在金属板材件中形成焊接凹口的方法技术

预期待焊接的金属板材件可制造成具有沿着一个或多个边缘进行定位的焊接凹口。焊接凹口(30)的特征在于，不存在某些材料成分(16、18)，以使得它们不会不可接受地污染附近的焊接处。可通过首先沿着金属板材件(12)形成消融沟槽(130)，然后沿着形成的消融沟槽将金属板材件分成两个单独的件，来创建焊接凹口，其中这两个单独的件中的至少一个包括新形成的且可焊接的边缘(28)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在金属板材件中形成焊接凹口的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2012年11月30日提交的第61/731,497号美国临时申请和于2013年3月14日提交的第61/784,184号美国临时申请的权益，这些申请的全部内容通过引用并入本文。
本公开总体涉及金属板材件，更具体地，涉及涂覆有一个或多个薄材料层并且在焊接过程中使用的金属板材件。
技术介绍
为了提高对腐蚀、结垢和/或其他过程的抵抗力，由高强度钢合金或可硬化钢合金制成的金属板材现在制造成具有一个或多个薄涂覆材料层，诸如铝基层和锌基层。虽然这些涂覆材料层可赋予金属板材期望的品质，但是它们的存在也会污染焊接，从而降低焊接强度、完整性等。如果涂覆的金属板材件对接焊接或搭接焊接至另一个金属板材件，则尤甚。
技术实现思路
根据一个实施方式，提供一种在金属板材件中形成焊接凹口的方法，该方法包括以下步骤：(a)提供具有多个材料层的金属板材件；(b)通过沿着消融路径去除多个材料层中的至少一部分，沿着金属板材件形成消融沟槽，以使消融沟槽与金属板材件的边缘间隔开；以及(c)沿着消融沟槽切割金属板材件，以形成焊接凹口。根据另一实施方式，提供一种在金属板材件中形成焊接凹口的方法，该方法包括以下步骤：(a)提供具有多个材料层的金属板材件；(b)通过沿着消融路径去除多个材料层中的至少一部分，沿着金属板材件形成消融沟槽，其中消融沟槽由在消融沟槽的宽度两端彼此相对的表面部分地限定；以及(c)去除金属板材件的、包括在步骤(b)中形成的相对表面中的一个的一部分，以形成焊接凹口，其中焊接凹口由相对表面中的另一个部分地限定。根据另一实施方式，提供一种在金属板材件中形成焊接凹口的方法，该方法包括以下步骤：(a)提供具有相对的第一侧和第二侧以及在第一侧和第二侧之间延伸的剪切边缘的金属板材件，其中来自涂覆材料层的、沿着第一侧的材料在剪切方向上至少部分地沿着剪切边缘朝着第二侧延伸；(b)沿着预定的修剪线位置从金属板材件去除涂覆材料层的一些；以及(c)沿着修剪线位置将金属板材件分成第一件和第二件，其中第一件包括新形成的、基本上没有来自涂覆材料层的材料的、可焊接的边缘，以及第二件包括剪切边缘。附图说明下文中将结合附图对优选的示例性实施方式进行描述，其中相同的附图标记指示相同的元件，并且在附图中：图1A至1C是接合金属板材件的常规焊接接头的剖视图，其中金属板材件在焊接之前不具有在其中形成的焊接凹口；图2是示例性金属板材件的边缘区域的立体图，该示例性金属板材件包括在其相对两侧上的焊接凹口；图3是图2的金属板材件的一部分的剖视图；图4是图3的金属板材件的剖视图的放大视图，示出了一些薄材料层；图5是在金属板材件中形成消融沟槽的示例性消融过程的立体图；图6是图5的金属板材件的剖视图；图7是图6的金属板材件的剖视图，其中边缘区域的一部分已被去除以形成焊接凹口；图8是图6的剖视图，示出了排出的材料从消融点射出；图9是双束消融过程的剖视图，该双束消融过程在金属板材件中形成具有非均匀深度的消融沟槽；图10是图9的金属板材件的剖视图，其中边缘区域的一部分已被去除以形成具有非均匀深度的焊接凹口；图11示出了能够与图9的消融过程一同使用的重叠的激光光点以及用于该重叠的激光光点的相对应的能量分布的示例；图12示出了能够与图9的消融过程一同使用的重叠的激光光点以及用于该重叠的激光光点的相对应的能量分布的另一示例；图13是通过非零入射角在金属板材件中形成消融沟槽的偏移消融过程的剖视图；图14是图13的金属板材件的剖视图，其中边缘区域的一部分已被去除以形成焊接凹口；图15是具有与边缘区域分开地形成的消融沟槽的金属板材件的立体图；图16是通过沿着消融沟槽切割图15的金属板材件形成的两个金属板材件的立体图，其中这两个金属板材件中的每个包括沿着新形成的边缘区域的焊接凹口。