1、Comment g1: 数学模型会建吗？洛阳理工学院毕业设计（论文）I镀铝锌板点焊工艺研究摘 要本文以板厚为 0.8mm的镀铝锌钢板为研究对象开展镀铝锌钢板的点焊工艺研究。选用 DZ-63点焊机、压力计和焊接电流监测仪等为点焊试验工具，用拉力试验机测试接头抗剪力和正拉力，用金相显微镜对点焊接头照相，分析焊点结晶的微观特征。试验中首先进行了焊接工艺参数探索性试验，在探索性试验基础上，采用正交试验设计方法科学地安排了试验过程。并采用直观分析和方差分析方法，分析了点焊主要工艺参数对接头四个指标的影响。点焊接头质量常以接头抗剪力与熔核尺寸大小来评价，要获得优质的点焊接头，必须对接头抗剪力与熔核尺寸进行
2、有效的预测与监控。利用正交试验数据进行多元线性回归，建立了接头抗剪力与熔核尺寸与焊接电流、焊接时间、电极压力之间关系的数学模型。采用该数学模型对接头抗剪力与熔核尺寸进行预测，并通过试验来验证预测准确性。关键词：镀铝锌钢板，点焊工艺，正交试验，数学模型洛阳理工学院毕业设计（论文）IIThe Spot Welding Technology Study ofAI一 Zn Alloy Coated Steel SheetABSTRACTBased on board for 0.8 mm thick the aluminium zinc plate for research object develop
3、 aluminium zinc plate welding process research. Choose DZ a 63 spot welding, pressure gauge and welding current monitor for spot welding test tools, such as with tension tester test joint strength, shear and are resistant to spot welding joints with optical microscope, analysis of photographic solde
4、r crystallization micro characteristics. Test the first welding technology parameter, on exploratory experiment exploratory experiment based on orthogonal experimental design method, scientific arranged test process. And by using object analysis and variance analysis method, this paper analyzes the
5、main process parameters on the spot welding joint four indexes were studied. Welding joint quality often in joint shear and resistance to evaluate melt nuclear size, to get high quality welding joints, shear and resistance to joints to melt nuclear size for effective forecast and monitoring. Using o
6、rthogonal test data in the multivariate linear regression, established a joint resistance to shear and size and melt nuclear welding current, welding time, electrode pressure mathematical model of relationship between. Using the mathematical model of joint shear and resistance to melt, and predicted
