从世界范围看，镀锌汽车板的应用量已经占到汽车板总量的75%～100%，较为高档的车型甚至全部采用镀锌板。而在我国，镀锌板在汽车上的应用比例却只有50%左右。随着汽车产量的提高及质量要求的提升，镀锌板在我国汽车工业的应用前景十分广阔。然后，镀锌层的存在给镀锌板的焊接带来了一定的困难，Zn的熔点低(420℃)，挥发温度908℃，焊接过程中由于裂纹及气孔的敏感性大、锌的蒸发及烟尘、氧化物夹杂及镀锌层熔化、破坏等问题严重影响了焊接质量。
本文阐述了镀锌板焊接中存在的问题，并介绍了伏能士的TPS/i PMC“电弧弧焊”在镀锌板焊接中的应用。
镀锌板焊接中存在的问题
汽车工业应用的镀锌板的镀锌层厚度一般在15μm左右，成份为Zn或ZnFe。相比较铜基焊丝的钎焊，碳钢焊丝在焊接中具有非常大的优势，因为焊材的价格非常便宜。然而，由于镀锌板的特性，在传统MIG/MAG焊接工艺中，碳钢焊丝存在的诸多问题，其价格优势很难得以体现。
通常，铜基焊丝在镀锌板中作为钎焊使用，其优势是：当Zn的成份在25 %左右时，Cu和Zn会形成(FCC)面心立方结构固相。基于这种特性，以及CuSi焊丝相对较低的熔点，焊缝内部和表面的气孔会大大减少。这是因为，CuSi焊丝的熔点在950℃左右，Zn的沸点在900℃左右。而普通的碳钢焊丝，如ER70S-3的熔点在1500℃左右，在焊接的过程中会有大量的Zn蒸汽溢出。当使用传统MIG/MAG焊接工艺时，大量的Zn和ZnO蒸汽会导致焊缝内部和外部布满气孔(见图1)，并产生大量焊接飞溅，进而导致后续打磨时间增加以及耗材消耗。当焊接过程中干伸长有轻微的变化时，电弧受干扰非常严重，易造成断续焊和烧穿等缺陷,几乎不可能保证连续的焊缝质量。
TPS/i电弧焊接在镀锌板上的应用
伏能士的TPS/i全新智能化焊机可以更准确地测量和分析电弧，更精确地进行控制，实现低飞溅的熔滴过渡、更快更稳定的脉冲电弧、完美的起弧和收弧以及均匀的熔深等。
伏能士脉冲多重控制(PMC)电弧结合“弧长自适应”和“恒熔深”功能，在使用碳钢实心焊丝焊接镀锌板时，可以获得较好的焊接质量、较少的飞溅和较少的气孔。PMC电弧配合“弧长自适应功能(见图2)”，提高了电弧的稳定性。恒熔深功能即使在干伸长变动的情况下, 也可以保证连续相同的熔深(见图3)，从而有效避免了板材的烧穿或者未熔合。
1.焊接速度对比
(1)焊接条件：1.2mm ER70S-3 焊丝，10% CO2的混合气体，镀锌层厚度20μm，材料厚度2mm;焊缝类型：搭接焊缝;焊接速度0.6m/min。
焊接效果对比如图5、图6所示，由图可见，PMC电弧焊接效果远优于传统的脉冲电弧焊接。
(2)焊接条件：1.2mm ER70S-3 焊丝，10% CO2的混合气体，镀锌层厚度20μm，材料厚度2mm;焊缝类型：搭接焊缝;焊接速度1m/min。
提高焊接速度，伏能士的PMC电弧焊的焊接质量依然非常稳定(见图6)，然而传统的脉冲过渡出现了明显的焊接缺陷(见图7)。
这是因为，PMC电弧在干伸长变化下可以保证最低的热输入量和一致的热输入量，同时使用“恒熔深功能”和“弧长自适应”可以有效降低热输入量。最终，镀锌板焊接时使用PMC电弧，配合ER70S-3和8%～10% CO2的混合气体，气孔和飞溅的量都可以得到大大减少。
2.焊丝的选用
如图8所示，当混合气体中的CO2比例增加时，焊缝内部和外部的气孔都增加了。气孔的增加是因为焊接过程中硅和氧发生了化学反应，持续生成SiO2。而SiO2的熔点高于母材，但比重小于熔池，所以SiO2总是浮于液态熔池的上方，阻碍了Zn和ZnO的溢出，造成了气孔产生在焊缝的内部和外部。较少的氧化硅保证了较好的熔池流动性，也可以说，较高的氧化硅导致焊缝的形状更凸，如图9所示。
相比较传统的ER70S-6焊丝，使用低硅含量的焊丝(ER70S-3)可以大大降低SiO2的含量。另外，当使用较低含量的CO2混合气体时，可以同时有效降低焊接飞溅的含量。电压的降低，减少了热输入量，增加了焊缝的润湿性(见图9)，这就是使用低硅含量焊丝的优势。
3.焊接位置
因为Zn蒸汽的挥发，需要考虑不同的焊接位置，每个焊接位置都有它的优缺点。尤其是当焊接位置存在一定的间隙时，对于提高焊接质量的帮助非常大。间隙可以让Zn蒸汽更有效的溢出，减少焊缝内气体存在的总量，降低产生气孔的含量。
结语
在镀锌板的焊接中，采用伏能士的PMC电弧技术令碳钢焊丝的优势得以充分发挥，并显著提高了镀锌板的焊接质量。在实际生产过程中，PMC电弧焊的应用还需注意以下几点：使用低硅含量的焊丝;使用更低含量的CO2混合气体(8%～10%);注意调整焊接位置，以获得更好的焊接质量。
作者：伏能士（上海）商贸有限公司 杨晓俊
