中国汽车制造行业在20世纪90年代开始快速发展,并且现在已进入高效化生产阶段,汽车市场的竞争也越来越激烈的情况下,要在汽车行业中处于不败之地,就必须在汽车生产中提高生产效率,降低汽车的制造成本。毋庸置疑,焊接在这个环节中起着至关重要的作用 。
电阻焊接电极材料为铬铜或者铬锆铜是中国的汽车制造行业目前普遍使用的。现在,用户对汽车的质量和品质提出了更高的要求,从而使镀层板尤其是镀锌板的使用越来越广泛,这就对电阻焊接提出了更高的要求。而铬铜或者铬锆铜电极,已基本上不能满足焊接生产的需要。
镀锌板焊接的主要问题表现在电极损耗大、焊接难以有效形成、电极与镀锌板之间容易发生粘连以及焊接电流大等方面加大了相关焊接设备的损耗和焊接生产成本。
电阻焊的焊接原理是利用在电极之间通过大电流而产生大量热量,熔化钢板,在钢板之间形成焊核,从而达到黏合钢板的目的,由于在焊接时温度很高,在导致钢板熔化的同时,也会使电极发生软化,因此会使电极的形状发生变化,从而导致电极的高温稳定性差,不同材料的软化温度也不尽相同,这是同其材料的物理特性决定的。
镀锌板焊接过程中最典型的化学变化就是锌与铜结合产生了黄铜。镀锌板上的锌溶点较低,所以焊接加热时,锌会首先熔化析出与电极表面的铜结合产生黄铜,黏附在电极表面上。而黄铜的导电率仅为纯表面上。而黄铜的导电率仅为纯铜的21.5%,因此黄铜的存在就会直接影响到下一次焊接的效果,同时铬是锌与铜发生化学反应产成黄铜的催化剂。用含铬这种元素的铜合金来制作电极,在冷轧钢板的焊接过程中,可以增加电极的硬度,减少修磨次数,从而提高电极的使用寿命。但是在进行镀锌板的焊接时,却会在焊接过程中产生黄铜,导致电极和镀锌板容易发生粘连,增加修磨次数。由此可见,铬铜或者铬锆铜对于镀锌板焊接来说反而不是一种理想的电极材料。
对于电极来说,每一次焊接的过程都是一次高温退火的过程。普通铜合金电极材料在高温退火后,硬度与导电率均有所下降由,以上可以看出,弥散铝强化铜在高温退火后,硬度与导电率基本没有发生变化。铬铜与铬锆铜在高温退火后,其硬度明显下降,仅为原来的35%左右,导电率下降为原来的50%左右。
硬度降低在高温下会影响电极的稳定性,缩短了电极的使用寿命;降低导电性会使电流焊接单元的面积减少,也减少了焊接熔核,然后产生焊缝或密封,严重影响焊接质量。为了保证焊接质量,提高了电流补偿,确保焊接熔核合格的生产质量。但是,这将产生一系列问题在焊接电流的情况是由于长时间工作,焊接设备和电缆也在高负荷的工作状态很长时间,会导致焊机和焊接电缆的使用寿命降低。
总之,铝弥散强化铜的物理特性决定了其性,抗粘附性,导电性,使用寿命,能耗和维护成本都优于常用的电极材料。在其应用过程中,可以显著提高焊接和焊接质量的生产率,有效地解决了当前焊接镀锌板的问题。
目前,欧美及日本的很多著名汽车厂纷纷开始应用弥散铝强化铜作为其新型电阻焊接材料,特别是汽车零部件行业大多采用P-CAP弥散铝强化铜电极,它可以在不修磨的情况下进行20000次高质量焊接,极大地提升了其关键工位的焊接生产效率。