[發明專利]用于制造具有鋁硅鍍層的鋼制零部件的方法

在審

• 申請號: 202010407821.2
• 申請日: 2020-05-14
• 公開（公告）號: CN111604591A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 張進;王曉南;徐嘉澤;楊彬;胡增榮;張佳;蔡曉旭;孫茜
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/70;B23K37/04
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 蘇張林

本發明公開了一種用于制造具有鋁硅鍍層的鋼制零部件的方法，包括：將兩塊鋼板固定于夾具上；在保護氣氛下，采用激光振鏡照射所述兩塊鋼板的對接處，使得對接處熔化并凝固，形成高質量的焊縫；以及對焊接后的鋼板進行熱沖壓，獲得所述具有鋁硅鍍層的鋼制零部件。其中，所述兩塊鋼板中至少包括一鋁硅鍍層鋼板，所述保護氣氛中含有5～100vol％的氧化性氣體，激光焊縫和熱沖壓之后的焊縫的顯微組織是板條馬氏體。本發明的用于制造具有鋁硅鍍層的鋼制零部件的方法，解決了現有鋁硅鍍層熱成形鋼焊接接頭強韌性差的問題，并且可獲得現有方法同等質量的鋼制零部件，該零部件可以用于汽車白車身及使用鍍鋁鋼板作為原料的各種結構件等的制造。

技術領域

本發明涉及汽車零部件件制造技術領域，具體涉及一種具有鋁硅鍍層的鋼 制零部件，尤其是汽車安全結構件的制造方法。

背景技術

當前，汽車產業發展迅速，如何降低車輛燃油消耗是所有汽車企業及消費 者都非常關注的問題。而降低能耗的一個有效途徑就是降低車身質量，一方面 節能，另一方面能夠提升汽車的能動性，運載能力，所以各個整車廠都高度重 視汽車的輕量化工作。實現汽車的輕量化，有效的方法之一是采用高強鋼。熱 成形鋼(Press-harden steel，PHS)是目前汽車白車身用強度最高的鋼材之一， 其抗拉強度可達1500MPa以上。因熱成形鋼具有超高強度，能夠在汽車碰撞過 程中很好的保持車體內部結構從而避免乘客受到嚴重傷害，有效提高了汽車的 安全性能。因此，該類型鋼已被廣泛用于汽車防撞梁、前后保險杠、A柱、B 柱和中間通道等重要結構件制造中，在車身的應用比例不斷提高。

為獲得具有1500MPa級以上的熱成形鋼零部件，需要將鋼板或激光拼焊板 在預先加熱至900～950℃之間將顯微組織完全奧氏體化，保溫5～10min后進行 熱沖壓，并在模具中直接淬火獲得具有馬氏體組織的零部件。為避免在高溫加 熱及熱沖壓過程中出現板材表面氧化和脫碳等問題，熱成形鋼表面往往需要施 加如鋁硅鍍層、鍍鋅鍍層和鋅鎳鍍層等的保護層。與其他鍍層相比，鋁硅鍍層 具有加熱時無氧化皮脫落、沖壓后無需噴砂、無需N₂保護、成形精度高等優點， 更為廣泛應用于熱沖壓成形過程中，其中最典型鋁硅鍍層產品是阿賽洛米塔爾 公司所開發的AlSi₁₀鍍層，鍍層厚度約為5～50μm。

由于熱成形鋼板的熱成形工藝的溫度達到900～950℃，為了滿足熱成形工 藝的需求，Al-Si鍍層取代鍍鋅層成為熱成形鋼板常用的防腐、防氧化鍍層。但 是，在激光焊接過程中，熱成形鋼板上的Al-Si鍍層熔化后會進入焊縫，Al元 素與Fe元素形成脆性的Al-Fe金屬間化合物，同時也會影響焊縫相變規律導致 鐵素體的形成，顯著降低了焊縫接頭的力學性能。

為了解決這一問題，國內外提出了大量的解決方案；主要可歸納總結為以 下三個方面：第一，去除鋁硅鍍層；第二，激光填絲焊接；第三，優化焊接工 藝。

對于去除鋁硅鍍層方面，現有的主要技術路線包括機械剝除、激光燒蝕和 化學法去除。相對比而言，激光燒蝕是最為有效的技術，也是目前鋁硅鍍層激 光拼焊板工業化生產的唯一技術。盡管采用激光燒蝕、電子束燒蝕可實現包含 鋁硅鍍層鋼的激光拼焊板的激光焊接，但是激光燒蝕工序無疑增加了設備投入、 降低了生產效率、提高了生產成本。

對于激光填絲焊接而言，通過添加包含奧氏體形成元素(C、Mn、Ni、N) 的焊絲，進而抑制焊縫中delta鐵素體的形成。盡管避免了焊接前的激光燒蝕， 但是激光焊接填絲卻無疑增加了焊絲的投入、并且改變了激光焊縫處的合金化 成分，可能會對后續的熱沖壓成形過程帶來新的問題。

對于優化激光焊接工藝方面，主要是通過調整激光焊接功率、改變焊縫形 狀或者采用激光擺動焊接等方法，盡管能小幅度提高激光焊縫強度，但是并不 能從根本上解決這一問題。