采用镀锌钢板，首先镀锌钢板应用在了车身覆盖件和腔体内的加强板件，比如：纵梁内加强板、侧围外板、A柱内加强板、B柱内加强板等。目前来说，大多数汽车生产企业采用的是热镀锌钢板，但是外板电泳面漆拥有其独有的效果，所以企业将外板材料改用电镀锌钢板。这样的做法在车身焊接质量保证方面有特别重要的意义。本次课题对厚度为3mm的镀锌钢板用低碳钢填充焊丝进行等离子弧对焊，并研究在不同焊接工艺下的焊接接头各个区域的宏观和微观组织特性，从而选择工艺性能最佳的焊接参数接头进行硬度测试，并分析其力学性能。
1.2 等离子弧焊接
等离子弧焊接（PAW，Plasma Arc Welding）是利用等离子弧作为热源的一种焊接方法[1]。通过电弧加热，气体产生离解，在通过水冷喷嘴时速度很快并受到压缩，使其离解度和能量密度增大，形成等离子弧。它的发热量、温度和稳定性都比一般电弧高，因此具有比较大的焊接速度和熔透力。一般情况下都用氩气作为形成等离子弧的气体和保护气体。由于工件材料性质的不同，也有使用氮气、氦气、氩气或者其中任意两者混合的混合气体的。
1.2.1等离子弧
等离子弧是一种被压缩的钨极氩弧。通常情况下，等离子弧不仅被运用于焊接、堆焊，还可以用来切割金属和非金属。一般情况下，将等离子弧划分为转移型、非转移型和联合型三种[2]，其中前两种形式如图11所示。
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（a）非转移性等离子弧 （b）转移性等离子弧
图11 两种性质等离子弧
非转移型等离子弧的喷嘴接在电源正端，而电极接在电源负端，但是工件是不接电的，弧焰从喷嘴中喷出，如图a所示；在转移型等离子弧中，工件接在电源正端上，电极接在负端上，转移弧很难直接形成，如图b所示。在国内也有混合型等离子弧，也就是说转移型等离子弧和非转移型等离子弧同时存在，喷嘴和工件都接在正极上，而电极接在负极上。等离子弧是使用范围非常广，在很多领域都用到的一种电弧，它具有三大压缩作用，分别是热压缩、机械压缩和电磁压缩[3]。
1.2.2等离子弧焊的组成结构及原理
焊接时所使用的气体都比较严格，等离子弧焊接同样如此。在大多数情况下使用惰性气体作为保护气，等离子弧焊接时的焊接热源就是等离子弧，母材和焊材被加热并且熔化，焊材与母材熔合在一起，与此同时它们之间发生错综复杂的冶金等化学反应，从而形成焊接接头[3]。下图12为等离子弧形成的原理示意图。
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图12 等离子弧形成原理示意图
按操作方式来分，等离子弧焊设备可分为两类，即手工焊和自动焊。手工焊的设备是由控制电路、电源、焊枪、水路和气路等部分组成的。自动焊的设备则是由控制电路、电源、焊枪、焊接小车、水路和气路等部分组成的。
(1) 焊接电源
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