汽车车身焊缝的腐蚀研究

来源 :第八届全国腐蚀大会暨第217场中国工程科技论坛 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tian_mizhen
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  近年来世界汽车保有量与日俱增,以越来越大的影响力改变着人们的工作与生活,但随之而来的能源短缺、环境污染等一系列问题也日益突出.轻型、节能、环保、安全舒适、低成本等成为各汽车制造厂商追求的目标,而节能减排、防止车身腐蚀已成为世界汽车工业界亟待解决的问题.汽车轻量化对汽车用钢提出新的挑战,同时对汽车车身防腐蚀及焊接工艺也提出了新的要求.因此,提高钢材的强度,减薄钢板的厚度,提高车身耐腐蚀性成为汽车产业不可阻挡的应用趋势.本文针对高强钢、普通碳素钢、铝合金等常用的车身材料和不同的焊接方法为研究对象,采用机械学、材料学和塑性力学等多学科交叉研究方法,将理论、仿真模拟与实验相结合,揭示车身材料焊缝的腐蚀规律及耐腐蚀性能.目前,点焊是汽车车身制造过程中应用最广泛的焊接方法,通常一个轿车自身有3000-5000个焊点.在难以实现点焊工艺时采用CO2气体保护焊,可实现全位置焊接.由于激光焊能量密度高,工件变形小,热影响区窄等优点,激光焊接已成为金属材料加工与制造的重要手段.因此,本文采用点焊、CO2气体保护焊、激光焊三种焊接方法焊接试样.由于汽车在实际使用过程中,受大气、雨水等环境的影响较大,而雨水的化学特征变化差异明显,在雨水中浓度最高的阴离子是SO42-,其次是Cl-;在阳离子中Ca2+的浓度最高,在不同降水过程中,雨水离子浓度的富集存在差异,形成"酸雨".利用Comsol Multiphysics软件的电化学与腐蚀模块,可以模拟焊缝在酸雨的环境中的腐蚀情况.在一定温度下,通过设置不同浓度的H2SO4溶液,即改变溶液的PH值,来观察对焊缝的腐蚀情况.因为随着溶液中游离的H+的增多,与焊缝中的Fe发生电化学反应的速率加快,焊缝表面电子的交换速率加快,从而会使得焊缝表面的电势发生改变,通过观察溶液H2SO4浓度与焊缝表面电势的变化曲线图,便可以得出焊缝在不同PH的酸雨下的腐蚀速度.通过观察焊接接头金相图片,我们发现,经过点焊工艺后,熔合区晶粒比较粗大以柱状晶为主形成粗大的柱状晶组织.热影响区晶粒形态以相对细小的板条马氏体组成的均匀细晶结构为主.这是由于点焊过程中,热影响区的奥氏体晶粒来不及长大,经历快速冷却至Ms点以下,通过共格切变转变成细小的板状马氏体.DP钢由铁素体和马氏体组成,经过激光焊后,热影响区内形成马氏体组织的含量比母材高得多.对于CO2气体保护焊形成的焊接接头,可以看到明显的晶界,而晶界组织不均匀,产生晶界偏析,通常容易发生腐蚀.观察焊缝接头金相图片,分析焊缝腐蚀之后腐蚀程度、规律、微观组织,对焊缝拉伸试验试样断口形貌进行了分析,进而研究汽车车身焊缝的腐蚀行为.
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