激光焊接由铝合金制成的整块半成品而无填充焊丝的方法以及相应的结构部件和接合坯件技术

本发明专利技术涉及一种用于激光焊接由铝合金制成的整块半成品而无填充焊丝的方法，本领域技术人员称为“远程激光焊接”，包括以下步骤：提供至少两个铝合金半成品，其中至少一个为具有以下组成(重量％)的轧制板：Si：2.5‑14，优选2.7‑5.0；Fe：0.05‑0.80，优选0.15‑0.60；Cu：≥0.20，优选≥0.10，以及<0.05，且甚至是<200ppm，以及<100ppm；Mg：0.05‑0.8，优选0.20‑0.40；Mn：≥0.70，优选≥0.30；Cr：<0.35；Ti：0.02‑0.30；Sr至多500ppm；Na至多200ppm；Sb至多0.15％，其他元素各自<0.05且总量<0.15，余量为铝，在条件A下：5.2Fe+1.95Si‑0.5Cu‑Mg≥7.0；焊接铝合金半成品，无填充焊丝，本领域技术人员将该方法称为“远程激光焊接”。

Laser welding is made Aluminum Alloy whole semi-finished products without filler wire and method of structural components and the corresponding joint blank

The invention relates to a method for laser welding made of Aluminum Alloy whole semi-finished products without filler wire, the field of technical personnel is called remote laser welding, which comprises the following steps: providing at least two Aluminum Alloy semi-finished products, wherein at least one to have the following components (wt.%) of the rolling plate Si:2.5: 14, preferably 2.7 5; Fe:0.05 0.80, preferably 0.15 0.60; Cu: = 0.20, preferably more than 0.10, and < 0.05, and even < 200ppm and < Mg:0.05, 100ppm; 0.8, preferably 0.20 0.40; Mn: = 0.70, preferably more than 0.30 Cr:< Ti:0.02; 0.35; 0.30; Sr to 500ppm; Na to 200ppm; Sb up to 0.15%, 0.05 and other elements of the respective < total < 0.15, the other is aluminum, in the condition of A: 5.2Fe+1.95Si 0.5Cu Mg = 7; semi finished Aluminum Alloy welding, no fill This method is called \long distance laser welding\ by the technical personnel of the field.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光焊接由铝合金制成的整块半成品而无填充焊丝的方法以及相应的结构部件和接合坯件专利
本专利技术涉及用于汽车的通过冲压或挤出形成的部件的领域，特别是通过无填充焊丝的远程激光焊接(即“Remotelaserwelding”)组装的部件。更具体地，本专利技术涉及根据“铝业协会(AluminumAssociation)”命名的AA6xxx系列的铝合金部件，其中已添加了硬化元素，并且用于冲压制造机动车辆的白车身的内衬部件、结构部件或加强件。
技术介绍
在前言中，除非另有说明，在下文中的所有相关铝合金均根据“铝业协会”在定期出版的“登记记录序列(RegistrationRecordSeries)”中定义的名称命名。除非另有说明，与合金的化学组成有关的说明均以基于合金总重量计的重量百分比表示；“ppm”是指百万分之重量份。冶金状态的定义示于欧洲标准EN515中。静态拉伸机械特性，即极限强度Rm、在0.2％伸长率下的常规屈服应力Rp0.2以及断裂伸长率A％，通过根据标准NFENISO6892-1的拉伸试验测定。铝合金被越来越多地用于制造机动车辆，这是因为使用它们可减轻车辆的重量，并因此减少燃料消耗和温室气体排放。目前将铝合金板用于制造许多“白车身”部件，包括车身蒙皮部件(或外部车身面板)例如前翼、车顶、发动机罩、汽车行李箱和门的蒙皮，内衬部件例如门、翼、后门和发动机罩的内衬；以及最后是结构部件，例如侧梁、前部挡板、承重地板以及前部、中部和后部脚踏板。很多蒙皮和内衬部件已使用铝合金板制成。对于这类应用，需要数个有时是互相矛盾的特性，例如：-在交货状态T4下高的成形性，特别是对于冲压操作而言；-在板的交货状态下的受控屈服应力，以控制成形时的弹性回弹，-在电泳和漆层烘烤后的高机械强度，以在使用中获得良好的机械强度，同时使部件的重量最小化，-在碰撞的情况下良好的能量吸收能力，-在用于汽车车身的各种组装工艺(例如点焊、激光焊接、粘接以及甚至是压接(clinchage)或铆接)中良好的性能，-成品部件的良好的耐腐蚀性，特别是耐晶间腐蚀、应力腐蚀和丝状腐蚀，-与制造过程中的废物或来自回收车辆的废物的回收要求之间的相容性；-大批量生产的可接受的成本。现有技术中不存在这样的整块板的解决方案，其可以通过远程激光焊接而无需添加填充焊丝来组装，并且具有与目前汽车业中所用的铝合金板相似的机械特性、成形性和腐蚀特性。此外，特别是降低铝合金对开裂的敏感性并且通常可以改善其可焊性的已知解决方案是将硅含量增至2％以上，将镁含量增至5％以上，以及将铜含量增至6％以上(参见图1)。对于AA6XXX系列的合金，填充焊丝用于在激光焊接过程中提供良好的抗开裂性；填充焊丝由AA4XXX系列中具有高硅含量(例如12％)的合金或AA5XXX系列中的合金组成。还已知的是，例如钛和锆的元素可用于使凝固组织细微化，并由此降低激光焊接过程中对开裂的敏感性，如在“Currentissuesandproblemsinlaserweldingofautomotivealuminumalloys”，H.Zhao，D.R.White和T.Debroy，InternationalMaterialsReviews，第44卷，第6期(1999年6月1日)，第238-266页中所报道的，从中摘取出图1。如上所述，尽管在现有技术中，对于在汽车中通过激光焊接组装而言，还没有已知的整块板(换言之，由两种共轧合金构成或通过“双合金”铸造获得的非复合板)的解决方案，但是“Sky”已开发了一种整块板应用于使用TIG和MIG工艺的电弧焊中，并在申请US4897124中公开。所述板的组成范围在图2中限定，其中Fe含量为0.05％至0.5％，以及至少一种选自以下的元素：含量小于0.6％的Mn，含量小于0.3％的Cr，含量小于0.3％的Zr。请求保护的是改进的可焊性，以及改进的成形性和耐腐蚀性。此外，“Novelis”已经开发了多层产品，如在“AdvancedAluminium5XXXand6XXXforComplexDoorInnerPanelsandConsiderationforanAluminium-specificDesign”，A.Walker，G.Florey-NovelisSwitzerlandSA；BadNauheim-DoorsandClosuresinCarBodyEngineering2014和“LaserRemoteWeldingofAluminumwithoutfiller”，R.Brockmann(Trumpf)，C.Bassi(Novelis)2012/04/19中所报道的。这是一种这样的组件，其由“Novelis6200”合金制成的芯板及其表面上覆盖的AA4XXX系列的合金制成的板(具有12％含量的Si，稍低于Al-Si共晶体[参见LaserRemoteWeldingofAluminumwithoutfiller；R.Brockmann(Trumpf)，C.Bassi(Novelis)2012/04/19])构成。其商品名为6200RW或“NovelisAdvanzs200RW”。在没有填充焊丝的远程激光焊接过程中，其具有改进的可焊性，其中焊接接头处没有裂纹，如“LaserRemoteWeldingofAluminumwithoutfiller”，R.Brockmann(Trumpf)，C.Bassi(Novelis)2012/04/19中所述。然而，这种非整块产品在回收成本方面并不理想。专利申请JP2006104580公开了一种具有良好的脉冲激光可焊性的3XXX系列的铝合金板，其组成(以重量％计)为：Si：&gt;0.20-0.60，Fe：0.25-0.55，Cu：0.10-0.35，Mn：0.9-1.5，Mg：0.25-0.55，余量为铝和不可避免的杂质，Si、Fe、Cu和Mg的总和小于或等于1.5重量％。这些由3XXX合金制成的板不具有所需的机械特性。专利申请US2005/0155676描述了由合金压铸而获得的安全部件或结构部件，所述合金包含：Si：2至6，Mg&lt;0.40，Cu&lt;0.30，Zn&lt;0.30，Fe&lt;0.50，Ti&lt;0.30，至少一种降低与模具的粘结的元素例如Mn(0.3-2)、Cr(0.1-0.3)、Co(0.1-0.3)、V(0.1-0.3)或Mo(0.1-0.4)，以及至少一种修饰共晶体的元素例如Sr(50-500ppm)、Na(20-100ppm)或Ca(30-120ppm)。这些铸造产品不具有所需的几何和机械特性。专利申请JP1995109537公开了一种亚共晶Al-Si合金，其可用于铸造、挤出和锻造的产品，具有以下组成(以重量％计)：Si：3.3-5.5，Mg：0.2-0.7，Ti：0.01-0.2，B：0.0001-0.01，Fe≤0.2，P≤0.005和Ca≤0.005，并且满足P/Ca≤1.0(以重量计)的关系。这些产品不具有所需的几何和机械特性。专利申请US2005/0100473描述了包含以下组成(以重量％计)的铝合金和铸造产品：Si：4-12，Cu&本文档来自技高网...

