【汽车材料网】在电阻点焊（RSW）过程中，液态金属脆化（LME）可能导致先进高强钢（AHSS）焊接时出现裂纹。近年来，钢材冶金技术、电阻点焊工艺及相关模拟工具的进步，大幅改善了工业实践中应对液态金属脆化的方式。本文简要概述了在生产中可能发生液态金属脆化时易于实施的应对措施。
引言
在对镀锌先进高强度钢进行电阻点焊时，可能会观察到与液态金属脆化相关的裂纹现象。由于液态金属脆化往往会导致钢材机械性能下降，因此生产过程中需要控制其发生。下图展示了在实验室条件下，通过增加焊接热量并刻意使电极错位而引发的典型液态金属脆化裂纹。
图1：在实验室条件下，通过延长焊接时间并引入5°电极倾斜制造的典型液态金属脆化裂纹
过去几年间，液态金属脆化一直是焊接研究的重点。目前，人们对其已有了较为深入的了解，足以通过简单措施进行预测和避免。以下概述了在汽车生产中应对潜在液态金属脆化风险的四个关键步骤。
1.采购钢铁供应商的最新钢种
过去十年间，钢材生产商已推出化学成分得到改进的先进高强度钢，显著降低了液态金属脆化的发生概率。与钢材供应商沟通并了解其最新先进高强度钢钢种是有益的，因为这些钢种可能比之前测试的钢种对液态金属脆化的敏感性低得多。世界汽车用钢联盟（WorldAutoSteel）最近委托开展的一项研究[见附件]表明：选用当前量产的5种典型材料组合时，即便在极端焊接条件下也未出现LME；仅当刻意采用极难焊接的材料组合时，才能人为诱导出LME用于研究。
2.了解液态金属脆化的最新研究进展
世界汽车用钢联盟已发布了两项关于液态金属脆化的研究：一项聚焦于实验室条件，另一项则针对实际冲压件。这些研究全面概述了液态金属脆化的各个方面，以及如何管理和避免液态金属脆化问题。
3.建立内部测试流程评估材料组合敏感性
为了在内部研究液态金属脆化，建立一种能够促使裂纹出现的测试规程至关重要，这样便于对不同钢材、材料叠层组合和焊接参数进行比较。目前，行业内尚未就测试标准达成共识。
不过，有大量经过充分记录的测试程序可供选择。最简单的做法是延长焊接时间，直至裂纹开始出现。需要注意的是，在观察表面裂纹之前，需要去除锌涂层。
其他方法则基于所谓的“Gleeble测试”，或刻意在焊缝中引入缺陷，如倾斜电极或较大间隙。
在实验室建立测试规程后，可系统评估不同钢材组合及焊接参数下的LME风险，为白车身选材提供依据。
4.在关键焊点实施LME缓解策略
合适的措施应始终根据具体使用场景进行调整。一般来说，预防或减轻液态金属脆化的最有效措施包括：
避免过度热输入（如焊接时间过长、电流过大）
避免使用尖角点焊电极；改用工作面直径较大的电极，同时不增大焊核尺寸
延长保压时间，以促进热量充分散发并降低表面温度
避免使用不合适的焊接设备（如焊接枪错位、电极磨损严重、电极冷却不足）
这些措施可在规划阶段以及持续生产环境中实施，以扩大无液态金属脆化的工艺窗口。
结论
尽管在焊接先进高强度钢时，液态金属脆化可能构成挑战，但它已不再是一个不可预测的威胁。得益于钢材开发、焊接技术和测试方法的进步，制造商已拥有在生产中可靠减轻液态金属脆化的工具。
通过紧跟行业动态、与钢材供应商紧密合作、实施智能测试规程，并应用有针对性的焊接策略，有助于汽车制造商保持先进高强钢接头的强度和质量。通过这种积极主动的方法，液态金属脆化LME将不再阻碍汽车轻量化创新的步伐。
第二阶段LME报告
the Phase 2 LME Report
https://www.worldautosteel.org/wp-content/uploads/2024/10/WorldAutoSteel-_Liquid_Metal_Embrittlement_Component_Study_October_2024.pdf
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第一阶段LME报告
the Phase 1 LME Report
https://www.worldautosteel.org/wp-content/uploads/2024/10/WorldAutoSteel_LMEStudy_REPORTS__June_2020.pdf
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弗劳恩霍夫IPK模拟网站
Fraunhofer IPK simulation site
https://www.ipk.fraunhofer.de/en/expertise-and-technologies/production-processes-and-facilities/joining-and-coating/welding-meets-digitalization/welding-simulation-for-temperature-stress-distortion-and-cracking.html
来源：WorldAutoSteel
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