7、 the nuclear size through tests to verify prediction accuracy .洛阳理工学院毕业设计（论文）IIIKEY WORDS: Al-Zn alloy coated steel sheet， spot welding technologyOrthogonal trial，thematic model 洛阳理工学院毕业设计（论文）IV目 录摘 要 I前 言 .1第 1章 本课题研究的主要内容及方法 .31.1 研究的主要内容 .31.1.1 简要分析镀铝锌板点焊性能。 .32.1 镀铝锌板的点焊性能分析 .52.1.1 镀铝锌钢板镀层的构造
8、.52.1.2 镀铝锌板的点焊性能分析 .72.2 点焊接头质量要求 .7第 3 章 镀铝锌钢板点焊试验 .93.1 试验所用设备 .93.1.1 点焊机 .93.1.2 KDZ-250 型点焊控制器 103.2 试验准备 .14第 4 章 数学模型的建立与验证 .24表 4-1 抗剪力试验结果 .25根据表中试验数据可以建立方程组(4-l) .25第 5 章 焊接电流对接头质量的影响 .29结 论 .33谢 辞 .35参考文献 .36附 录 .37外文资料翻译 .40Comment g2: 红字删除Comment g3: 【1】删除，后面相同的符号全删除Comment g4: Comment
9、 g5: 洛阳理工学院毕业设计（论文）1前 言镀铝锌钢板兼有热镀锌和热镀铝产品的优点，又互补两者一些缺点，这使镀铝锌钢板有着十分广阔的使用和发展前景。由于镀铝锌合金板的性能优良，从发展趋势看，镀铝锌合金板的应用会逐步增加。因此，研究镀铝锌钢板的焊接工艺，对促进我国镀铝锌板的生产，以及帮助用户合理使用该产品具有十分重要的现实意义。本课题以 0.8mm厚的镀铝锌钢板为研究对象，研究点焊主要工艺参数对接头质量的影响，通过本课题研究，探索适合镀铝锌钢板的点焊工艺。该工艺还可以通过精确的监控仪器移植到用户的设备上，指导用户快速掌握镀铝锌钢板点焊技术，进一步推广镀铝锌板在机械行业，特别是汽车、家电等行业中
10、的使用，提高镀铝锌钢板形象、提高市场占有率、提高用户技术服务水平，充分发挥镀铝锌合金板的优良性能，对我国国民经济的发展、人民生活水平的提高，均具有重要的现实意义。随着焊接技术的发展，点焊作为一种重要的焊接技术，日益受到焊接界的青睐 1。与此同时，焊接自动化的发展为点焊的发展提供了广阔的应用前景。据调查 2，早在 1981年，对日本电阻焊机使用最多的 74个企业调查表明，在这些企业拥有的 16826台电阻焊机中，点焊机占 97.3%。随着自动化技术的不断发展，点焊将成为最有发展潜力的焊接技术之一。近年来，随着汽车工业的迅速发展，汽车零部件防腐蚀问题日渐突出。冷轧薄板在使用过程中最主要的问题是容易
11、腐蚀，对此最好的解决办法是采用镀层钢板。据报道 3，德国、日本己有采用全镀层件的车身，上海桑塔纳新车型中镀锌钢板的使用比例也大量增加，汽车制造中使用镀层钢板能使其耐蚀性及其使用寿命大大增加。在家用电器中，为了提高产品的使用寿命，增强材料的抗腐蚀性能，耐热性能，也常采用镀层钢板。镀层钢板主要有镀锌板、镀铝板、镀铝锌板、镀铅板、镀锡板等。镀铝钢板具有优良的耐大气腐蚀性、良好的抗高温氧化性和热反射性，但加工性能差，生产成本高。相比之下，镀锌钢板也有较好的耐腐蚀性能，还有良好的延展性及可焊性，生产成本低，因此镀锌钢板比镀铝钢板发展快，是目前产量最大的一种镀Comment g6: 红字删除洛阳理工学院毕
12、业设计（论文）2层钢板。镀锌钢板的防护是以 Zn作为牺牲阳极的阴极保护。由于 Zn要渐渐消耗掉，这就使得保护寿命受到限制。随着环境的日益恶化和产品要求的不断提高，己不能完全满足建筑、汽车和机械电子、家用电器等工业和民用产品的要求。为提高镀层钢板的耐腐蚀性能及耐热性能，使钢板得到更好的保护，人们注意到了Al-Zn合金系镀层。选择 Al-Zn合金系主要是基于金属铝有良好的耐腐蚀性能和金属锌的阴极保护特性。目前发展比较成熟的 Al-Zn合金镀层主要有三类，它们是美国伯利恒钢铁公司(Bethlehem Steel Corporation)开发的镀 55%铝锌钢板 Galvalume(55%Al-43.
