镀锌钢板激光拼焊与带钢表面缺陷分析解决方案

镀锌钢板开裂、镀锌带钢表面条纹状缺陷分析, 镀锌钢板激光拼焊焊缝开裂分析

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镀锌钢板激光拼焊焊缝开裂分析

钢板样品检测 

焊缝开裂情况如图1所示。为分析开裂原因, 分别从现场取回正常钢板和焊缝开裂钢板,从成分、 组织和性能方面进行检测。

 1) 成分检测 

镀锌板成分如表1所示,满足相关标准和内控要求,且碳当量低,适宜焊接成型。

(2) 显微组织

DX56D+Z、HC180BD+Z钢板金相组织均为铁素体,如图2所示,且与已正常钢板晶粒度基本一致,组织正常,对焊接性能影响无差异。

(3) 力学性能 

开裂钢板性能检测结果见表2,各指标均在标准要求范围内。

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开裂原因分析 

现场跟踪激光拼焊生产并统计生产数据,发现焊板合格率仅为88%左右,合格率较低,如表3所示。通过对材料进行组织、成分和力学性能分析可知,组织比较均匀,未见偏析和夹杂,碳当量较低,且延伸性也较好,适宜焊接成形。

通过现场调查发现,焊缝开焊部位不均匀,焊缝边角部位和薄板两孔冲压处焊缝开裂比例稍高,如DX56D+Z冲裁钢板边角有翘边现象; HC180BD+Z钢板冲孔完成后,由于板材较薄,两孔距离边缘较近, 造成钢板边缘处变形,同时发现激光拼焊板出现断弧和焊缝偏向板材一侧的现象。

边角翘边和钢板变形会造成钢板边部凹凸不平,钢板置于激光焊机工作台面后,不能与工作台面紧密接触,接触面积减小,缝隙大小不一,导致焊接过程中钢板受热分布不均,产生焊接不完整、焊穿或未焊透等缺陷,影响焊缝质量。

拼焊板的焊接工艺参数对其成形性有直接影响。激光拼焊板焊接功率和焊接速度不匹配时,容易出现断弧现象,焊接质量不稳定,力学性能不达标; 焊缝偏向一侧板材主要由焊接功率和Z/Y轴量不当引起。

结合检测数据和现场分析,确定焊缝开裂的主要原因是钢板变形和焊接工艺参数不合理。

解决措施

优化加工工艺

针对钢板变形情况,在生产过程中优化加工工艺,制定解决对策,如表4所示。

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结语

本文激光拼焊焊缝开裂的主要原因是钢板变形和焊接工艺参数设定不合理,通过采取优化加工工 艺和调整合理的焊接工艺参数等措施,解决了激光拼焊焊缝开裂问题,产品合格率达 99.15% ,满足了客户的需求。 

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热浸镀锌带钢表面条纹状缺陷产生原因分析

在带钢表面热浸镀锌,可以提高带钢耐蚀性能,从而大幅提高其使用寿命。近年来,随着镀锌带钢产能的不断扩大,镀锌带钢产品质量不断提高;但是,镀锌带钢表面质量仍然难以完全控制,时不时会出现漏镀、黑点、线状缺陷等,将导致基板的防腐蚀保护层缺失引起基板生锈,严重影响后续涂漆效果和外观美观度。

研究表明,浇注过程中保护渣卷入、铸坯中气泡和微小裂纹、轧制过程中的氧化铁皮轧入、锌液中铝含量过高等,都可能导致镀锌板表面各种缺陷的产生。

材料为230mm厚常规连铸板坯经过一道次粗轧+七道次精轧工序后轧成3.5mm的热轧板, 再经酸洗工序+四道次冷轧工序轧制成厚度为1.20mm的DP780冷硬卷,再经过连续退火工艺及热浸镀锌工艺制备成为DP780GI+Z镀锌板,双面镀层厚度为100g/m2 ,镀锌时温度为460 ℃。

图1为发生表面缺陷的镀锌板试样图,可以看出镀锌板表面沿轧制方向存在一条长长的条纹状缺陷,用手触摸,似有凹突感觉。

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表面形貌 

图2为条纹状缺陷的表面微观形貌。从图中可见,条纹状缺陷处表面略有点发亮,与周边区别不 大。图3为条纹状缺陷形貌放大图,可见,观察到缺陷表面平坦处相对周边要多一些。整体来看,条纹状缺陷表面与周边正常区域形貌差别不大。

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分析与讨论 

用能谱仪测试了试样表面和横截面不同部位 的成分。用能谱仪测试了试样缺陷处的表面不同部位的成分,可见试样缺陷处表面有一层完整的镀锌层,仅在缺陷处形貌上有一点细微差别。

用能谱仪测试了试样横截面的裂缝中不同部位的成分,发现裂缝中存在基板氧化物、氧化圆点、 镀锌层及个别细小孔洞。裂缝中所存在的块状铁 锈和氧化圆点应该是板坯表面存在纵裂纹经后续热轧工序轧入,导致基板表面出现了分层起皮,在酸洗冷轧工序是不能产生这样的块状铁锈的。

经酸洗冷轧后,基板表面的起皮再次被轧薄并翘起, 进入热浸镀锌工序时翘起处有局部锌液浸入,且该分层起皮缺陷处由于表面存在较粗的缺陷,该处镀锌层相对周边其他部位较厚,所以经后续生产线的各种辊道及光整工序的光整辊辗压后,该处表面相对周边表面的形貌不同,由于其形貌上的细微差别导致在外观视觉上产生了一条长长的条纹状缺陷。

针对该条纹状缺陷问题,在后续将该带钢落料并冲压加工成零件时,容易产生镀层剥落和起皮现象, 导致零件报废不能使用。因此,这是一种比较严重的表面质量缺陷,应该加强对连铸板坯质量的控制,预防连铸板坯出现纵裂。

在酸洗冷轧工序,应加强表面质量的检查,一旦发现该类缺陷,应该采取切除等措施,以防进入下一道工序造成更大的浪费。

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结论 

• (1)在长条纹线状缺陷处下方发现分层裂缝组织,且裂缝中存在镀锌层,缺陷表面镀锌层也完整无缺,所以该缺陷应该发生在镀锌工序之前,基本排除了该缺陷发生在镀锌工序的可能性。
• (2)在分层裂缝中发现有基板块状氧化物和氧化圆点存在,即存在块状的铁锈和氧化圆点,该块状铁锈距离表面约5～7μm,应为连铸板坯表面存在纵裂,并发生高温氧化经后续热轧及冷轧工序轧制所致。产生连铸板坯表面纵裂的原因通常是连铸板坯二冷工艺、矫直工艺等出现异常所致。

(文章来源:《河北冶金》,作者:牛月鹏,王连轩,杨西鹏,贾彩霞,石建强,《物理测试》,作者:曾松盛, 吴 润, 漆启松, 李明伟;版权归原作者所有,图片、文章如有侵权,敬请联系微信qq000zz,谢谢!)

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