用于接合两个坯件的方法以及获得的坯件和产品技术

本发明专利技术涉及一种用于接合第一坯件和第二坯件的方法，其中所述第一坯件和所述第二坯件中的至少一个包括至少一个铝层或铝合金层。具体地，所述方法包括：放置用于焊接的所述第一坯件和所述第二坯件；跟随焊接路径对所述第一坯件和所述第二坯件进行激光焊接，由此形成拼焊坯件，其中所述焊接路径结合了沿焊接方向的线性运动和大体上横向于所述焊接方向的振荡运动，然后将所述拼焊坯件热变形并淬火以形成部件，其中在不使用填料的情况下进行焊接。

Method for joining two blanks and the resulting blanks and products

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于接合两个坯件的方法以及获得的坯件和产品本申请要求享有于2017年8月9日提交的欧洲专利申请EP17382563.9的权益。本专利技术涉及用于接合两个坯件的方法，以及通过该方法获得或可获得的产品。具体地，本专利技术涉及用于激光焊接具有铝涂层或铝合金涂层的钢基材的方法。
技术介绍
以减轻部件重量为目的低成本生产金属件的新材料和工艺的开发在汽车工业中至关重要。通常，在汽车工业中，高强度钢坯件或超高强度钢(UHSS)坯件用于制造结构骨架的部件。车辆(例如汽车)的结构骨架在这种意义上可以包括例如保险杠、柱(A柱、B柱、C柱)、侧面防撞梁、门槛板(rockerpanel)和减震器。为了实现这些目的，业界已经开发了超高强度钢(UHSS)，该超高强度钢表现出每单位重量的优化最大强度且表现出有利的可成型性性能。UHSS可以具有为至少1000MPa，优选大约1500MPa或最高2000MPa或更高的极限拉伸强度。这些钢中的一些被设计为在热处理之后获得微观结构，这赋予良好的机械性能并且使它们尤其适于用来使钢坯件成型为特定汽车零件的热冲压工艺。由于在热冲压工艺过程中坯件经受侵蚀性气氛，因此所述钢通常被涂覆以避免腐蚀和氧化。在尝试使部件的重量最小化同时符合结构要求时，可以使用所谓的“拼焊坯件(tailoredblank)”技术。在这些技术中，部件可以由复合金属坯件制成，该复合金属坯件是通过焊接具有不同厚度、尺寸和性能的若干个坯件获得的。至少在理论上，使用此种技术可以优化材料的使用。可以将不同厚度的坯件接合，或可以将钢坯件与涂覆的钢坯件接合，例如在需要它们的情况下使用每种材料的特定性能。为了避免在成型工艺过程中脱碳和结垢，22MnB5被呈现有铝硅涂层。下面按重量百分比计概述了22MnB5的组分(其余为铁(Fe)和杂质)：C0.20–0.25Si0.15–1.35Mn1.10–1.25P<0.025S<0.008Cr0.15-0.30Ti0.02-0.05B0.002-0.004N<0.009具有类似化学组分的若干22MnB5钢是商业上可得的。但是，22MnB5钢中每种组分的确切含量在不同制造商间可能略有变化。1500P以铁素体-珠光体相被提供。它是以均质图案分布的细晶粒结构。机械性能与此结构有关。在加热、热冲压工艺以及随后的淬火之后，产生了马氏体微观结构。结果，最大强度和屈服强度显著增加。下面按重量百分比计概述了1500P的组分(其余为铁(Fe)和不可避免的杂质)：CSiMnPSCrTiBN0.240.271.140.0150.0010.170.0360.0030.004如之前所提及的，1500P被提供有铝硅(AlSi)涂层，以便防止腐蚀和氧化损坏。但是，此涂层具有与其焊接行为有关的明显缺点。如果在没有任何其他措施的情况下焊接1500P坯件，则该涂层的铝可能进入到焊接区内并且这可以导致所得部件的机械性能明显降低，且增大焊接区中弱断裂的可能性。焊缝中铝的存在避免了在进一步的热变形工艺中产生马氏体。另外，高铝浓度导致产生金属间化合物。这样的金属间化合物通常是脆性的，这意味着较弱的焊接，并且在诸如热冲压的热变形工艺之后，金属间化合物可能导致较弱的接合。如果不采取措施，则焊接的极限拉伸强度可能会从例如1500MPa降低至例如900MPa，当所得部件经受弯曲载荷(例如冲击力)时这可能导致焊接区中的局部破裂。为了克服这类问题，在WO2007/118939中提出了一种方法，该方法涉及移除(例如通过激光烧蚀)靠近焊接间隙的区域中的涂层的一部分。此方法具有的缺点是，需要附加步骤来生产(拼焊)坯件和部件，且尽管该工艺具有重复性质，但是此附加步骤要求将要被废弃的零件的数目增多的复杂质量过程。这导致焊接步骤的成本增加并且限制了该技术在工业中的竞争力。US2008/0011720提出了一种用于通过激光束来激光焊接至少一个金属工件的工艺，所述工件具有含有铝的表面，特征在于该激光束与至少一个电弧结合以使金属熔化并且焊接所述工件。在该弧前面的激光允许使用包芯焊丝或含有诱发有利于维持整个熔化区的奥氏体结构的γ相(Mn、Ni、Cu等)的元件的类似物。然而，已经发现填料材料沿焊接区的深度仅部分稀释的问题，所述问题导致焊接强度降低。此外，填料材料可能在焊接区中不均质地分布。这可能导致在某些区域中材料累积(“隆起物”)，因此局部地影响焊接区的性能。也就是说，焊接区的机械性能可能变化。另一个问题可能是可能需要在施加填料材料之前预加热填料材料，这是因为否则电弧可能不能够使它熔化。总之，仍然需要提供获得加强焊接的方法，这避免或至少减少一些前面提及的问题。在整个本专利技术中，坯件可以被认为是尚未经历一个或多个处理步骤(例如变形、机械加工、表面处理或其他)的物品。这些物品可以是大体上平坦的板或具有更复杂的形状。