具体实施方式本文公开的金属板材件可制造成具有沿着一个或多个边缘定位的焊接凹口，其中焊接凹口的特征在于，不存在某些材料成分，以使得它们不会不可接受地污染附近的焊接处。例如，金属板材件可被制造为使得在沿着金属板材边缘定位的焊接凹口处减少或去除来自一个或多个涂覆材料层的材料。这进而可防止由沿着金属板材边缘形成的附近焊接接头的涂覆材料层导致的污染，从而在后续过程或者在焊接接头的使用寿命期间保持焊接接头的强度和/或耐久性。沟槽消融过程可用于以对金属板材边缘的状况相对不敏感这样的方式形成高品质的焊接凹口。首先参照图1A至1C，示出了与制造常规的拼焊坯件10相关的一些步骤，其中常规的拼焊坯件10包括以边缘对边缘的方式激光焊接在一起的厚金属板材件12和薄金属板材件12’。根据本示例，金属板材件12、12’中的每个都具有基础材料层14和覆盖基础材料层的相对表面的多个薄材料层16、18。如本领域的技术人员所理解的那样，可发现在金属板材坯料上存在许多材料层，包括多种类型的表面处理，诸如铝基材料层和锌基材料层(例如铝化合物)的涂覆材料层、油和其他抗氧化物质、来自制造或材料处理过程的污染物以及氧化层，此处仅举几个例子。两个金属板材件一旦紧靠在一起，则使用激光束或其他焊接工具来熔融位于边缘区域20、20’中的金属板材中的一些，以使得一定量的薄材料层16、18变为嵌入所产生的焊接接头22内。除非首先进行去除，否则这些不期望的成分可能对焊接接头的整体强度和品质带来不良影响。参照图2，示出了示例性金属板材件12，示例性金属板材件12可通过本方法形成且随后沿着边缘区域20焊接至相邻件。金属板材件12包括相对的第一侧24和第二侧26以及沿着待焊接的边缘28进行定位的边缘区域20。图2中示出的具体边缘区域20包括两个焊接凹口30、30’，其中这两个焊接凹口沿着金属板材件12的相对两侧24、26上的边缘区域延伸。每个焊接凹口30、30’都由彼此交叉或接合的第一凹口表面32和第二凹口表面34限定。虽然示出了沿着单个直线边缘区域20的、大体垂直的第一凹口表面32和第二凹口表面34，但是焊接凹口可以以多种方式配置。例如，焊接凹口可：包括一个或多个偏轴或偏移凹口表面，具有均匀的或非均匀的深度和/或宽度，在尺寸、形状、构造等方面不同于定位在同一金属板材件上的其他焊接凹口，或者作为沿着金属板材件的直线边缘、弯曲边缘、多个直线或弯曲边缘、或一些其他部分进行定位的边缘区域的一部分，仅举几个可能性。在附图中示出了这些不同的实施方式中的一些。图3是图2中示出的金属板材件12的边缘区域20的剖视图。示出的金属板材件12包括多个材料层，该多个材料层包括基础材料层14、中间材料层16和涂覆材料层18。在本实施方式中，基础材料层14是中央或核心材料层(例如钢芯)，并且被夹在中间材料层16和涂覆材料层18之间。基础材料层14构成金属板材件12的厚度T的大部分，并且由此可显著有助于提高金属板材件的机械性能。涂覆材料层18定位在基础材料层14的相对表面上方，并且是金属板材件12的最外层。每个涂覆材料层18都相对于基础材料层14相对薄，并且可被选择为增强金属板材件的一个或多个特性(例如耐腐蚀性、硬度、重量、成型性、外观等)。还可以为使用或与后续过程(诸如热处理或互扩散过程)的兼容性选择涂覆材料层18。在本实施方式中，每个中间材料层16都本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在金属板材件(12)中形成焊接凹口(30)的方法，包括以下步骤：(a)提供具有多个材料层(14，16，18)的金属板材件；(b)通过沿着消融路径(106)去除所述多个材料层中的至少一部分，沿着所述金属板材件形成消融沟槽(130)，以使所述消融沟槽与所述金属板材件的边缘(128)间隔开；以及(c)沿着所述消融沟槽切割所述金属板材件，以形成所述焊接凹口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.30 US 61/731,497;2013.03.14 US 61/784,1841.