焊縫開裂情況如圖1所示。為分析開裂原因,
分別從現(xiàn)場取回正常鋼板和焊縫開裂鋼板,從成分、
組織和性能方面進行檢測。
鍍鋅板成分如表1所示,滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)控要求,且碳當(dāng)量低,適宜焊接成型。
DX56D+Z、HC180BD+Z鋼板金相組織均為鐵素體,如圖2所示,且與已正常鋼板晶粒度基本一致,組織正常,對焊接性能影響無差異。開裂鋼板性能檢測結(jié)果見表2,各指標(biāo)均在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。
現(xiàn)場跟蹤激光拼焊生產(chǎn)并統(tǒng)計生產(chǎn)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)焊板合格率僅為88%左右,合格率較低,如表3所示。通過對材料進行組織、成分和力學(xué)性能分析可知,組織比較均勻,未見偏析和夾雜,碳當(dāng)量較低,且延伸性也較好,適宜焊接成形。
通過現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn),焊縫開焊部位不均勻,焊縫邊角部位和薄板兩孔沖壓處焊縫開裂比例稍高,如DX56D+Z沖裁鋼板邊角有翹邊現(xiàn)象; HC180BD+Z鋼板沖孔完成后,由于板材較薄,兩孔距離邊緣較近,
造成鋼板邊緣處變形,同時發(fā)現(xiàn)激光拼焊板出現(xiàn)斷弧和焊縫偏向板材一側(cè)的現(xiàn)象。邊角翹邊和鋼板變形會造成鋼板邊部凹凸不平,鋼板置于激光焊機工作臺面后,不能與工作臺面緊密接觸,接觸面積減小,縫隙大小不一,導(dǎo)致焊接過程中鋼板受熱分布不均,產(chǎn)生焊接不完整、焊穿或未焊透等缺陷,影響焊縫質(zhì)量。拼焊板的焊接工藝參數(shù)對其成形性有直接影響。激光拼焊板焊接功率和焊接速度不匹配時,容易出現(xiàn)斷弧現(xiàn)象,焊接質(zhì)量不穩(wěn)定,力學(xué)性能不達(dá)標(biāo); 焊縫偏向一側(cè)板材主要由焊接功率和Z/Y軸量不當(dāng)引起。結(jié)合檢測數(shù)據(jù)和現(xiàn)場分析,確定焊縫開裂的主要原因是鋼板變形和焊接工藝參數(shù)不合理。針對鋼板變形情況,在生產(chǎn)過程中優(yōu)化加工工藝,制定解決對策,如表4所示。
本文激光拼焊焊縫開裂的主要原因是鋼板變形和焊接工藝參數(shù)設(shè)定不合理,通過采取優(yōu)化加工工
藝和調(diào)整合理的焊接工藝參數(shù)等措施,解決了激光拼焊焊縫開裂問題,產(chǎn)品合格率達(dá) 99.15% ,滿足了客戶的需求。
熱浸鍍鋅帶鋼表面條紋狀缺陷產(chǎn)生原因分析
在帶鋼表面熱浸鍍鋅,可以提高帶鋼耐蝕性能,從而大幅提高其使用壽命。近年來,隨著鍍鋅帶鋼產(chǎn)能的不斷擴大,鍍鋅帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高;但是,鍍鋅帶鋼表面質(zhì)量仍然難以完全控制,時不時會出現(xiàn)漏鍍、黑點、線狀缺陷等,將導(dǎo)致基板的防腐蝕保護層缺失引起基板生銹,嚴(yán)重影響后續(xù)涂漆效果和外觀美觀度。
