[發明專利]一種1000MPa級及以上汽車用高強鋼板激光焊接接頭的制備方法

有效

• 申請號: 202110706600.X
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113399834B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 米振莉;李免;吳彥欣;衛志超;王恩茂;何方
• 申請（專利權）人: 北京科技大學;邯鄲鋼鐵集團有限責任公司
• 主分類號: B23K26/26
• 分類號: B23K26/26;B23K26/60;B23K26/14;B23K103/04
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明的實施例公開一種1000MPa級及以上汽車用高強鋼板激光焊接接頭的制備方法，屬于高強度汽車鋼深加工技術領域的技術領域。所述制備方法包括1000MPa級及以上的汽車用高強鋼板的選擇、清洗打磨處理、待焊接汽車用高強鋼板的焊接面對接、激光器和焊接面的相對位置設置、保護氣側吹裝置的設置、以及激光焊接工藝參數的選擇和汽車用高強鋼板激光焊接接頭的制備。本發明不同工藝參數下QP鋼激光焊接頭的抗拉強度相比于母材略有降低，屈服強度強度相比于母材提高了約70(±30)MPa，由于接頭中硬化區的存在，接頭的伸長率相比母材略有減小，而應力應變曲線都沒有觀察到明顯的屈服平臺，各工藝參數下接頭都斷裂在母材區。

技術領域

本發明屬于高強度汽車鋼深加工技術領域的技術領域，涉及一種1000MPa級及以上汽車用高強鋼板激光焊接接頭的制備方法。

背景技術

目前，汽車部件中有20%以上的構件會采用800 MPa以上的鋼材，在輕量化的發展背景下，高強鋼在汽車工業領域得以廣泛應用。而汽車用高強鋼是通過更輕、更薄、更高強度鋼的開發，從而減輕車體重量，減少尾氣排放，保證汽車安全。

研究發現，現有的汽車用高強鋼中較為常用的是雙相鋼、馬氏體鋼、TWIP鋼和TRIP鋼等。然而，雖然這些鋼種具有高的碰撞吸收能和高成形性等優點，但是其仍然不能滿足未來汽車的輕量化和安全性要求。

淬火-配分(Quenching and partitioning，QP）鋼，作為第三代先進高強鋼的代表，組織為貧碳的板條馬氏體和富碳的殘余奧氏體，強度可以高達1500 MPa、塑性為20%~40%、強塑積達到30~40 GPa%的級別，故而可將其應用于汽車用高強鋼。

而高強鋼合金元素復雜，高強鋼在汽車中的應用需要焊接技術的參與，由于焊接技術是高強度鋼能否在汽車車身廣泛應用的關鍵技術之一，焊接工藝不當時易出現淬硬組織，影響焊接接頭性能。

其中的激光焊接是材料加工技術應用中的重要方法之一，因其具有能量集中、熱影響區小、熱變形小、焊接速度快、適于精密焊以及易于實現自動焊接等優于傳統焊接方法的諸多特點，受到廣泛關注。激光焊接的熱變形區域很窄，因此焊接變形很小。由于激光焊是一種非接觸工藝，因此電阻點焊中伴有的機械扭曲和波浪邊緣在激光焊接中不會產生。同時，這種非接觸特性也消除了易損件和高頻率維護部件，例如電極帽、電極桿和電纜等。由于激光焊接能夠使鋼板之間的連接處于晶體結構之間的相互連接，所以不僅能提高車身的抗疲勞性、抗沖擊性以及抗腐蝕性能，而且也使車身的密封性有極大的提高。

本發明采用1000MPa級及以上熱軋板作為母材，采用合適的激光焊工藝制備焊接接頭，得到高強度汽車鋼的激光焊焊接接頭，以期滿足目前車身焊接中涉及同種或異種高強鋼連接件的制備要求，具備工業推廣應用的潛力。

發明內容

本發明解決的技術問題是目前的汽車用高強鋼焊接接頭焊縫成形性差，有明顯缺陷，例如：未焊透、焊穿、氣孔、錯邊、咬邊、熱裂紋等，強度和接頭系數低，自動化程度低，焊接效率低，焊縫尺寸大，熱影響區大，不均勻性相高，對接頭整體強韌性的影響大。

為解決上述技術問題，本發明提出一種1000MPa級及以上汽車用高強鋼板激光焊接接頭的制備方法，所述制備方法包括1000MPa級及以上的汽車用高強鋼板的選擇、清洗打磨處理、待焊接汽車用高強鋼板的焊接面對接、激光器和焊接面的相對位置設置、保護氣側吹裝置的設置、以及激光焊接工藝參數的選擇和汽車用高強鋼板激光焊接接頭的制備；具體如下所示：

步驟1：選取一種1000MPa級及以上的汽車用高強鋼板，對汽車用高強鋼板表面進行清洗打磨處理；

步驟2：將兩塊經過處理的汽車用高強鋼板放置于工作臺上，用夾具夾緊，使得兩塊經過處理的汽車用高強鋼板對接截面間隙≤0.2mm；

步驟3：將激光器的工作頭設置在垂直于兩平板對接處的上方，激光束保護氣體為氮氣，氣體流量為20L/min；