用作机动车辆部件的焊接钢部件、热压钢部件和制造所述焊接钢部件的方法技术

本发明专利技术涉及通过焊接第一板(2)与第二板(3)获得的焊接钢部件(1)，第一板(2)和第二板(3)中的至少一者由钢基材制成并且包括铝合金的涂层，所述焊接使用在熔融和冷却之后构成焊缝(4)的焊丝，所述焊缝(4)连接第一板(2)与第二板(3)并且成为所述焊接钢部件的一部分。根据本发明专利技术，第一板(2)和第二板(3)中的至少一者为热压成型部件，以及第一板(2)和第二板(3)的各自的外周边缘(2a，3a)为啮合边缘型配置，其中第一板(2)的外周边缘(2a)布置在第二板(3)的外周边缘(3a)的端部(3a1)的上表面(3a11)的上方、和上部或附近，所述第二板(3)的外周边缘(3a)的端部(3a1)通过倾斜接合部(3a2)延伸，倾斜接合部(3a2)的上表面(3a21)的至少一部分与第一板(2)的外周边缘(2a)的边缘(2a3)至少在横向上界定出容纳焊缝(4)的凹槽(5)，倾斜接合部(3a2)通过与第一板(2)的外周边缘(2a)纵向连续的焊接部(3a3)延伸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用作机动车辆部件的焊接钢部件、热压钢部件和制造所述焊接钢部件的方法本专利技术主要涉及高机械阻力的热压成型并进一步焊接的钢部件。本专利技术还涉及用于制造所述焊接钢部件的热压成型钢部件。本专利技术还涉及制造焊接钢部件的方法，以及该焊接钢部件用于制造机动车辆的悬臂和/或框架部件的用途。已知的实践是通过连续焊接各自的外周边缘来由具有不同厚度和/或不同组成的钢板制备焊接钢部件。这种焊接钢部件特别地见于汽车工业中，并且更特别地用于制造机动车辆的悬臂或底盘部件。必需的是，这些焊接钢部件具有高的机械阻力，以符合其在使用寿命期间所承受的应力。关于汽车领域所需的应用，本专利技术涉及通过焊接第一板与第二板获得的焊接钢部件，其中第一板和第二板中的至少一者为热压成型的并且由钢基材制成，并且包括铝合金的涂层。涉及焊丝的不同焊接技术是已知的：例如，弧焊工艺、激光焊接工艺或混合激光焊接工艺(即，与弧焊相结合的激光焊接)。对于厚度为1.5mm至4mm的板的弧焊，已知的是气体保护金属极电弧焊(GasMetalArcWelding，GMAW)、气体保护钨极电弧焊(GasTungstenArcWelding，GTAW)和等离子弧焊。还已知是，在熔融和冷却之后，使用填充焊丝的焊接使得可以获得连接第一板与第二板并成为所述焊接钢部件的一部分的焊缝。参照图1，已知由以下组成的对接焊技术：使第一金属板02和第二金属板03的各自的外周边缘02a、03a纵向对齐，所述第一金属板02和第二金属板03在焊接和焊缝04的冷却之后形成一个焊接钢部件01。在此在该焊接钢部件上强调两个区。第一区对应于已经在焊接操作期间经历了熔合过程的焊缝04所占据的区。这被称为熔合区Z1。第二区是焊接操作期间受到热影响的温度达到大于约700℃的区。该区被称为热影响区(HeatAffectedZone，HAZ)Z2，并且在第一板02侧和第二板03侧与熔合区Z1相邻。在热影响区Z2中，通过局部焊接热循环改变了显微组织和机械特性。为了评估焊接钢部件01的机械阻力，通常进行说明拉伸力的如图1中的箭头F所示的拉伸测试，直至焊接钢部件断裂。然后通过测量经历前述拉伸力的焊接钢部件的极限拉伸应力(UltimateTensileStress，UTS)，并通过观察在熔合区Z1中是否发生断裂，来评估焊接区的机械特性。作为为汽车工业制造的焊接点的质量标准，通常要求UTS必高大于700MPa，并且要求在熔合区不发生断裂。已经对图1所示类型的焊接部件进行了机械拉伸测试。第一板02和第二板03是商品名为1500的商品化的镀铝22MnB5型钢板，其已经热压成型，以便通过淬火获得硬化，并获得约1500MPa的极限拉伸应力。当使用适合于高屈服强度钢的焊接的填充焊丝进行焊接时，在熔合区之外发生断裂，并且UTS为880MPa至910MPa。