13、5%Zn-1.5%Si)、国际铅锌组织(ILZRO)开发的 Galfan(Zn-5%Al-0.1%混合稀土元素)和日本新日铁开发的 Super-Zinc(Zn-4.5%Al-0.1%Mg)，其中以镀 55%铝锌钢板最为重要，应用最为广泛 4。Comment g7: 删除Comment g8: 删除Comment g9: 删除Comment g10: 删除洛阳理工学院毕业设计（论文）3第 1章 本课题研究的主要内容及方法1.1 研究的主要内容1.1.1 简要分析镀铝锌板点焊性能。1.1.2 镀铝锌钢板点焊工艺参数的探索试验。通过探索试验，了解镀铝锌钢板的点焊性能及主要工艺参数的大致范围。1.1.
14、3 用正交试验确定镀铝锌板点焊主要工艺参数对接头质量的影响。采用正交试验方法(3 因素 3水平)，分析主要因素的影响规律。通过试验找出三个主要焊接工艺参数的较佳组合，并确定各工艺参数对接头的抗拉力、熔核直径、熔透率、表面压痕深度影响的主次顺序。通过对结果计算、分析(极差分析和方差分析)，找出三个主要工艺参数的较佳组合并进行验证。1.1.4 利用正交试验结果，采用数理统计方法，得到接头抗剪力与熔核尺寸(熔核直径、熔透率)的数学模型，以便对焊点质量进行预测与监控。1.1.5 通过试验，对接头抗剪力与熔核尺寸的数学模型进行预测与验证。1.1.6 分析焊接电流与接头抗剪力及焊点尺寸关系。1.1.7 对
15、镀铝锌板点焊接头和焊点进行金相分析。1.2 研究的方法及流程图本文研究方法为试验与理论计算、理论分析相结合的方法。即充分利用现有试验设备，通过探索试验，确定 0.8mm镀铝锌板点焊工艺参数的大致范围，在探索试验基础上进行正交试验，对正交试验理论计算、理论分析，得出 0.8mm镀铝锌板点焊较佳工艺参数并通过试验验证此工艺参数。利用正交试验结果，采用数理统计方法，得到接头抗剪力与熔核尺寸(熔核直径、熔透率)的数学模型，并通过试验验证模型的正确性。通过分析得出焊接电流与接头抗剪力及焊点尺寸关系曲线，并对点焊接头进行金相分析。本文研究流程见图 1-1。Comment g11: 删除洛阳理工学院毕业设计
16、（论文）4图 1-1 本文研究流程图洛阳理工学院毕业设计（论文）5第 2章 镀铝锌板的点焊性能分析及质量要求2.1 镀铝锌板的点焊性能分析2.1.1 镀铝锌钢板镀层的构造镀铝锌钢板镀层的外貌是树枝状结晶，不同放大倍数的表层微区型貌见图 2-1 a） ，b）所示，连成枝干的是富 Al 的固溶体相，而充填于枝间的是富 Zn 的固溶体相。镀铝锌钢板镀层的断面具有双层结构，如图 2-2 所示。图 2-1 GL 板表层型貌 4图 2-2 GL 板断面微区结构 图洛阳理工学院毕业设计（论文）6图 2-3 Al-Zn 二元系平衡相图电镜分析 GL 板断面微区结构见图 2-2 所示，在图 2-2 镀层断面可看
17、出，镀层由与钢板邻近的内层(约 3-4m)和作为表面的外层(约 1 6-17m)组成两个分层之间有明显的分界线。各相元素组成见表 2-1 所示。表 2-1 断面各相微区成分图 a Al Si Fe Zn Total1 基体 100.00 100.002 内层 44.78 15.89 24.25 14.79 100.003 内外层界面 43.57 16.16 21.07 19.20 100.004 外层 58.41 1.11 0.34 40.14 100.001.外层 与镀层外貌相对应，镀铝锌板外层主要是由树枝状的富 Al 相骨架及充填其间的富 Zn 相组成，而 Si 则以单质或富 Si 粒子的
18、形态弥散分布在富 Al相和富 Zn 相的交界处。另外，还有少量的富 Fe 相夹在镀层的外层中。镀层外层的这种结构基本上可以借助 Zn-A1 二元系相图 2-3 来解释，富 Al 相优先结晶形核、长大(发展)，剩余的熔融体中 Zn 被浓缩，然后在先期形成的树枝状的富 Al相之间结晶析出富 Zn 相。2.内层 镀铝锌板镀层的内层主要由含 Si 和 Zn 的 Fe2A15化合物(实际上是洛阳理工学院毕业设计（论文）7Al-Fe-Si-Zn 四元金属间化合物)组成。也有将镀铝锌板镀层的内层分成两个亚层的:一个亚层靠近钢基体，主要是 Al-Fe-Si-Zn 四元金属间化合物，另一个亚层是 Al-Si-F
19、e 的三元金属间化合物。镀铝锌板镀层的内层的构造取决于钢与镀熔体间的反应及 Si 对此反应的影响。2.1.2 镀铝锌板的点焊性能分析评定材料点焊的可焊性指标有:焊接电流范围大小，材料的导电性和导热性，材料的高温强度和塑性温度范围，材料的热敏感性以及材料与电极的沾污性能，镀铝锌钢板与普通低碳钢板相比，其可焊性有以下几个特点:l.熔核不易形成 由于镀铝锌层的存在，点焊开始时，焊件之间实际上是板面镀层间的接触，因镀层的硬度较小，电阻率低，故点焊开始时焊件与焊件接触面上的接触电阻很小，不利于熔核的形成。2.焊接电流密度小 由于镀铝锌层的熔点较低，焊接过程中，焊件间的镀铝锌层熔化后挤出塑性环，增大了焊件