【技术保护点】
激光焊接由铝合金制成的整块半成品而无填充焊丝的方法，包括以下步骤：‑提供至少两个铝合金半成品，其中至少一个是具有以下组成(重量％)的轧制板：Si：2.5‑14Fe：0.05‑0.80Cu：≤0.20Mg：0.05‑0.8Mn：≤0.70Cr：≤0.35Ti：0.02‑0.30Sr至多500ppmNa至多200ppmSb至多0.15％，其他元素各自<0.05且总量<0.15，余量为铝，条件是：5.2Fe+1.95Si‑0.5Cu‑Mg≥7.0‑通过无填充焊丝的激光焊接来焊接铝合金半成品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.02 FR 15562731.激光焊接由铝合金制成的整块半成品而无填充焊丝的方法，包括以下步骤：-提供至少两个铝合金半成品，其中至少一个是具有以下组成(重量％)的轧制板：Si：2.5-14Fe：0.05-0.80Cu：≤0.20Mg：0.05-0.8Mn：≤0.70Cr：≤0.35Ti：0.02-0.30Sr至多500ppmNa至多200ppmSb至多0.15％，其他元素各自&lt;0.05且总量&lt;0.15，余量为铝，条件是：5.2Fe+1.95Si-0.5Cu-Mg≥7.0-通过无填充焊丝的激光焊接来焊接铝合金半成品。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述板在交货状态T4下的机械特性为Rp0.2≤160MPa，Ag≥18％，A80≥20％。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，在2％拉伸的应变硬化、随后180℃下进行20分钟——该处理过程代表烘烤漆层——后，所述板的Rp0.2≥170MPa且Rm≥240MPa。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，Mg含量为0.20至0.80％，优选为0.20至0.40％。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，Si含量为2.5至10.0％，优选为2.7至5.0％。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，Sr含量为200至400ppm和/或Na含量为20至2...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP·马西，R·沙哈尼，
申请(专利权)人：新布里萨什肯联铝业，
类型：发明
国别省市：法国,FR