尽管图1所示的对接焊钢部件的这些机械特性是可接受的，但这种配置在这种焊接钢部件的工业实现中仍然存在一些困难。考虑到对接焊的配置以及在焊接操作期间将这种配置的板夹紧的必要性，焊缝的实施是困难的。特别是当板的厚度和/或几何形状不同的情况。参照图2和图3，还已知由以下组成的搭焊技术：将第二板03的外周边缘03a定位在第一板02的外周边缘02a上。因此，如图2所示，实现了支撑部(第一板02的边缘02a)，这使得能够简化焊接操作并使该操作适应不同配置的板部件。然而，该搭焊技术在应用于镀铝钢板时，其在焊接点的机械特性方面存在缺陷。为了说明这些困难，已对如图2所示的焊接钢部件进行了拉伸测试。关于对对接焊部件进行的测试，这些测试由以下组成：如箭头F所示施加两个相反的力，直至焊接钢部件断裂。记录焊接钢部件的UTS和断裂区的位置。测试的第一板02和第二板03是商品名为1500的商品化的板，其在热压成型之后机械阻力UTS为约1500MPa。对其中两个热压成型板的厚度为1.5mm的焊接钢部件，以及对其中两个热压成型板的厚度为3.2mm的焊接钢部件进行测试。前一种厚度特别地用于汽车工业。焊接使用ER70S-G和ER120S-G填充焊丝完成，这些型号参考标准AWS-A5.28。对于1.5mm厚的板和ER70S-G焊丝，UTS接近800MPa，并且断裂发生在熔合区Z1或热影响区Z2中。对于1.5mm厚的板和ER120S-G焊丝，UTS接近900MPa，并且断裂发生在热影响区Z2中。对于厚度为3.2mm的板部件，对于ER70S-G焊丝机械阻力为约550MPa，并且断裂系统性地发生在熔合区Z1中。ER120S-G焊丝导致630MPa的UTS，并且断裂仍发生在熔合区Z1中。因此，可以得出结论，在更高的厚度的情况下，UTS倾向于降低，并且断裂位置从HAZ或熔融区(fusionzone)移向熔合区。还可以得出结论，搭焊技术在断裂位置和UTS方面导致不均一的结果，这取决于板的厚度和所使用的焊丝。此外，在施加拉伸力期间发生钢部件围绕焊缝04旋转的现象。如图2所示，由于两个板搭接因此两个拉伸力未对齐。主应力沿着从下板02到上板03的路径。因此，两个板从而趋于相对于彼此对齐，并且在图3所示的配置中发现了这样的焊接钢部件，其中焊缝04的根部04c承受高应力。由于焊接是在具有铝涂层的钢板02、钢板03上进行的，因此在焊接期间铝熔化并且并入熔合区，并且可以集中在一些区域例如焊根。由于铝为α基因(alphagene)，与作为焊缝的主要组分的较硬成分(例如马氏体、贝氏体)相比，该元素存在于根部可以导致形成较软的组分例如铁素体。由于搭接几何形状和根部中铁素体的存在，在承受拉伸力的焊缝中，应变集中在铁素体内或者集中在铁素体与基体之间的界面处，从而在熔合区Z1中引发断裂，并导致焊接钢部件的机械阻力低。克服该问题的一种可能的解决方案是在焊接之前对两个板的各自外周边缘的铝涂层进行部分或全部除去(ablation)，以避免或至少限制焊缝中铁素体的存在。然而，该解决方案导致额外的成本。因此，即使搭接配置使焊接更容易，但该配置取决于板的厚度和所使用的焊丝而涉及不均一的结果，并且在大多数情况下，当应用于热压成型的镀铝板时，所得焊接钢部件的机械特性不足。因此，期望具有不会引起前述困难的镀铝板焊接工艺。在本文中，本专利技术涉及对于1mm至4mm的薄的厚度的极限拉伸应力高于700MPa的焊接钢部件，由此对于不同的厚度、第一板相对于第二板的相关配置和板的组成易于完成焊接操作。本专利技术还涉及既简单又不昂贵的制造这种焊接钢部件的方法。