20、与焊件的接触面，使焊接电流密度减小，影响熔核的形成与大小。因此，镀铝锌板焊接电流应比普通低碳钢大。3.焊件与电极易沾污或形成合金 焊接时，电极与焊件接触面上的铝锌层熔化后，与电极工作面粘结，由于镀层中的 Al 与 Cu 的合金化速度快于 Zn 与 Cu，这种合金化加快了电极端面的直径的长大，其次电极端的 Al 合金产物具有易脆性，很容易脱落，致使露出的新铜合金表面又发生合金化。同时电极端的 Al 合金产物导电、导热性能变差，表面硬度下降，电极断面不断增大。焊件与电极形成合金后易使焊件表面镀层遭到破坏。4.焊接电流范围小 镀铝锌钢板的点焊由于低熔点镀层的存在，不仅使焊接区的电流密度降低，而且使电
21、流场的分布不稳定;若增大焊接电流又进一步促进了电极工作端面铜与镀层金属形成固溶体及金属间化合物等合金，加快了电极粘损和镀层的破坏。因此，镀铝锌钢板合适的焊接电流范围小，与低碳钢板相比焊接性较差。2.2 点焊接头质量要求点焊接头质量的好坏最终反映在接头强度上，而接头强度主要取决于焊点的洛阳理工学院毕业设计（论文）8尺寸大小、表面质量与内部质量，表面质量是指焊件表面电极压痕深度大小，有无表面飞溅、烧伤、裂纹、粘连电极、翘曲变形及表面抗腐蚀性能的变化等。内部质量指熔核的几何尺寸、缩孔、有无超过标准的裂纹等。当接头上存在的内部或外部缺陷均在规定标准允许的范围内时，则接头强度主要取决于焊点的几何尺寸，即
22、焊点的熔核直径、熔透率 A%与电极的压痕深度。焊点的几何尺寸如图 2-4所示。焊点熔核直径 d 是影响焊点强度的主要因素。试验证明，d 与焊点强度近似成正比关系。图 2-4 焊点的几何尺寸点焊质量检验是以电阻焊质量检验标准为依据的，由于焊件的使用条件和采用的材料不同，因此质量检验的标准也不同。在国外和我国军工及重要民用产品部门，依焊件的承载能力和受力状态、材料的焊接性能和焊件在系统中的重要性，将焊接接头分为一级接头、二级接头和三级接头。一级接头(A 级):能承受很大的静载荷、动载荷或交变载荷，接头破坏会导致系统失效或危及人员的生命安全。二级接头(B 级):能承受较大的静载荷、动载荷或交变载荷的
23、焊件，接头破坏会降低系统的综合性能，但不会导致系统的失效和危及人员的生命安全。三级接头(C 级):能承受小的静载荷或动载荷的一般接头。不同等级的接头有不同的质量检验标准。接头的质量标准包括接头强度标准、焊点尺寸要求、接头内部和外部缺陷的尺寸和数量等。洛阳理工学院毕业设计（论文）9第 3 章 镀铝锌钢板点焊试验3.1 试验所用设备镀铝锌钢板点焊试验研究中所用设备包括点焊机、点焊控制器、点焊压力计与传感器、焊接监测仪、电极、材料拉力试验机、显微镜等。3.1.1 点焊机镀铝锌板研究中采用 DZ-63 单相整流式直流点焊机，焊机额定功率 63KAV，额定负载持续率 50%，电极最大压力 5900N。通
24、过焊机控制器热量给定，可调节输出焊接电流大小，DZ-63 焊机照片如图 3-1 所示。图 3-1 DZ-63 点焊机洛阳理工学院毕业设计（论文）10DZ-63 点焊机由机身、加压机构、气路系统、上电级、下电极、主变压器、控制器、电路板和水冷却系统等部分组成。3.1.2 KDZ-250 型点焊控制器DZ-63 点焊机为直行程气动点焊，配以 KDZ-250 型点焊控制器，使点焊操作简单方便。KDZ-250 型点焊控制器如图 3-2 所示。图 3-2 KDZ-250 型点焊控制器3.1.3 点焊压力计与传感器镀铝锌板点焊研究中，点焊压力计和压力传感器均采用日本米亚基株式会社生产，压力计型号为“MM-
25、601A” ，采用本压力计配型号为 MA-522 电阻焊接机加压力传感器，能够进行广范围(200N 9500N)的加压力测定。“MM-601A”是利用负荷变换器的电阻点焊机专用电极加压力测定器。“MM-601A”面板如图 3-3 所示。洛阳理工学院毕业设计（论文）11MA-522 加压力传感器是利用载荷管(负荷变换器)的电阻焊机专用的加压力传感器。接上专用加压力计 MM-601A，能够轻松地进行广范围的(200N 9500N)加压力测定。测定精度较高，测量误差为相对额定负重的 3%。加压力传感器各如图3-4 所示。图 3-3 MM-601A 面板各部分名称图 3-4 加压力传感器外型及各部位名
