鍍鋅鋼板的電阻焊研究

文/明安均

【摘要】相對其他普通鋼板來說，鍍鋅鋼板擁有極好的耐腐蝕性，電阻焊是一種重要的生產工藝，在眾多領域得到越來越廣泛的應用，如汽車、家電、金屬容器、建筑等。但是鍍鋅鋼板電阻焊的電極的壽命卻是非常短。現如今，新型的電阻焊電極材料也一直在研發當中，人們極力想提高電阻焊的使用壽命。近幾年，各國都對鍍鋅鋼板的電阻焊進行了大量的研究，力求能夠找到解決能夠克服電阻焊中存在的各種性能問題，從而降低制造電極材料的相關成本。本文主要就展開了鍍鋅鋼板的電阻焊相關的研究，并分析了當前在鍍鋅鋼板中遇到的一些難題，并針對這些難題提出相應的解決方法。

【關鍵字】鍍鋅鋼板；電阻焊

0 引言

現在我國汽車的燃油箱一般都是采用鍍鉛板進行制造，不僅成本過高，還及其容易導致環境污染。在將鍍鋅鋼板用來制造燃油箱后，不僅可以大大降低成本，還可以保證減少對環境的污染以及員工的身體危害，但是必須保證其使用壽命大于原燃油箱。

但是，在制造過程中我們遇到一個非常大的挑戰，那就是電阻焊難焊的問題，尤其是有氣密性要求的縫焊問題。在制造過程中，國外多是采用鋅附著量較小的電鍍鋅鋼板來代替縫焊，但是這樣將使得燃油箱壽命大大降低。為了找到鍍鋅鋼板電阻焊困難的原因，我們在經過反復研究后，提出了一套確定工藝參數相關的理論，經過跟蹤調查發現，效果良好。現將實驗情況進行如下分析。

1 實驗材料與設備

1）材料情況

燃油箱一般是使用鍍鉛鋼板進行制造，鍍層元素的物理性能決定了鍍鉛板和鍍鋅板電阻焊之間的差異。實驗選用的材料是鍍鉛鋼板，這兩種材料鍍層元素鉛以及鋅的物理性能如見表1所示。

表1 鍍層元素的物理性能

2）設備情況

在本次試驗中選用了點焊、凸焊以及縫焊設備, 他們的詳細情況如下表2。

表2 點焊、凸焊及縫焊設備概況

注：錐體平面為點焊電極的幾何形狀，厚度7.5mm為縫焊電級的幾何形狀，極端厚為6mm的滾輪電極。

2 電阻焊接

2.1 點焊

點焊在汽車燃油箱上主要是用于本體與隔板、加油管支架之間，起到連接的作用。由于鍍層以及電極間在高溫焊接的條件下會發生合金化反應，當焊接次數到達一定的數量后，會在電極的表面形成一層鋅銅合金，這不僅使得電極出現嚴重的磨損，還擴大了焊接表面的直徑，導致電流密度變小，焊接質量嚴重下降，甚至還會產生坑蝕。

經過詳細的分析，我們認為對點焊進行合理的電極冷卻是十分重要的，必須保證冷卻水流足夠充分，從而保證電極能夠在溫室中工作。試驗告訴我們。水流量應該控制在0.5L/min，這是最佳的效果。此外，還要將打點次數增加大2000點左右，不要超過，這與鍍鉛板點焊差不多。

針對點焊時的飛濺問題，其主要原因是由于鋅的沸點過低造成的，只要在操作時把握好焊接的時間以及冷卻水的流量即可。試點還確定了點焊接頭的工藝參數，詳細見表3。

表3 點焊接頭的工藝參數

2.2 凸焊

燃油箱內的放油孔其實是將一個直徑為16mm的六角螺母內孔和其自身的沖孔相焊接而形成的。螺母其實也有超薄的鍍層，但是在焊接時，相比點焊或縫焊，其和鍍鋅板之間的鍍層厚度要減少一半，并且焊接起來較前兩者都更加容易, 詳細工藝能數可見表4。

表4 凸焊接頭的工藝參數

2.3 縫焊

縫焊在采用鍍鋅板時對容器氣密性要求比較高，通過分析我們知道，鍍鋅板與鍍鉛板電阻焊之間的的差異，其實是由鋅和鉛物理性質的不同決定的，包括元素的硬度、熔點等,這些都對焊接性能產生較大的影響。當然，其中影響最大的要數元素沸點溫度了。表5中是縫焊最佳工藝參數，它使用的焊接燃料箱長度達到950mm，有效地避開了滲漏。

表5 最佳工藝參數

3 結論

通過試驗我們知道，鍍鋅鋼板燃油箱的電阻焊在制造過程中的確存在許許多多的問題，當外界條件一定時，我們要考慮其焊接是否規范合理，這樣不僅能夠理清思緒，然后針對問問，強勢解決。在進行鍍鋅板焊接時，極其容易導致電極磨損，在這里我們建議選擇相對比較廉價的Cu-Cr與Cu-Zr電極。在試驗中，我們確定了工藝參數的具體措施，采用鍍鋅鋼板制造燃油箱不僅能獲得較好的經濟效益，還能得到更好的社會效益。