为此，本专利技术涉及通过焊接第一板与第二板获得的焊接钢部件，第一板和第二板中的至少一者由钢基材制成并且包括铝合金的涂层，所述焊接使用在熔融和冷却之后构成焊缝的焊丝，所述焊缝连接第一板与第二板并成为所述焊接钢部件的一部分，其中第一板和第二板中的至少一者为热压成型部件，其中第一板和第二板的各自外周边缘为啮合边缘型配置，其中第一板的外周边缘布置在第二板的外周边缘的端部的上表面的上方、和上部或附近，所述第二板的外周边缘的端部通过倾斜接合部延伸，倾斜接合部的上表面的至少一部分与第一板的外周边缘的边缘至少在横向上界本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过焊接第一板(2)与第二板(3)获得的焊接钢部件(1)，所述第一板(2)和所述第二板(3)中的至少一者由钢基材制成并且包括铝合金的涂层，所述焊接使用在熔融和冷却之后构成焊缝(4)的焊丝，所述焊缝(4)连接所述第一板(2)与所述第二板(3)并且成为所述焊接钢部件的一部分，其中所述第一板(2)和所述第二板(3)中的至少一者为热压成型部件，其中所述第一板(2)和所述第二板(3)的各自的外周边缘(2a，3a)为啮合边缘型配置，其中所述第一板(2)的所述外周边缘(2a)布置在所述第二板(3)的所述外周边缘(3a)的端部(3a1)的上表面(3a11)的上方、和上部或附近，所述第二板(3)的所述外周边缘(3a)的所述端部(3a1)通过倾斜接合部(3a2)延伸，所述倾斜接合部(3a2)的上表面(3a21)的至少一部分与所述第一板(2)的所述外周边缘(2a)的边缘(2a3)至少在横向上界定出容纳所述焊缝(4)的凹槽(5)，所述倾斜接合部(3a2)通过与所述第一板(2)的所述外周边缘(2a)纵向连续的焊接部(3a3)延伸，/n·其中所述纵向连续通过所述焊接部(3a3)的厚度中部区(6)的至少一部分与所述第一板(2)的所述外周边缘(2a)的厚度中部区(7)的至少一部分的纵向对齐来限定，以及/n·其中所述厚度中部区(6，7)的纵向对齐通过以下位置来限定：平行于所述第二板(3)的所述厚度中部表面区(6)并且位于对应的厚度中部区(6)中的至少一条直线在所述第一板(2)的所述外周边缘(2a)的所述边缘(2a3)上的投影点(P)的位置，所述位置位于所述第一板(2)的所述厚度中部区(7)中，/n·其中每个所述厚度中部区(6，7)在截面中通过以对应的板(2，3)的厚度中部(6a，7a)为中心的区(H...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171221 IB PCT/IB2017/0582701.一种通过焊接第一板(2)与第二板(3)获得的焊接钢部件(1)，所述第一板(2)和所述第二板(3)中的至少一者由钢基材制成并且包括铝合金的涂层，所述焊接使用在熔融和冷却之后构成焊缝(4)的焊丝，所述焊缝(4)连接所述第一板(2)与所述第二板(3)并且成为所述焊接钢部件的一部分，其中所述第一板(2)和所述第二板(3)中的至少一者为热压成型部件，其中所述第一板(2)和所述第二板(3)的各自的外周边缘(2a，3a)为啮合边缘型配置，其中所述第一板(2)的所述外周边缘(2a)布置在所述第二板(3)的所述外周边缘(3a)的端部(3a1)的上表面(3a11)的上方、和上部或附近，所述第二板(3)的所述外周边缘(3a)的所述端部(3a1)通过倾斜接合部(3a2)延伸，所述倾斜接合部(3a2)的上表面(3a21)的至少一部分与所述第一板(2)的所述外周边缘(2a)的边缘(2a3)至少在横向上界定出容纳所述焊缝(4)的凹槽(5)，所述倾斜接合部(3a2)通过与所述第一板(2)的所述外周边缘(2a)纵向连续的焊接部(3a3)延伸，
·其中所述纵向连续通过所述焊接部(3a3)的厚度中部区(6)的至少一部分与所述第一板(2)的所述外周边缘(2a)的厚度中部区(7)的至少一部分的纵向对齐来限定，以及
·其中所述厚度中部区(6，7)的纵向对齐通过以下位置来限定：平行于所述第二板(3)的所述厚度中部表面区(6)并且位于对应的厚度中部区(6)中的至少一条直线在所述第一板(2)的所述外周边缘(2a)的所述边缘(2a3)上的投影点(P)的位置，所述位置位于所述第一板(2)的所述厚度中部区(7)中，
·其中每个所述厚度中部区(6，7)在截面中通过以对应的板(2，3)的厚度中部(6a，7a)为中心的区(H21，H31)限定，所述厚度中部区(6，7)的厚度等于各板(2)或(3)的厚度的40％。