一种在金属板材件(12)中形成焊接凹口(30)的方法，包括以下步骤：(a)提供具有多个材料层(14，16，18)的金属板材件；(b)通过沿着消融路径(106)去除所述多个材料层中的不只一个材料层，沿着所述金属板材件形成消融沟槽(130)，以使所述消融沟槽与所述金属板材件的边缘(128)间隔开距离(L)；以及(c)沿着所述消融沟槽切割所述金属板材件，以形成所述焊接凹口。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)还包括在所述金属板材件(12)的边缘区域(20)内形成所述消融沟槽(130)，以及步骤(c)还包括去除所述边缘区域的包括所述边缘(128)的一部分(138)，其中，所述距离(L)足够小使得被去除的部分实际上不能够用于焊接至另一金属板材件来形成焊接的坯件组件，所述方法还包括丢弃所述被去除的部分的步骤。3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)还包括与所述金属板材件(12)的边缘区域(20)分开地形成所述消融沟槽(130)，以及步骤(c)还包括将所述金属板材件切割成两个单独的金属板材件(212，312)，步骤(c)中形成的所述两个单独的金属板材件中的每个具有沿着新形成的可焊接边缘(228，328)定位的焊接凹口(230，330)，所述新形成的可焊接边缘(228，328)没有来自所述多个材料层中的所述不只一个材料层的材料。4.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)还包括朝着所述金属板材件(12)引导第一激光束和第二激光束，以使所述第一激光束和所述第二激光束在复合激光光点(104”)处重叠并形成具有非均匀深度的所述消融沟槽(130)，其中在所述复合激光光点(104”)的一部分处，凹口深度(D)最大并且基础材料层(14)的至少一部分被去除，以及所述步骤(c)还包括沿着修剪线(140)切割所述金属板材件(12)，所述修剪线(140)对应于所述消融沟槽(130)的、通过所述复合激光光点(104”)形成的部分。5.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)被执行使得所述多个材料层中的基础材料层(14)暴露在所述焊接凹口(30)的、最靠近新形成边缘(28)的一部分处，并且沿着所述焊接凹口的剩余部分不暴露。6.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)还包括朝着所述金属板材件(12)以非零或偏移入射角(α)引导激光束，以形成相对于所述多个材料层(14，16，18)偏置的焊接凹口(30)。7.一种在金属板材件中形成焊接凹口(230，330)的方法，包括以下步骤：(a)提供具有多个材料层(14，16，18)的金属板材件；(b)通过沿着消融路径(106)去除所述多个材料层中的不只一个材料层的至少一部分，沿着所述金属板材件形成消融沟槽(130)，其中所述消融沟槽由在所述消融沟槽的宽度(W’)两端彼此相对的表面(132，136)以及在所述相对的表面之间延伸的第三表面(134)部分地限定；以及(c)沿着所述消融沟槽的中央区域(142)将所述金属板材件分开以形成第一金属板材件和第二金属板材件，所述第一金属板材件和所述第二金属板材件中的每个具有沿着新形成的可焊接边缘(228，328)定位的焊接凹口(230，330)，所述新形成的可焊接边缘基本上没有来自所述多个材料层中的所述至少一个材料层的材料，其中在步骤(b)中形成的所述消融沟槽的所述相对的表面中的每个成为第一焊接凹口表面(232，332)，并且在步骤(b)中形成的所述消融沟槽的所述第三表面被分成在步骤(c)中形成的所述第一金属板材件和所述第二金属板材件上的第二焊接凹口表面(234，334)。8.根据权利要求7...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆士·J·伊万盖丽斯塔，小迈克尔·泰恩克，詹森·E·哈夫特，杰克·A·埃特克斯，詹姆士·W·沃尔瑟，安东尼·M·帕润特，
申请(专利权)人：夏伊洛工业公司，
类型：发明
国别省市：美国;US