研究表明,澆注過程中保護渣卷入、鑄坯中氣泡和微小裂紋、軋制過程中的氧化鐵皮軋入、鋅液中鋁含量過高等,都可能導(dǎo)致鍍鋅板表面各種缺陷的產(chǎn)生。
材料為230mm厚常規(guī)連鑄板坯經(jīng)過一道次粗軋+七道次精軋工序后軋成3.5mm的熱軋板,
再經(jīng)酸洗工序+四道次冷軋工序軋制成厚度為1.20mm的DP780冷硬卷,再經(jīng)過連續(xù)退火工藝及熱浸鍍鋅工藝制備成為DP780GI+Z鍍鋅板,雙面鍍層厚度為100g/m2
,鍍鋅時溫度為460 ℃。
圖1為發(fā)生表面缺陷的鍍鋅板試樣圖,可以看出鍍鋅板表面沿軋制方向存在一條長長的條紋狀缺陷,用手觸摸,似有凹突感覺。
表面形貌
圖2為條紋狀缺陷的表面微觀形貌。從圖中可見,條紋狀缺陷處表面略有點發(fā)亮,與周邊區(qū)別不
大。圖3為條紋狀缺陷形貌放大圖,可見,觀察到缺陷表面平坦處相對周邊要多一些。整體來看,條紋狀缺陷表面與周邊正常區(qū)域形貌差別不大。
用能譜儀測試了試樣表面和橫截面不同部位
的成分。用能譜儀測試了試樣缺陷處的表面不同部位的成分,可見試樣缺陷處表面有一層完整的鍍鋅層,僅在缺陷處形貌上有一點細(xì)微差別。用能譜儀測試了試樣橫截面的裂縫中不同部位的成分,發(fā)現(xiàn)裂縫中存在基板氧化物、氧化圓點、
鍍鋅層及個別細(xì)小孔洞。裂縫中所存在的塊狀鐵
銹和氧化圓點應(yīng)該是板坯表面存在縱裂紋經(jīng)后續(xù)熱軋工序軋入,導(dǎo)致基板表面出現(xiàn)了分層起皮,在酸洗冷軋工序是不能產(chǎn)生這樣的塊狀鐵銹的。經(jīng)酸洗冷軋后,基板表面的起皮再次被軋薄并翹起,
進入熱浸鍍鋅工序時翹起處有局部鋅液浸入,且該分層起皮缺陷處由于表面存在較粗的缺陷,該處鍍鋅層相對周邊其他部位較厚,所以經(jīng)后續(xù)生產(chǎn)線的各種輥道及光整工序的光整輥輾壓后,該處表面相對周邊表面的形貌不同,由于其形貌上的細(xì)微差別導(dǎo)致在外觀視覺上產(chǎn)生了一條長長的條紋狀缺陷。針對該條紋狀缺陷問題,在后續(xù)將該帶鋼落料并沖壓加工成零件時,容易產(chǎn)生鍍層剝落和起皮現(xiàn)象,
導(dǎo)致零件報廢不能使用。因此,這是一種比較嚴(yán)重的表面質(zhì)量缺陷,應(yīng)該加強對連鑄板坯質(zhì)量的控制,預(yù)防連鑄板坯出現(xiàn)縱裂。在酸洗冷軋工序,應(yīng)加強表面質(zhì)量的檢查,一旦發(fā)現(xiàn)該類缺陷,應(yīng)該采取切除等措施,以防進入下一道工序造成更大的浪費。(1)在長條紋線狀缺陷處下方發(fā)現(xiàn)分層裂縫組織,且裂縫中存在鍍鋅層,缺陷表面鍍鋅層也完整無缺,所以該缺陷應(yīng)該發(fā)生在鍍鋅工序之前,基本排除了該缺陷發(fā)生在鍍鋅工序的可能性。(2)在分層裂縫中發(fā)現(xiàn)有基板塊狀氧化物和氧化圓點存在,即存在塊狀的鐵銹和氧化圓點,該塊狀鐵銹距離表面約5～7μm,應(yīng)為連鑄板坯表面存在縱裂,并發(fā)生高溫氧化經(jīng)后續(xù)熱軋及冷軋工序軋制所致。產(chǎn)生連鑄板坯表面縱裂的原因通常是連鑄板坯二冷工藝、矯直工藝等出現(xiàn)異常所致。
(文章來源:《河北冶金》,作者:牛月鵬,王連軒,楊西鵬,賈彩霞,石建強,《物理測試》,作者:曾松盛, 吳 潤, 漆啟松, 李明偉;版權(quán)歸原作者所有,圖片、文章如有侵權(quán),敬請聯(lián)系微信qq000zz,謝謝!)