2.根据权利要求1所述的焊接钢部件，其中所述第一板(2)的所述外周边缘(2a)的所述上表面(2a1)与所述第二板(3)的所述外周边缘(3a)的所述焊接部(3a3)的所述上表面(3a31)平行。


3.根据权利要求1所述的焊接钢部件，其中所述第一板(2)与所述第二板(3)的厚度相同，以及所述第一板(2)的所述外周边缘(2a)的所述上表面(2a1)与所述第二板(3)的所述外周边缘(3a)的所述焊接部(3a3)的所述上表面(3a31)纵向对齐。


4.根据权利要求2和3中任一项所述的焊接钢部件，其中所述焊缝(4)的分别位于所述第一板(2)的所述外周边缘(2a)的所述上表面(2a1)上和所述第二板(3)的所述外周边缘(3a1)的所述上表面(3a31)上的两个相对的焊趾(4a，4b)纵向对齐。


5.根据前述权利要求中任一项所述的焊接钢部件，其中所述第二板(3)的所述外周边缘(3a)的所述倾斜接合部(3a2)与所述第二板(3)的纵向厚度中部表面(6a)形成120°至160°、优选地130°至150°的角(α)。


6.根据前述权利要求中任一项所述的焊接钢部件，其中所述焊缝(4)的显微组织至少在所述焊缝(4)的根部(4c)处包含铁素体。


7.根据前述权利要求中任一项所述的焊接钢部件，其中至少所述第二板(3)包括由铝合金制成的涂层。


8.根据前述权利要求中任一项所述的焊接钢部件，其中包括由铝合金制成的涂层的所述第一板(2)和所述第二板(3)中的至少一者的显微组织包含马氏体。


9.根据前述权利要求中任一项所述的焊接钢部件，其中所述第一板(2)和所述第二板(3)中的至少一者的化学组成按重量计包含：0.04≤C≤0.1％，0.3％≤Mn≤2％，Si≤0.3％，Ti≤0.8％，0.015％≤Nb≤0.1％，Cr、Ni、Cu、Mo≤0.1％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质。


10.根据权利要求1至8中任一项所述的焊接钢部件，其中所述第一板(2)和所述第二板(3)中的至少一者的化学组成按重量计包含：0.06≤C≤0.10％、1.4％≤Mn≤1.9％、0.2％≤Si≤0.5％、0.020％≤Al≤0.070％、0.02％≤Cr≤0.1％，其中：1.5％≤(C+Mn+Si+Cr)≤2.7％、0.040％≤Nb≤0.060％、3.4×N≤Ti≤8×N，其中：0.044％≤(Nb+Ti)≤0.090％、0.0005≤B≤0.004％、0.001％≤N≤0.009％、0.0005％≤S≤0.003％、0.001％≤P≤0.020％，任选地：0.0001％≤Ca≤0.003％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质。


11.根据权利要求1至8中任一项所述的焊接钢部件，其中所述第一板(2)和所述第二板(3)中的至少一者的化学组成按重量计包含：0.20≤C≤0.25％、1.1％≤Mn≤1.4％、0.15％≤Si≤0.35％、0.020％≤Al≤0.070％、Cr≤0.3％、0.020％≤Ti≤0.060％、B＜0.010％，剩余部分为铁和不可避免的杂质。


12.根据权利要求1至8中任一项所述的焊接钢部件，其中所述第一板(2)和所述第二板(3)中的至少一者的化学组成按重量计包含：0.24％≤C≤0.38％、0.40％≤Mn≤3％、0.10％≤Si≤0.70％、0.015％≤Al≤0.070％、0％≤Cr≤2％、0.25％≤Ni≤2％、0.015％≤Ti≤0.10％、0％≤Nb≤0.060％、0.0005％≤B≤0.0040％、0.003％≤N≤0.010％、0.0001％≤S≤0.005％、0.0001％≤P≤0.025％，应当理解，钛和氮的含量满足：Ti/N＞3.42，以及碳、锰、铬和硅的含量满足所述化学组成任选地包含以下元素中的一者或更多者：0.05％≤Mo≤0.65％、0.001％≤W≤0.30％％、0.0005％≤Ca≤0.005％，剩余部分由铁和源自生产的不可避免的杂质组成，所述板在所述板的表面的深度Δ的区域内包含镍含量Nisurf，使得：Nisurf>Ninom，Ninom表示钢的标称镍含量，以及使得表示在Δ内的最大镍含量的Nimax：以及使得：深度Δ以微米表示，Nimax和Ninom含量以重量百分比表示。


13.根据前述权利要求中任一项所述的焊接钢部件，其中所述第一板(2)和所述第二板(3)的钢基材具有相同的化学组成。


14.根据前述权利要求中任一项所述的焊接钢部件，其中所述第一板(2)和所述第二板(3)的厚度为1.5mm至4mm。


15.根据权利要求10至14中任一项所述的焊接钢部件，其中所述第一板(2)和所述第二板(3)的化学组成根据权利要求10和12中任一项所述，所述第一板(2)和所述第二板(3)的厚度(6b，7b)为1.5mm至3mm，以及所述焊接钢部件的极限拉伸应力(UTS...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰西·阿瓦，
申请(专利权)人：安赛乐米塔尔公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡;LU