60Si2Mn和2Cr19Ni9Mo異種金屬電阻點焊工藝研究

荊衛鋒

（中車永濟電機有限公司，山西 運城 044502）

異種金屬的焊接結構能滿足不同的工作條件對材質提出的不同要求，同時可以降低產品成本。由于異種金屬的物理、化學性能各不相同，因此異種金屬的焊接較同種金屬焊接要復雜的多。結合公司某出口產品配件采用了60Si2Mn和2Cr19Ni9Mo連接的焊接結構，選擇電阻點焊，進行焊接工藝試驗。結果表明，所選擇的焊接工藝能保證接頭的焊接質量。

1 金屬焊接性分析

（1）從焊接性能看，60Si2Mn的碳當量Ceq=0.85%＞0.3%，且淬硬性很強，隨著含碳量增加及合金元素的加入，提高了碳當量，使奧氏體穩定性增加，而點焊加熱時，高溫停留時間短，冷卻速度快，奧氏體內成分不均勻，當低溫轉變時，將在熔核及其周圍熱影響區中出現硬脆的高碳馬氏體組織，使接頭塑性急劇降低呈脆性破壞。試驗表明，馬氏體的硬度比淬火熱處理時獲得的馬氏體硬度有明顯提高，如點焊60Si2Mn時可高達800HV。同時，點焊接頭中的噴濺、縮松、裂紋等缺陷也幾乎難以避免。

（2）2Cr19Ni9Mo具有電阻率高，導熱率低以及不存在淬硬傾向和不帶磁性的特點，焊接性良好。

2 焊接工藝的選擇

公司生產的產品配件由厚度0.5mm的2Cr19Ni9Mo和厚度1.6mm的60Si2Mn采用電阻點焊裝配在一起。根據焊接性能分析，該焊接方式是不等厚度的異種材料電阻點焊，屬于特殊情況的焊接，焊接存在較大的難度。如果焊接工藝選擇不當，會導致焊點開裂及熔核偏移，造成焊點承載能力的降低。

為了確保焊接質量，我們對該配件進行了分析，根據兩種材料的焊接性，決定在焊接規范上采用焊接60Si2Mn的規范；根據兩種材料的厚度不同，為了防止焊接熔核的偏移，選用不同直徑的電極，采用“反焊”方式即小電極安置在厚件的一方，進行焊接。在點焊時，采取嚴格的工藝措施。

2.1 焊接設備和工具

固定式點凸焊機，風砂輪，扁鏟。

2.2 焊前準備

（1）為了保證焊接時的導電和導熱性，點焊之前將淬火處理過的厚度1.6 mm的60Si2Mn焊點部位正反兩面打磨見金屬本色。

（2）厚 度0.5mm的2Cr19Ni9Mo和 厚 度1.6mm的60Si2Mn焊前表面除油、水、氧化物等雜質，保證焊接面潔凈。

2.3 焊接規范的選用

表1 焊接規范一

表2 焊接規范二

3 試驗方法

3.1 點焊試件的制作

將經過焊前處理的60Si2Mn和2Cr19Ni9Mo試件，按搭接的方式點焊在一起，分別執行表1和表2所列的焊接規范，共制作試件24件。其中采用焊接規范一（表1）和焊接規范二（表2），按搭接的方式分別點焊12件。

表3 12件試件撕裂后實驗結果(mm)

表4 12件試件拉剪后實驗結果（KN）

3.2 撕裂和拉剪實驗

點焊的質量要求，首先體現在點焊接頭要具有一定的強度，而強度主要取決于熔核尺寸、熔核本身及熱影響區的金屬顯微組織。前者是“量”的因素，后者是“質”的因素。一般來說電阻點焊的工藝特點使其與熔焊相比，“質”的因素產生的問題較少。所以，我們主要對試件進行抗撕裂和拉剪實驗。

3.2.1 撕裂實驗

將點焊在一起的試件（共12件）分別夾在虎鉗上，用扁鏟將其從焊點處鑿開，測量并記錄焊點直徑。

3.2.2 拉剪實驗

將點焊在一起的試件（共12件）分別夾在拉力試驗機上施加拉力，使試件受拉剪而斷開，記錄剪斷時的拉力。

4 試驗結果

4.1 撕裂實驗結果

12件試件撕裂之后，焊點的最小直徑為φ5.5，大于設 計要求的最小焊點直徑φ4.3。具體數據見表3。

4.2 拉剪實驗結果

12件試件剪斷時的最小剪切力為4.2KN，大于設計要求承受的最小剪切力3.5KN。具體數據見表4。

5 結論

（1）試驗結果表明，所選用的兩種焊接規范均能滿足產品的焊接質量要求。

（2）與表1的焊接規范一相比較，表2的焊接規范二雖然參數較多，但配件無需焊后進行退火處理，工藝執行性較好，生產效率極大提高，已在生產中推廣應用。

（3）通過此次工藝研究，為制定出一套切實可行的電阻點焊焊接工藝（包括同種金屬點焊和異種金屬點焊），打下了堅實的實踐基礎。