26、称洛阳理工学院毕业设计（论文）123.1.4 焊接电流监测仪试验中采用日本米亚基株式会社生产的型号为“MM-315”的焊接电流监测仪监测点焊过程中焊接电流，焊接时间等。焊接电流监测仪由焊接监测仪和空芯无感线圈组成，如图 3-5 所示。图 3-5 焊接监测仪的安装3.1.5 电极点焊电极的端面形状和尺寸对电流密度、熔核直径、散热效果、电极寿命影响很大，因此应根据板厚选择合适的电极直径，参照文献 1采用端面直径为6.0mm 的 Cr-Zn-Cu 电极。由于截锥形电极的寿命比圆顶形和尖头形电极寿命都长。常见典型电极形状如图 3-6。试验中采用图 3-6A 图所示锥形角为 1200的截锥形电极。图 3
27、-6 三种常见典型电极形状洛阳理工学院毕业设计（论文）133.1.6 材料拉力试验机试验中需要测量接头抗剪力，正拉力。由于点焊工件尺寸小，焊后接头的抗剪力、正拉力也不大，所以在电子拉伸材料试验机上完成即可，该试验机照片如图 3-7。图 3-7 材料拉力试验机3.1.7 显微镜焊点的熔核直径、熔透率、压痕深度对焊点质量有很大的影响，点焊研究中需要测试它们的值。如用游标卡尺测量，测量误差很大。因试验中要用观察点焊接头宏观形貌及焊点的金相组织，所以熔核直径、熔核高度(用于计算熔透率)、压痕深度也用显微镜测量，这样可使测量精度大大提高。点焊研究中，使用了大型卧式显微镜和研究级倒置材料显微镜两种。l.大
28、型卧式显微镜型号:MEF3 生产国:奥地利主要技术指标: 转动行程 900mm，移动行程 50*30mm(X-Y 方向);目视放大倍数 25-2000 倍，照相放大倍数 16-2000 倍;卤素光源 100W。这种显微镜用于镀铝锌板点焊接头宏观照相。洛阳理工学院毕业设计（论文）142.研究级倒置材料显微镜型号:Axiovert200MAT 生产国:德国主要技术指标:试样移动范围 13O*85mm;目视放大倍数 50-1000 倍，显微照相放大倍数 50-1000 倍;卤素光源 100W。这种显微镜用于镀铝锌板焊点金相组织观察，测量熔核直径、熔核高度、表面压痕深度，测量读数精度可达 10m。3.
29、2 试验准备3.2.1 材料准备1. 焊件材料点焊结构生产中，常用的钢板厚度有 0.8mm，1.00mm，1.2mm，本文用厚度为 0.8mm 作研究。试验材料板厚为 0.8mm，镀铝锌层厚度为140g/m2(20m)，母材组织为铁素体+少量珠光体，表面通过氯酸盐钝化处理。2.划线 将试验用镀铝锌板钢板表面的油污及灰尘用破布擦拭干净，用钢板尺和划针划线。研究中需要对点焊接头进行抗拉剪试验，试验中，试件的几何尺寸和加载方式参照国家标准中的车身装焊工艺标准试样要求确定。该标准中厚度为 0.8-1.3mm 试样的几何尺寸均为 1O0*30，因此将 0.8mm 的镀铝锌钢板都按100*30 划线。3.
30、剪板及清洗 按照所划的线用剪板机进行剪板，剪板后，用木锤将板条周边不平整锤平并将板条周边的毛刺用锉刀或 150 粒度的砂纸打磨到不划手为止。焊接前用棉花蘸上丙酮擦去板条上面的油污后晾干。3.2.2 设备操作准备点焊设备操作准备包括以下内容:1.检查空压机与点焊机气路连接是否牢固、漏气，检查控制器上元件和连线有无破损松动现象。将控制箱固定在焊机外侧，并将控制器与焊机之间连接好。将电源板中的冷却水路与点焊机连通。2.打开冷却水龙头，在冷却回路出来的水流集中出口水斗处观测每路水流情况，几路出水口都要有水流出。3.以上一切正常后闭合空气开关，接通空压机和点焊机电源。 洛阳理工学院毕业设计（论文）154
31、.通电后，控制箱面板上的各开关应分别置于“电源”关;“焊接/调整”调整;“单点/连续”单点。5.待压缩空气压力表上指示值达到 0.3MPa 后，再接通外电源，此时控制箱面板上“焊接/调整”应置于调整。6.打开电源开关，电源指示灯和休止指示灯应亮。调整面板上的“加压” 、“焊接” 、 “维持” 、 “休止”四组拨盘开关的数字，选择工艺要求的参数。7.踏下脚踏开关，检查焊机是否按预定程序动作，各程序指示灯应顺序发亮，气阀动作，电极压紧，但焊机不输出焊接电流。8.各程序正常后，将“焊接/调整”开关置于“焊接” ， “单点/连续”开关置于单点或连续都可以，在下电极上放入试件，按工艺要求调整热量至适当位
