用于建立材料配合连接的方法技术

本发明专利技术涉及在第一半成品(1)和第二半成品(2)之间建立材料配合连接(3)的方法。

A Method for Establishing Material Matching Connections

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于建立材料配合连接的方法
本专利技术涉及在第一半成品和第二半成品之间建立材料配合连接的方法。
技术介绍
在汽车工业中寻找新的用于减少燃料消耗的解决方案。轻质化构建是降低车辆重量的重要因素。这可以通过使用增强强度的材料等来实现。随着强度的增强，其弯曲性能通常降低。尽管为了实现轻质化构建而提高了强度，为了确保在碰撞相关的部件中所需要的乘员保护，必须确保所使用的材料能够通过变形转换由于碰撞引入的能量。这要求高度的变形能力，特别是在车辆结构的碰撞相关部件中。减轻重量的一种可能性在于，例如通过与常规使用的材料相比轻质和创新的材料更轻地设计和制造车辆的车身，车架和/或底盘。例如，针对具体部件，可以通过具有相当的特性的更轻质材料替换传统材料。例如，由两种或更多种不同材料组成的混合材料或复合材料越来越多地进入汽车工业，其中每种单独材料具有特定的特性，但在复合物中统一了基本上相反的特性，以便在材料复合物中提供与单独的整体材料相比改善了的特性。材料复合物，尤其是由各种钢合金制成的材料复合物在现有技术中是已知的，例如参见DE102008022709A1和DE102015114989B3。特别是具有包含特定奥氏体比例的组织结构的钢合金具有有利的性能，例如具有高(抗拉)强度(Rm)和高(断裂)延伸率(A80)的高锰含量钢合金，由此能够实现生产例如具有复杂几何形状的部件或用于碰撞相关区域的部件，该区域用于在发生碰撞时吸收能量。例如，从WO2006/048034A1中已知这些类型的钢合金，并且在保持相同的性能的情况下，与传统钢合金相比可以设计得更薄，其中通过材料厚度的减小可以对部件或车辆的总重量产生积极的影响。因此，这种钢合金非常良好地适用于汽车工业。然而，在组织结构中具有特定的奥氏体比例的钢合金，尤其是具有高锰含量的钢合金由于其化学和物理性质却只能受限地尤其以锌基防腐蚀层进行涂覆。由DE102009018577B3已知一种用于涂覆高锰含量的钢合金的实例。例如，经锌基热浸镀涂覆的高锰含量的钢合金可能在成形后倾向于氢致裂纹。此外，结构中具有特定奥氏体比例的钢合金也只能受限地热接合，尤其是焊接，因为其会导致严重的焊料开裂和根据DVS(德国焊接协会)0938-2规定不允许的焊接连接，如在AiF研究计划No.15.201B/DVSNo.1.058中的研究所示。焊接理解为借助于尤其与待连接材料相比具有低熔点的材料(焊料)进行的材料配合连接的热方法，其中在热量影响下，通过焊料的熔化，也称作熔焊，或者通过焊料在界面上的扩散，也称作扩散焊接，而产生液相，并且在液相冷却后在连接材料之间形成了材料配合。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种建立材料配合连接的方法。该目的通过具有权利要求1的特征的方法解决。根据本专利技术，本专利技术涉及一种在第一半成品和至少一个第二半成品之间建立材料配合连接的方法，该第一半成品包括至少一个由具有包含至少15体积％的奥氏体比例的组织结构的钢合金制成的第一层和至少一个由软钢合金制成的第二层，其在一侧或两侧上全面地并且以材料配合的方式与第一层连接，该第一半成品特别是在成形之后作为部件或组件，并且该至少一个第二半成品尤其是作为由钢合金制成的部件或组件，尤其是整体钢合金，其中通过焊接工艺将第二半成品与第一半成品的第二层连接。因为第一半成品的第二层特别适合于焊接，并且第二半成品优选由易于焊接的钢合金，例如微合金钢合金组成，所以可以在两个半成品，或零件或组件之间产生运行可靠且稳定的焊接连接。专利技术人已经确定，设置至少一个由软钢合金制成的第二层，该第二层在一侧或两侧上全面地并且以材料配合的方式与由具有奥氏体分数为至少15体积％，尤其至少20体积％，优选至少25体积％，更优选至少30体积％的组织结构的钢合金制成的第一层相连，由此可以确保在至少一侧，优选两侧，不可能直接或无介质地与第一层接触，这意味着由软钢合金制成的第二层起到功能层的作用。在本专利技术的意义上，软钢合金的(抗拉)强度最大为580MPa，尤其最大500MPa，优选最大450MPa，特别优选最大400MPa。第二层或软钢合金具有特别有利于热焊接的特性。因此，第一半成品可以集成到现有的标准过程中，而无需对过程链进行任何更改。焊接的适合性由半成品表面上的特性确定，该特性通过作为功能层的第二层提供。