[發明專利]熱沖壓成形Al-Si涂層板激光拼焊用焊絲及拼焊方法

有效

• 申請號: 202010191741.8
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111390425B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 夏明生;張洪波;譚文振;王云閣;劉春雨;張靜;楊峰;李桂蘭
• 申請（專利權）人: 唐山鋼鐵集團有限責任公司;河鋼股份有限公司唐山分公司
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K26/21
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李桂琴

一種熱沖壓成形Al?Si涂層板激光拼焊用焊絲及拼焊方法，所述焊絲化學成分組成及其質量百分含量為：C≤0.30%，Mn：1.0～1.5%，S≤0.005%，P≤0.010%，Als：0.030～0.050%，Si≤0.010%，Ni：5.0～9.0%，Cr：0.21～0.50%，Nb：0.010～0.020%，Ti：0.010～0.020%，N≤0.0030%，余量為Fe和不可避免的雜質。拼焊方法為：兩塊Al?Si涂層板用焊接夾具固定后，之間形成間隙，根據間隙的尺寸確定焊絲直徑，并進行激光拼焊，之后進行熱沖壓成形。本發明焊絲無需進行涂層預處理，激光拼焊方法簡單，同時焊縫具有比母材更優的性能。

技術領域

本發明屬于焊接技術領域，具體涉及一種熱沖壓成形Al-Si涂層板激光拼焊用焊絲及拼焊方法。

背景技術

汽車輕量化作為有效的節能手段，已成為汽車工業重要發展方向之一，熱沖壓高強度鋼以其兼顧輕量化與安全性的雙重優勢在汽車工業界受到普遍關注，目前在汽車結構件和安全件中使用廣泛，如B柱、中通道等，產品的強度級別也達到了1800MPa以上。一般采用熱沖壓成形鋼制作零件的流程為：下料→爐中加熱(一般900℃以上，加熱時間不低于5min) →板料從爐中轉移到壓機→模具沖壓成形。而對于無涂層保護的熱成形板由于高溫狀態下在空氣中停留時間較長，會產生大量的氧化鐵皮，在沖壓過程中這些氧化鐵皮一方面會降低傳熱系數，不利于淬火，同時在沖壓過程中氧化鐵皮剝落會滯留在模具型腔內，需要定期進行清理，降低了生產效率。同時為了滿足后續涂裝要求，需要對成型件進行噴丸處理，而且表層氧化導致脫碳也會降低基板的機械性能，尤其是強度等。針對上述情況，采用Al-Si或Zn成分涂層的熱沖壓板應運而生，尤其是Al-Si涂層板，已經被絕大部分汽車主機廠接受并大量使用，而且不會出現Zn涂層板的液化裂紋等應用問題，可以采用直接熱沖壓工藝完成零件的制造。同時，為了充分發揮材料性能在結構設計中的最大作用，汽車構件中越來越多地采用激光拼焊技術，該技術同樣適用于熱沖壓成形用鋼的結構設計，如一體化門環的設計與制造。

與Zn合金化涂層板和裸板的熱沖壓成形用鋼不同，Al-Si涂層板涂層中的AlSi成分的存在給焊接帶來了諸多問題，如在自熔焊時，涂層中的Al和Si會過渡到熔池中去，在熔池凝固后，促使熔池中形成高溫鐵素體，這些高溫鐵素體即便在熱成形加工后仍然存在，顯著地弱化了接頭的強度，故無法直接進行應用。

因此為了解決Al-Si成分的涂層板在應用中的諸多問題，目前主要有以下幾種方式：

CN 106475683 A，一種具有Al-Si涂層熱成形鋼板的激光拼焊方法的發明專利申請中公開了通過在對接焊縫中預先放置一定厚度的Ni或Cr箔實現激光焊后焊縫組織的完全馬氏體，但是對于工業生產以及不等厚拼焊板則很難實現，且成本高生產效率低，而且對不同涂層厚度所采用的Ni或Cr箔的厚度不易控制，也無法在工業化生產中應用。

CN 106392328 A，一種帶Al-Si涂層熱成形鋼的激光拼焊方法的發明專利申請中公開了采用調整激光焊接中保護氣體的成分和比例以實現涂層中Al燒損形成Al₂O₃過渡焊縫中去，進而避免了高溫鐵素體在焊縫中形成，但是氧化性氣體不僅會氧化涂層中的金屬Al，也會對氧化熔池中的Fe元素，最終導致焊縫含有很多夾渣或夾雜，即焊縫的潔凈度差，不利于焊縫或構件的疲勞性能以及其動態力學性能。

公開號為CN106232285A的發明專利申請公開了一種帶鋁或者鋁合金鍍層的鋼制焊接部件及其制造方法，該方法提供了剝離了表面100%的鋁層，并保留了100%的金屬間化合物層，該種剝離方法不僅要投資興建設備，而且效率低，不利在工業化生產中使用。