32、置，踏下脚踏开关，焊机即按预定程序进行焊接。上下电极间无工件时，禁止通电试焊。9.焊接结束后，应先关控制箱电源，再关焊机电源、冷却水和空压机电源。3.2.3 工艺准备(工艺参数的探索试验)据查阅资料，目前国内还没有镀铝锌板点焊的相关文献，因此需对镀铝锌板进行点焊探索试验，初步确定镀铝锌钢板的点焊的可焊性，确定其工艺参数的大致范围。探索试验中，观察飞溅情况，熔核大小，压痕深度，粘电极情况，焊点表面状况，并采用撕破方法检验焊点熔合情况。撕破后观察焊点撕破位置，焊点结合情况等，分别探索焊接主要工艺参数(焊接电流、焊接时间、电极压力)的范围。探索焊接电流的范围时，先保持电极压力不变，改变焊接时间和焊接
33、电流，焊接电流从小到大调整。焊接电流、焊接时间、电极压力三个因素中，电极压力最难调整，所以首先调整电极压力。探索试验工艺参数及试验结果见附表一。通过探索试验，可以初步确定 0.8mm 镀铝锌板点焊主要工艺参数的大致范围(I=7.0KA-10.0KA，Fw=1700N-3000N，T=8cyc-14cyc)。3.3 正交试验3.3.1 正交试验法洛阳理工学院毕业设计（论文）16正交试验法是用一套规格化的表格来安排试验，这种表叫正交表，如 L8(27)，L8(34)，就是常见的正交表，其中 L 表示正交表，8、9 表示需要做试验的次数，括号内下面的数 2、3 表示因数取的水平数，括号内的指数 7、
34、4 表示正交表的列数，即用这个正交表做试验最多可安排的因数的数目。正交试验法是一种科学地安排与分析多因素试验的方法，通过它能减少试验次数，并在较少试验的基础上，用所得到试验数据，分析得到较优的试验结论。点焊研究中，影响焊点质量的因素是比较复杂的，包含有多种因素，各个因素又有不同的状态，它们互相交织在一起，为了寻求合适的点焊工艺参数，就要对各种因素以及各个因素的不同状态进行试验，这就是多因素的试验问题。这些因素之间相互联结，相互渗透，相互依存。随着因素的增多，要透过表面现象抓住事物的本质，揭示出事物发展的内部规律就愈加困难，这里有两个方面的问题，一是试验如何设计，使得试验次数既少，获得的信息又多
35、;二是如何分析数据。多因素试验中最简单的设计是全面试验，即把每个因素水平一切可能组合都做一遍，这种方法的优点是揭示事物内部的规律性比较清楚。但全面试验一般试验次数太多，当因素较多时，实际上是行不通的，因此不值得提倡。正交试验是多因素试验常采用的一种方法。因此，在镀铝锌板点焊研究中，采用正交试验法，以便找出影响镀铝锌板点焊的最重要工艺参数。试验做完后，如何分析数据也有各种方法，如直观分析、方差分析、平均值分析、极差分析等，但其它方法的思想大多来自方差分析，所以方差分析是分析数据的一个基本方法。本试验中数据分析采用直观分析法和方差分析法。3.3.2 正交试验步骤及方案设计l试验步骤(1)定指标、挑
36、因素、选水平。根据专业知识和实际经验，找出对指标有影响的可能因素，选择其中若干影响尚不清楚的因素及其中较重要的因素进行考察，而将其它因素固定在适当水平。(2)选正交表，排表头。点焊规范参数主要有电极压力，焊接电流及焊接时间，因此选用标准的场(3 4)正交表，见表 3-1。(3)排试验方案表，做试验，填数据。(4)分析试验数据，选取较优条件。计算每列不同水平下的数据和每列的极洛阳理工学院毕业设计（论文）17差，按极差大小，排出各因素的主次顺序。极差大的因素选择有利于指标的水平，极差小的因素，则可按经济、方便等实际情况选取其它水平，然后确定较优生产条件。(5)试验验证。较优条件的再现性有待于在试验
37、中进一步验证及修正。2. 试验方案设计通过第一轮焊接工艺参数探索试验，初步确定了 0.8mm 镀铝锌板点焊工艺的大致范围:即焊接电流 7.0KA-10.0KA，电极压力为 1700N-3000N，焊接时间为8cyc-14cyc。同时考虑到试验过程中焊接参数调整的难易程度不同，将较难调整的电极压力作为正交试验中的 A 因素。最易调整的焊接时间作为 C 因素，焊接电流作为 B 因素。正交试验中，电极压力、焊接电流、焊接时间都按等差数列依次递增排列。同时为使水平范围尽量宽些，区分度尽可能明显些，因此焊接电流取7.0KA、 8.5KA、10.0KA，电极压力取 1700N、2400N、3100N，焊接