奥氏体含量为至少15体积％，尤其至少20体积％，优选至少25体积％，特别优选至少30体积％的钢合金不限于碳钢合金；也可以考虑使用不锈的钢合金，尤其是Cr-Ni钢合金。根据该方法的第一种设计方案，第一层优选由含锰钢合金，尤其是TRIP，TWIP或FeMn钢合金组成。锰是奥氏体形成和稳定组分，并且尤其在至少2重量％的含量下，对强度具有积极影响。在高含量下，其促使形成硬化结构(α'和ε马氏体)，并且还促使产生具有TRIP能力和/或TWIP能力的奥氏体，以及特别好的强度-可变形性关系。例如，高于35.0重量％，这些诱导塑性的机制减少，并且进一步的成本相关的合金化没有任何作用。锰可以以尤其最多30.0重量％，以及例如至少6.0重量％，尤其至少10.0重量％的含量合金化。替代性地，第一层也可以由Q&P钢合金(淬火/分配，quenching/partitioning)组成，其具有残余奥氏体比例至少为15体积％的组织结构。用于在第一层上形成单面或双面功能层的第二层优选由微合金钢合金，IF钢合金或深冲钢合金组成，其可以轻松容易地和常规地焊接。根据该方法的另一种设计方案，由软钢合金制成的第二层具有基于半成品材料总厚度的0.2％至15％，尤其0.5％至10％的材料厚度。作为功能层设置的软钢合金的材料厚度应这样确定，使得一方面第一层的积极性能基本不会受到不利影响，其中第二层的材料厚度(每侧)是基于半成品的材料总厚度的最大15％，尤其最大10％，优选最大7％，另一方面，为了确保第一层不会尤其通过材料配合接合过程的扩散过程而受到不利影响，其中第二层(每侧)的材料厚度为基于半成品的材料总厚度的至少0.2％，尤其至少0.5％，优选至少1％。根据该方法的另一种设计方案，在最简单的实施方案中，仅提供一个第一层，其具有单侧连接的第二层。第二层的自由表面优选涂有锌基防腐涂层。半成品优选包括两个第二层，其设置在第一层的两侧并且与其全面地、材料配合地连接，由此可以提供夹层材料，根据应用，该夹层材料可以具有对称或不对称的结构。第二层的两个自由表面可以涂有优选锌基的防腐蚀涂层。根据该方法的另一种设计方案，半成品通过包覆，特别是辊轧包覆或通过铸造生产。例如，如德国专利说明书DE102005006606B3中所公开的，第一半成品优选通过热辊轧包覆生产。参考该专利说明书，其内容结合到本申请中。替代性地，第一半成品可以通过铸造生产，在这种情况下，在日本公开说明书JP-A03133630中公开了其一种生产方法。金属复合物生产通常是现有技术。第一半成品，尤其是在成形为零件或部件之后，用于承载结构。承载结构包括例如在车辆制造(轿车，商用车辆或拖车)或铁路建造，船舶建造或航空航天领域中的框架和辅助框架，但也包括在建筑领域中，例如支柱。附图说明在下文中，通过示出示例性实施例的附图更详细地阐述了本专利技术。在图中图1)示出了第一半成品和第二半成品之间的材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.在作为部件或构件的第一半成品(1)和至少一个作为部件或构件的由钢合金制成的第二半成品(2)之间建立材料配合连接的方法，所述第一半成品包括至少一个由具有包含至少15体积％的奥氏体比例的组织结构的钢合金制成的第一层(1.1)和至少一个由钢合金制成的第二层(1.2,1.2')，所述第二层在一侧或两侧上全面地并且以材料配合的方式与第一层(1.1)连接，其中所述第二层(1.2,1.2')由抗拉强度最大为580MPa的软钢合金组成，其中通过焊接工艺将第二半成品(2)与第一半成品(1)的第二层(1.2)连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.02 DE 102017201697.31.在作为部件或构件的第一半成品(1)和至少一个作为部件或构件的由钢合金制成的第二半成品(2)之间建立材料配合连接的方法，所述第一半成品包括至少一个由具有包含至少15体积％的奥氏体比例的组织结构的钢合金制成的第一层(1.1)和至少一个由钢合金制成的第二层(1.2,1.2')，所述第二层在一侧或两侧上全面地并且以材料配合的方式与第一层(1.1)连接，其中所述第二层(1.2,1.2')由抗拉强度最大为580MPa的软钢合金组成，其中通过焊接工艺将第二半成品(2)与第一半成品(1)的第二层(1.2)连接。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·皮耶罗纳克，斯特凡·米斯洛维奇，马尔科·奎勒，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司，蒂森克虏伯股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE