焊接钢和焊接未镀膜钢的区别，你知道吗？

1 简介：

镀锌用于防止钢材生锈已有一百多年的历史。 镀锌只不过是镀锌。 与油漆一样，镀锌通过在钢材和环境之间建立屏障来保护钢材免于生锈，但镀锌比油漆更进一步，它还为钢材提供电化学保护。 由于锌的电化学活性比钢强，因此锌的标准电极电位为-0.76V。 对于钢基体来说，镀锌层是一种阳极涂层，用于防止钢的腐蚀，因此它会被氧化，以保护与钢相接触的钢； 因此，即使镀锌钢板的表面被划伤至裸露的钢材，镀锌层也会防止钢材生锈。 因此，镀锌钢比任何其他类型的涂层都优越，因为即使涂层在处理或使用过程中损坏，它也能保护钢材。 随着工业应用的不断增加，镀锌板与铝和镁一起，越来越被视为最有前途的材料。

2、焊接特点：

焊接镀锌钢与焊接相同成分的裸钢几乎相同。 - 除非镀锌层很厚。 焊接镀锌钢和焊接无涂层钢的区别是锌镀层蒸发温度低的结果。 锌在约 420°C 时熔化并在约 908°C 时蒸发。 由于钢的熔化温度约为 1510°C，而焊接电弧温度为 8000 至 11000°C，靠近焊缝的锌会蒸发！ 当熔池凝固时，锌消失。 这有两个直接后果：

++汽化的锌会增加焊接烟尘和烟雾的量。

++焊缝内部和周围的任何锌实际上都会被电弧的热量烧掉，从而去除保护性锌涂层。

2.1 锌烟——安全隐患

当锌蒸气与空气中的氧气混合时，立即反应生成氧化锌。 这是您在海滩和山坡上看到的一些白色粉末。 氧化锌无毒、不致癌。 然而，它也具有某些危险特性。 与氯化橡胶的混合物加热至 215°C 以上时可能爆炸。 受高热分解，放出有毒烟雾。 外用无毒，可直接接触手和皮肤，无需担心中毒。

如果不小心吸入或误食氧化锌，可能会中毒。 这是因为氧化锌与胃液中的盐酸反应生成可溶性氧化锌，被人体吸收。 但锌离子是人体所需的微量元素，推荐的最低成人摄入量为15mg/天。 如果服用过多，会引起中毒症状，吸入氧化锌烟雾会引起典型的“金属烟雾热”。 完全恢复发生在 48 小时内，从暴露后大约 4 小时开始。 症状包括发烧、发冷、口渴、头痛和恶心；

特别是氧化锌粉末不是很细。 大量的氧化锌粉尘会堵塞皮脂腺导管，引起皮肤丘疹、湿疹。 因此，必须做好防护措施：建议工作人员佩戴防尘口罩、穿防护服。 工作现场严禁吸烟、饮食。为防止烟雾，镀锌铁不能直接焊接。 首先需要去除表面的锌膜。

其他研究正在使用氧化锌烟雾与各种药物一起治疗癌症和艾滋病。 另一个研究领域是使用锌化合物作为喉咙中的活性成分，这被认为可以显着有效地减少普通感冒的持续时间和强度。

但实际上，通常用于热镀锌涂层的锌含有约 1/2% 的天然铅含量。 由于铅不溶于锌超过0.9%，因此浓度不能超过0.9%。 在焊接过程中，铅可能会与锌一起蒸发。 因为铅要超过1600℃才会蒸发，又因为它的一部分溶于钢中，所以铅的蒸发量比锌少； 然而，不应吸入氧化铅烟雾，建议避免吸入氧化锌烟雾的做法也将防止吸入氧化铅。

一些镀锌产品制造商使用纯度为 99.99% 的锌，因此在焊接或接触这些产品时，铅的存在并不重要。 同样，具有非常薄的有机涂层或经过化学处理以提高面漆附着力的镀锌产品可以安全地焊接，以防止吸入氧化锌烟雾。

2.2 镀锌钢焊缝的性能

镀锌钢的成功焊接已被广泛接受，最近发布了机械性能数据，比较了无涂层钢和镀锌钢的焊接性能。 五十年前，焊接行业认识到，如果焊缝质量相当，镀锌钢上的焊缝将与无涂层钢上的焊缝一样坚固。 最近有关焊接镀锌钢的文献讨论了焊缝韧性、孔隙率控制、焊缝外观、耐腐蚀性的恢复以及比焊缝强度复杂得多的问题。

使用 SMAW 焊接（“焊条焊接”）时，镀锌钢的焊接方式与无涂层钢相同。 当使用 MIG 或药芯焊时，可能需要稍微调整电压以控制飞溅，

焊接工程师还应检查焊条的硅含量是否过高。 过量的硅可能导致锌渗透到焊缝金属中，引起裂纹，特别是当锌层较厚时。 焊条中硅含量不得超过0.85%； 这意味着焊接镀锌钢时不应使用常用的ER70S-6填充焊丝。