38、时间取8cyc、14cyc、20cyc。9 次试验方案是因素 A 对应第 1 列，1、2、3 分别表示因素 A 的 3 个水平1700N、2400N、 3100N，按水平号把数据分成 3 组:水平“l”对应王 Ql，Q 2，Q 3，水平“2”对应Q 4，Q 5，Q 6，水平“3”对应Q 7，Q 8，Q 9。 “l”对应的 3 个试验都采用因素 A 的 1 水平 1700N 进行试验，同时因素 B 的 3 个水平 7.0KA、 8.5KA、 10KA 各参加了一次试验，因素 C 的 3 个水平 8cyc、14cyc、20cyc 也各参加了一次试验。A 的 2 水平 2400N，3 水平 3100
39、N 也同因素 B 的 3 个水平、因素 C 的 3 个水平各参加了一次试验。这样试验方案设计好了。试验因素水平表如表 3-1。表 3-1 因素水平表A B C e试验号电极压力/N 焊接电流/KA 焊接时间/cyc 误差估计结果1 1（1700） 1（7.0） 1（8） 3 Q12 1 2（8.5） 2（14） 2 Q2洛阳理工学院毕业设计（论文）183 1 3（10） 3（20） 1 Q34 2（2400） 1 2 1 Q45 2 2 3 2 Q56 2 3 1 3 Q67 3（3100） 1 3 2 Q78 3 2 1 1 Q89 3 3 2 3 Q93.4 正交验证试验工艺参数确定通过前
40、一阶段的九组正交试验，己得出以下结论:l. 点焊工艺参数中，对接头抗剪力焊接电流影响最大，焊接压力影响最小。接头抗剪力随焊接电流的增加而增大，焊接时间太短或太长，焊接压力太大或太小，都会使接头抗剪力减小。当 I=10KA，Fw=2400N，T=14cyc 时，接头抗剪力最大。这个组合在 9 个试验号中未出现。2. 对焊点熔核直径及熔透率，影响最大的是焊接电流，影响最小的是焊接时间。焊接电流越大，焊接时间越长，熔核直径和熔透率越大，但电极压力却相反，电极压力越大，熔核直径和熔透率越小。当 I=10KA，T=20cyc，Fw=1700N 时，熔核直径和熔透率达到最大，9 组试验中，熔核直径最佳组合
41、己出现，即 3#工件。点焊熔透率要求为 20%-80%，3#工件熔透率达到 100%是不允许的。当三个因数的三个水平均取中间值(I=8.5KA，T=14cyc，Fw=2400N)时，熔透率比较合适。这组焊接参数在 9 个试验号中未出现。3. 点焊表面压痕深度应越小越好，焊接电流 I 对压痕深度影响最大，电极压力对压痕深度影响最小。当焊接电流为 10KA 时，压痕深度超过了工件厚度的10%。为使表面压痕深度最小，点焊工艺参数为 I=7.0KA，T=8cyc，Fw=2400N，此组合在试验中未出现。但当压痕深度最小时，可能会造成未熔合。4. 在点焊试验中，当电流焊接为 10KA 时出现粘电极和飞溅
42、现象，且在焊点的表面出现了渗铜的现象，这样会使电极寿命大大降低，这说明用 10KA 电流焊接 0.8mm 的镀铝锌板太大。洛阳理工学院毕业设计（论文）195. 通过正交试验及分析，为使 0.8mm 的镀铝锌板点焊综合质量好，同时提高焊接效率，减少电极烧损，0.8mm 的镀铝锌板点焊的较佳工艺参数可取I=9.0KA，Fw=2400N，T=14cyc。以上这些结论是否正确，需要通过试验验证。因此验证试验需做五组。试验中由于焊接压力最难调整，所以先做电极压力为 2400N 的四组，焊接电流由小到大，后做电极压力为 1700N 的一组。为了解镀铝锌板点焊接头的塑性，验证试验中，增加了正拉试件。验证试验
43、参数如表 3-2。表 3-2 验证试验参数表编号 电极压力 N 焊接电流 KA 焊接时间 cyc 实验目的FY1 2400 7.0 8 验证压痕深度最小FY2 2400 8.5 14 验证熔透率合适FY3 2400 9.0 14 验证焊点综合质量最好FY4 2400 10.0 14 验证抗剪力最大FY5 1700 10.0 20 验证熔核直径最大，熔透率最大3.5 正交验证试验过程及结果分析3.5.1 正交验证试验过程验证试验预压时间，维持时间，休止时间与正交试验相同。每组参数焊五件，1、2 用于抗剪力试验，3、4 用于正拉试验，5 用于金相检验。试验数据记录在附表二中。试验中，共焊了 50
44、件，其中调试焊接电流共用 17 件(每组调试焊接电流用 34 件)，焊接中共有 8 件因焊接电流偏离目标电流0.3KA 而(当焊接电流为 7.OKA，实际焊接电流有时比给定电流小 0.5KA)未用，其余试验焊件焊接电流偏离目标电流0.2KA。焊接电流为 7.OKA，焊接时间为 8cyc 时，熔核很小，有时甚至不能形成熔核，当焊接电流为 10.0KA 时，粘上电极严重，焊点表面有铜色，熔核大，飞溅大。3.5.2 正交验证试验结果分析洛阳理工学院毕业设计（论文）20附表三、附表四已算出每个试验条件下正拉力平均值(F b)和抗剪力平均值(F )的平均值，从而可计算出 0.8mm 镀铝锌板点焊接头塑性
45、指标(正拉力/抗剪力)，将结果列表，见表 3-3。点焊的点焊接头塑性指标用正拉力/抗剪力表示。一般认为，正拉力/抗剪力25%，点焊接头的塑形尚可，正拉力/抗剪力40%时，点焊接头的塑形良好。表中除了第一组，因焊接电流小，焊接时间短，形成未熔合，塑性指标为零。其余四组参数焊点，正拉力/抗剪力都在 40%以上。这说明这种镀铝锌板焊点塑性良好。从表中还可看出编号为 FY4 的焊件，接头抗剪力为 5965N，没能达到预期中的最大，这可能是焊接飞溅对接头的抗剪力产生了影响。采用这组参数焊接，抗剪力虽没能达到预期中的最大，但 0.8mm 镀铝锌板抗剪力达到了 5965N，己经完全能满足要求。表 3-3 拉
46、剪试验结果表点焊工艺参数 试验结果接头塑性指标列号编号电极压力N焊接电流KA焊接时间cyc正压力（F b）N抗剪力（F ）N正压力/抗剪力FY1 2400 7.0 8 0 4165 0FY2 2400 8.5 14 2477 5572 44%FY3 2400 9.0 14 2857 5838 49%FY4 2400 10.0 14 2865 5965 48%FY5 1700 10.0 20 2934 5922 49.5%表 3-4 焊点尺寸检测结果表点焊工艺参数 试验结果列号编号电极压力N焊接电流KA焊接时间cyc熔核直径（mm）熔透率（%）表面压痕深度（m）FY1 2400 7.0 8 0
47、0 0FY2 2400 8.5 14 4.45 77.2 30洛阳理工学院毕业设计（论文）21FY3 2400 9.0 14 5.85 82.9 50FY4 2400 10.0 14 6.69 83.5 70FY5 1700 10.0 20 7.00 92.7 90焊点尺寸检测结果见表 3-4。从焊点尺寸检测结果表中可看出编号为 FY1 的焊件，压痕深度最小，这与理论分析相吻合。但用这组参数焊接，由于焊接电流太小，电极压力、焊接时间匹配不当，没能形成熔核。所以生产中不能片面追求表面压痕深度最小而选用该参数焊接。编号为 FY2 的焊件，其熔透率为 77.2%，完全满足点焊熔透率要求，这与理论分析
48、是吻合的。该焊件表面压痕深度仅 30m，表面质量好。但焊点熔核直径为4.45mm，没能达到 0.8mm 板 A 级和 AF 级质量要求的平均值(4.5mm)。且从附表三、附表四抗剪力和正拉力试验断裂位置看，断裂位置在焊点处，所以焊接电流偏小。编号为 FY3 的焊件，其熔透率为 82.9%，完全满足点焊熔透率要求，该焊件表面压痕深度 50m，表面质量好。焊点熔核直径为 5.85mm，达到了 0.8mm 板 A 级和AF 级质量要求的平均值(4.5mm)要求。正拉力/抗剪力=0.49，从附表三、附表四抗剪力和正拉力试验断裂位置看，断裂位置在焊点旁母材上，断裂后焊点呈纽扣状，没有内飞溅，从这些指标可
49、以看出，用这组参数焊接，综合质量好，与理论分析是吻合的。因此，0.8mm 镀铝锌板较佳点焊工艺参数为:I=9.0KA，Fw=2400N，T=14cyc。编号为 FY5 的焊件，焊点熔核直径为 7.00mm，熔透率为 92.7%，熔核直径，熔透率最大，这与理论分析是吻合的。但点焊熔核直径太大，已没有太大意义。3.6 小结镀铝锌点焊试验共作了三轮，即点焊探索试验，正交试验、正交验证试验。通过三轮试验可得出如下结论:1.通过探索试验可知:(1)镀铝锌钢板点焊与等厚低碳板点焊相比，焊接电流更大，0.8mm 镀铝锌板点焊最小焊接电流为 7.0KA 左右。当焊接电流增大到 10.0KA 时，会引起较大飞溅，粘电极，焊件表面铜色。洛阳理工学院毕业设计（论文）22(2)点焊试验中电极与工件易粘结，需要经常修磨电极。(3)通过探索试验，可以初步确定 0.8mm 镀铝锌板点焊主要工艺参数的大致范围 (I=7.0KA 10.0KA，Fw=1700N 3000N，T=8cyc 14cyc。)2.通过正交试验得知:(l)点焊工艺参数中，对接头抗剪力影响最大的是焊接电流，影响最小的是焊接压力。当 I=10KA， Fw=2400N，T=14cyc 时，点焊接头抗剪力最大。(2)对