技术实现思路
在本专利技术的第一方面中，提供了一种用于接合第一坯件和第二坯件的方法，其中所述第一坯件和所述第二坯件中的至少一个包括至少一个铝层或铝合金层，所述方法包括：·放置用于焊接的所述第一坯件和所述第二坯件；·跟随焊接路径对所述第一坯件和所述第二坯件进行激光焊接，以及·将焊接的坯件热变形并淬火以形成部件，其中所述焊接路径结合了沿焊接方向的线性运动和大体上横向于所述焊接方向的振荡运动，其中在不使用填料的情况下进行焊接。根据此方面，铝可以存在于焊接区中，但是在诸如热冲压的热变形工艺之后，铝不会导致较差的机械性能。焊接区的拉伸强度可以与所得部件(resultingcomponent)的相邻部分具有相同水平。足够频率的振荡运动会导致整个焊接区的铝的稀释，以使得铝的浓度局部地非常低，以至于不会导致金属间零件(intermetallicparts)，也不会避免在典型的热变形和淬火工艺中形成马氏体。因此，当待要焊接有涂层的钢坯件时，不需要像在某些现有技术方法中所提出的那样完全或部分地去除铝层或铝合金层。这样，由于去除涂覆层的中间工艺步骤不是必需的，因此以更快和更廉价的方式进行两个坯件的焊接工艺。另一方面，由于不需要在焊接区中添加任何填料，因此避免了与利用填料材料的高速气流相关的所有缺点。通常，所述第一坯件和所述第二坯件的接合类型选自由边对边对接接合、重叠接合和搭接接合组成的组，优选地是边对边对接接合。应当理解，术语“边对边对接接合”是指一部件的窄表面与另一部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于接合第一坯件和第二坯件的方法，其中所述第一坯件和所述第二坯件中的至少一个包括至少一个铝层或铝合金层，所述方法包括：/n·放置用于焊接的所述第一坯件和所述第二坯件；/n·跟随焊接路径对所述第一坯件和所述第二坯件进行激光焊接，以及/n·将焊接的坯件热变形并淬火以形成部件，/n其中，/n所述焊接路径结合了沿焊接方向的线性运动和大体上横向于所述焊接方向的振荡运动，其中在不使用填料的情况下进行焊接。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170809 EP 17382563.91.一种用于接合第一坯件和第二坯件的方法，其中所述第一坯件和所述第二坯件中的至少一个包括至少一个铝层或铝合金层，所述方法包括：
·放置用于焊接的所述第一坯件和所述第二坯件；
·跟随焊接路径对所述第一坯件和所述第二坯件进行激光焊接，以及
·将焊接的坯件热变形并淬火以形成部件，
其中，
所述焊接路径结合了沿焊接方向的线性运动和大体上横向于所述焊接方向的振荡运动，其中在不使用填料的情况下进行焊接。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一坯件和所述第二坯件的接合选自由边对边对接接合、重叠接合和搭接接合组成的组。


3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一坯件和所述第二坯件的接合是边对边对接接合，由此形成拼焊坯件。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述第一坯件和/或所述第二坯件包括具有涂层的钢基材，所述涂层包括铝层或铝合金层，并且其中所述钢基材优选地是超高强度钢。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述焊接路径的振荡运动遵循大体上圆形的环图案。


6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述振荡运动是往复线性运动。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述振荡运动具有在400Hz-1500Hz之间，...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·里克尔梅，E·维拉爱费勒，P·卢比奥桑切斯，M·伊利亚纳格雷戈里，
申请(专利权)人：自动工程有限公司，
类型：发明
国别省市：西班牙;ES