3.焊接工艺

焊接镀锌钢的三个主要问题是高飞溅量、焊缝外观和高孔隙率。

随着汽车底盘部件越来越多地转向热浸镀锌钢以提高耐腐蚀性，以及转向更薄的先进高强度钢以满足提高燃油效率的要求，寻找适合焊接解决方案的涂层材料变得更加重要。 焊接底盘零件的通用标准工艺是使用 GMAW 工艺。 对于涂层部件，该解决方案产生了非常不一致的结果。 然而，由于锌的沸点较低（906°C），焊接涂层钢一直是传统工艺和耗材的关键问题。 汽化的锌在焊缝凝固过程中被截留，形成内部和外部孔隙。 另外，锌蒸气引起的电弧紊流增加，导致飞溅异常增加并影响电弧的方向性，从而影响焊道的形状。 这些视觉和内部缺陷会显着降低焊接接头的机械性能，并可能导致部件过早失效。 另外，板材表面焊接后留下的残留物会干扰涂装过程，从而影响耐腐蚀性能。

从制造商的角度来看，包括生产率、机械性能、电镀涂层能力和基材性能在内的几个标准对于评估镀锌焊接工艺至关重要。 人们普遍认为，由于在焊缝中产生由锌引起的外部和内部孔隙所需的返工时间，生产率通常随着锌涂层厚度的增加而降低。 减少孔隙率的常见方法是降低焊接速度，这会导致生产率降低。 过去的研究还表明，当内部孔隙率大于总焊缝面积的 10% 时，接头的承载能力会急剧下降。 大多数电弧焊工艺都会使钢板上的锌蒸发，从而导致焊接区域和焊道背面发生腐蚀。 为了减少腐蚀，通常需要焊后保护涂层，即电子涂层。 传统的电泳涂装工艺会受到表面飞溅和熔渣的影响。 涂料制造商正在开发清洁方法，以提高焊接镀锌钢的镀层覆盖率。

热影响区 (HAZ) 尺寸和熔透深度等基材特性与焊接热输入和工艺参数相关。 热输入较高的焊缝更有可能在板材上燃烧。 汽车行业焊接镀锌板有多种可能的解决方案，包括常用的脉冲 GMAW 工艺和自保护药芯焊丝工艺。

Rapid Z 工艺是采用交流方波（工艺选项 B）的新型焊接工艺的发展。 焊接工艺使用先进的电源通过交流波形建立稳定的熔滴传输，并且已被证明可以使药芯焊丝以高行进速度运行，而不会影响关键的焊接性能。 表 1 列出了每种镀锌焊接解决方案的优缺点。

工艺

流程说明

优点优点

缺点缺点

A计划

采用 DCEP 脉冲的 GMAW

GMAW 直流正向脉冲

•标准设备

•实心线材

•无需清理

•毛孔较多

•溅

•烧穿

•返工率高

•焊接速度低

B计划

交流波形金属芯线

固体交流方波焊

•低毛孔

•低飞溅

•具有间隙的柔性

•焊接速度高

•新设备投资

C计划

带 DCEN 的 FCAW-S 焊丝

药芯直流反接

•标准设备

•低毛孔

•焊接速度高

•焊渣清理

•需要除尘

•涂层损坏

D计划

热丝激光焊接

ER70S-6

激光热线

•低毛孔

•无需清洁

•设备成本高

•附加训练

3.1 气孔

解决方案A是使用1.2mm ER70S-6焊丝和先进的脉冲DCEP波形的工艺。 图 2 显示了行进速度为 16.9 毫米/秒时的射线照相图像。 焊缝内部气孔率为每英寸3个，行进速度为16.9毫米/秒时，气孔面积占焊缝总面积的8%。

溶液B是以16.9毫米/秒的速度行进的放射线图像。 结果显示将锌气孔隙率控制在焊缝熔敷物的最低水平。 焊缝内部气孔率为每英寸0.1个，气孔面积占焊缝总面积的0.04%。 这些数据是根据三个重复的平均焊接数据计算的。

冲程速度对内部气孔的影响如下图所示。

3.2 熔池形状

工艺A

工艺B

DCEP焊接过程中观察到的HAZ熔池形状和熔深深度。

当使用工艺 A 以 16.9 毫米/秒的速度行进时，穿透深度为 1.24 毫米，焊珠的 HAZ 尺寸为 8.28 毫米，而工艺 B 的穿透深度为 0.83 毫米，HAZ 尺寸为 7.56 毫米。

3.3 飞溅

在 DCEN 上焊接时，实心焊丝的飞溅量最高。 与使用直流反转运行相比，使用交流波形运行的解决方案 B 显着减少了 36% 的飞溅量。

所示为使用和不使用交流波形焊接时的飞溅量。 从三个焊缝收集飞溅物，每个焊缝长 6 英寸，每个焊缝的焊接速度为 16.9 毫米/秒。 溶液B的飞溅量对于交流波形为3.3g，对于脉冲波形为5.2g。显然，交流波形焊接可以显着减少飞溅量

4。结论

使用交流波形焊接镀锌板的专业方法已经显示出巨大的优势，然而，使用林肯焊机和配套焊材，由于药芯焊丝中适量的合金成功地延长了熔池并增加了锌与锌分离的时间。焊缝。 采用交流波形以获得稳定一致的熔滴过渡和低锌相互作用能力，具有足够的渗透性、最小的热影响区和孔隙率，但仍保持高生产率和焊接质量，