[發明專利]一種用激光填絲焊工藝制造鋁硅鍍層熱成形鋼拼焊板的方法

在審

• 申請號: 201810032131.6
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108213711A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 林文虎;華學明;李芳;黃曄;牟剛;張躍龍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B23K26/211
• 分類號: B23K26/211;B23K26/60;B23K26/12;B23K26/70;B23K101/18
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發明公開了一種用激光填絲焊工藝制造鋁硅鍍層熱成形鋼拼焊板的方法，包括選擇拼焊板的對象材料、選擇焊接填充材料、調整焊接工藝參數并完成拼焊板及熱成形步驟。本方法針對待拼焊板的厚度、基體材料的成分等特性參數，通過合理選擇焊絲成分、調整焊接工藝參數、控制熱成形過程，改善并獲得與強度要求匹配的焊縫組織。與傳統激光拼焊板方法(如激光自熔焊)相比，本方法不需要去除鍍鋁硅板鍍層的工藝步驟，即可保證焊縫質量，簡化了拼焊板工藝流程的步驟，提高了生產效率；不需要額外增加去除鍍層所需的高昂設備投入，生產成本顯著下降；本發明方法可用于激光TIG填絲焊、激光MIG復合焊工藝，還具有可降低對薄板拼接夾具的精度要求、提高焊縫強度等優點。

技術領域

本發明涉及金屬材料加工領域，尤其涉及一種鋁硅鍍層熱成形鋼拼焊板制造工藝。

背景技術

熱成形是指一種利用板料高溫軟化的特點進行成形，同時在帶有冷卻通路的沖壓模具中進行快速冷卻，從而使板料的軟相組織轉迅速變為硬相組織的金屬加工工藝。鋁硅鍍層熱成形鋼即鍍鋁硅熱成形鋼，是表面覆有熱鍍Al-Si鍍層的熱成形鋼。鍍鋁硅熱成形鋼具有鋁硅鍍層能抑制拼焊板在熱成形時的氧化和脫碳、表面質量好、在服役過程中能提供防護的優點，同時拼焊板熱成形工藝使得零部件在獲得目標形狀的同時具有極高的強度，因而用途極廣。特別是激光拼焊鍍鋁硅熱成形鋼，不僅具有激光焊焊縫、熱影響區域窄以及焊接薄板時的變形小等特點，還使拼焊板具有極高的強度，廣泛地應用于汽車車身加強結構件。

但是，這類鍍鋁硅鍍層熱成形鋼板在激光拼焊板時，鍍層會滲入到焊縫區域，導致經熱成形后的零部件強度降低。因而在制造此類拼焊板時需要在焊接前將焊接區域的鍍層去除，一般將該區域的寬度限制在3～5mm，否則焊縫區域仍會出現氧化起皮和脫碳，引起焊縫區域抗腐蝕性的降低。

目前去除鍍層的方法有很多種，包括機械的、化學的和熱學的方法，但存在各自的不足：

機械去除大都是接觸式的，去除深度較難控制，質量穩定性較差。由于鍍層較薄，通常在30μm左右，因而需要機床的位移控制精度能達到微米級，而微米級機床成本較高，并且刀具磨損大，需要經常更換；板料的平整度對鍍層去除效果也有很大影響，操作時可能導致鍍層去除不干凈、刮傷基板、產生殘余應力，并且去除速度慢、效率低。

化學去除需要額外的防護覆膜，以保護不去除區域，對于大塊板料來說操作復雜，費時費力，還存在酸性試劑控制不當易造成基板腐蝕及廢液需要額外處理的問題。

使用脈沖激光(熱學去除)，可以燒蝕金屬或非金屬鍍層。參數選擇合適時，可以將鍍層部分去除，僅保留過渡層以保護去除鍍層的區域不受腐蝕，但該方法使用的脈沖激光器價格較高，尤其是飛秒或皮秒脈沖激光器價格昂貴；激光器參數的波動也會對燒蝕去除的結果造成很大影響，仍然存在去除不干凈的可能。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種用激光填絲焊工藝制造鋁硅鍍層熱成形鋼拼焊板的方法，本發明的方法無需去除待焊鍍鋁硅鋼板的表面鍍層，通過合理地選擇焊絲成分、調整激光填絲焊的工藝參數、控制拼焊板熱成形各環節參數，即可獲得與強度要求匹配的焊縫組織。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是如何通過焊接方法的選擇和調整控制，在保證拼焊板焊縫質量的前提下，省略傳統工藝激光拼焊前必須去除待焊接區域鍍層的工藝步驟，以克服該工藝操作復雜、較難控制、去除效果不佳、工作效率很低、所需設備價格昂貴對鍍鋁硅熱成形鋼板獲得低成本廣泛應用造成的制約。

為實現上述目的，本發明提供了一種用激光填絲焊工藝制造鋁硅鍍層熱成形鋼拼焊板的方法，包括如下步驟：

S1，選擇鋁硅鍍層拼焊板的對象材料；

S2，選擇焊接填充材料；

S3，調整焊接工藝參數，采用激光填絲焊完成拼焊板；

S4，拼焊板熱成形。