[1] 柯偉.中國工業(yè)與自然環(huán)境腐蝕調(diào)查[J].全面腐蝕控制,2003(1):1.[2] 柯偉. 中國材料腐蝕現(xiàn)狀及材料腐蝕對自然環(huán)境污染情況調(diào)
查-基礎(chǔ)性重點項目[J]. 腐蝕與防護,2012(2):135.[3] 岑耀東. 超薄鋅層熱鍍鋅板的研究進展[J]. 熱加工工藝,2012
(2):152.[4] 李會謙,許跟國,馬江虹. 熱浸鍍技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 有色金屬
(冶煉部分),2008(1):17.[5] 董春雨,顧小軍,孟秀梅,等. 熱浸鍍工藝及產(chǎn)品的發(fā)展[C] //
2012年河北省軋鋼技術(shù)暨學(xué)術(shù)年會論文集. 張家口:河北省
冶金學(xué)會,2012:86.[6] ZHANG Qi-fu,JIANG She-ming,LI Yuan-peng. Prospect and
development of zinc and zinc alloy coated steel sheets in China
[C]//Proceedings of 9th International Conference on Zinc and
Zinc Alloy Coated Steel Sheet & 2nd Asia- Pacific Galvanizing
Conference. Beijing:Metallurgical Industry Press,2013:3.[7] 鄺霜,齊秀美,尉冬,等. 關(guān)鍵退火參數(shù)對590 MPa線熱鍍鋅
雙相鋼力學(xué)性能的影響[J]. 鋼鐵研究學(xué)報,2012,24(7):24.[8] Shankar A R,Mudali U K,Raj B. Failure analysis of pin prick
defects in galvannealed sheet-A case study[J]. Engineering Failure Analysis,2009,16(7):2485.[9] Azimi A,Ashrafizadeh F,Toroghinejad M R,et al. Metallurgical analysis of pimples and their influence on the properties
of hot dip galvanized steel sheet[J]. Engineering Failure Analysis,2012,26(12):80.[10] 劉瑩,王克杰. 45Si2CrB 合金鋼表面裂紋產(chǎn)生原因分析[J].
物理測試,2011,29(10):56.[11] 范益,王青峰,楊英,等. 低合金鋼鑄坯高溫氧化行為探討[J].
物理測試,2017,35(4):45.[12] 熊自柳,齊建軍,劉宏強. 新能源汽車及其輕量化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J]. 河北冶金,2020,( 7) : 1 ～ 9. [13] 陳彥斌. 現(xiàn)代激光焊接技術(shù)[M].北京: 科學(xué)出版社,2005. [14] 李金紅. 激光焊接技術(shù)應(yīng)用及其發(fā)展趨勢[J]. 科技信息,2009, (13) : 534. [15] 陳東,趙明揚,朱天旭,等. 激光拼焊板典型缺陷的試驗研究[C]. 智能信息技術(shù)應(yīng)用學(xué)會,2011. [16] 甘洪巖,劉勇,徐志剛. 工藝參數(shù)對不等厚板激光拼焊成形性能的影響[J]. 焊接技術(shù),2011,40( 3) : 22 ～ 26. [17] 趙昕. 激光焊接技術(shù)原理及工藝分析[J].農(nóng)機使用與維修, 2019,( 6) : 59 ～ 61. [18] 徐長敏. 汽車用激光拼焊板成形性能研究[D].天津: 天津大學(xué),2016.
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