一种激光填丝焊接用焊丝及制备方法和拼焊板制造工艺技术

本发明专利技术提供一种激光填丝焊接用焊丝及制备方法和拼焊板制造工艺，通过填充焊丝来调控激光拼焊板拼焊区的C、Ni、Cr和Mo含量，来增强拼焊区的抗氧化性、耐腐蚀性能，并通过引入或提高C、Mo来增强拼焊区的热强度和高温塑性成形性，获得耐高温氧化、抗腐蚀和机械性能优异的拼焊板，并消除过量的Al对拼焊区组织和性能的影响。本发明专利技术激光拼焊板具有拼焊区晶粒细化、拼焊区抗氧化且淬透性大等特点，可以在无保护气氛条件下800

【技术实现步骤摘要】
一种激光填丝焊接用焊丝及制备方法和拼焊板制造工艺


[0001]本专利技术主要涉及激光焊接加工
，尤其涉及一种抗高温氧化、耐腐蚀的激光填丝焊接用焊丝及制备方法和拼焊板制造工艺。

技术介绍

[0002]近年来，汽车轻量化技术蓬勃发展，激光拼焊技术在汽车车身结构件领域受到关注。所谓激光拼焊技术，是以激光作为加热热源，将若干不同材质、不同厚度或不同涂层的金属进行对接和焊接，制造成一体化的板材或卷料等。采用激光拼焊具有以下优势：(1)拓宽材料轻量化设计的空间。基于材料的服役要求，对板料厚度、性能进行分区域定向控制，拓宽了材料结构拓扑优化设计的空间。(2)更高的材料利用率。以车身门环为例，将材料利用率由50％提高至75％，减少了原材料的资源浪费，降低生产成本。
[0003]随着热冲压技术的发展，人们将激光拼焊技术应用于热冲压板料的制备，用于解决高强钢热冲压延伸率只有5
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7％、塑韧性欠缺的问题。基于汽车结构件的服役性能，将不同厚度、镀层和材质的硼钢、DP钢、TRIP钢和QP钢进行对接焊接，拓宽了热冲压零部件的设计空间，实现车身结构件碰撞吸能与整体刚性的统一。但是，镀层板由于存在着铝硅涂层，在拼焊过程中引入母材造成奥氏体化相区封闭，且残留大量的高温铁素体，造成激光拼焊板热冲压零部件性能无法满足要求。
[0004]安塞尔提出采用局部剥除涂层法+母材自熔焊接，既能减少过多的铝引入拼焊区造成性能恶化，又能使拼焊区具有一定的耐腐蚀性，见已公开专利技术专利《用于制备旨在用于焊接随后在压力下硬化的涂覆有铝的钢板的方法和装置，对应的焊接坯件》，专利号CN106232285B。但是，采用机械、激光等手段对涂层进行局部剥除，来保证材料的耐腐蚀性和抗拉强度，需要对去除镀层的厚度和宽度进行精准控制，也就是说对板料的平整度和厚度公差、母材的对接状态要求极高，造成工艺控制难度大、产品成品率较低，且拼焊区的强韧性相比母材也明显降低。
[0005]现代制铁针对此问题，通过激光填丝焊接来扩大奥氏体化相区，消除Al对拼焊区组织和性能的影响，而无需额外去除涂层，见已公开专利技术专利《拼焊板及其制造方法、以及使用拼焊板的热冲压部件》，专利号CN104023899B。但是，该专利仅仅考虑拼焊区的强度，拼焊区的耐腐蚀性能较差，激光拼焊板料需要进行涂防护油处理，且在热成形奥氏体化阶段氧化严重，增加了质量管控的难度和风险。
[0006]已公开专利技术专利《一种抗高温氧化的非镀层热冲压成形用钢》，专利号CN103614640B，提出一种抗高温氧化的热冲压高强钢成分，将Cr含量提高到0.5
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1.5％，使得钢板在奥氏体加热时获得致密的氧化膜而阻止进一步氧化。在此技术基础上，研究人员对激光拼焊板拼焊区的成分进行优化设计和调控，以提高激光拼焊板的抗高温氧化、强韧性能。
[0007]综上所述，开发一种抗高温氧化、且耐腐蚀的激光填丝用焊丝，调控激光拼焊板的成分比例与组织，消除因过量Al进入镀层导致的拼焊区性能恶化，也就成了本领域需要解
决的难题。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中激光拼焊板制备过程中局部去除镀层，工艺控制困难的难题，且现有拼焊板在奥氏体化阶段拼焊区发生氧化，产品在空气中搁置易于腐蚀的难题。
[0009]本专利技术通过填充焊丝来调控拼激光拼焊板拼焊区的C、Ni、Cr和Mo含量，增强激光拼焊板的抗氧化性、耐腐蚀性能，并通过引入或提高C、Mo来增强拼焊区的强度和高温塑性成形性，获得耐高温氧化、抗腐蚀和机械性能优异的激光拼焊板，并消除母材Al对热冲压后拼焊区组织和性能的影响。本专利技术采用该焊丝制备的激光拼焊板具有拼焊区组织均匀细小、抗氧化等特点，可以在无保护气氛条件下在800
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950℃进行完全奥氏体化退火，满足激光拼焊板抗氧化性和耐腐蚀性能要求。
[0010]本专利技术提供一种抗高温氧化、耐腐蚀的激光填丝焊接用焊丝，所述焊丝直径为0.5
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2.0mm，适用于镀有铝及其化合物、锌及其化合物的汽车结构用钢板或钢卷的激光填丝拼焊，也可用于不带涂层的汽车结构用钢板或钢卷的激光填丝拼焊；
[0011]所述焊丝按重量百分比计，包括如下组分：C 0.50
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0.90％,Mn 0.8
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2.0％，Ni 8.0
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15.0％，Cr 3.0
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6.0％，Mo 0.5
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1.5％，B 0
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0.008％，Nb+V+Ti 0.20
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0.80％，余量为Fe和杂质。
[0012]用于激光拼焊板制备的填充焊丝设计原理，如下：
[0013](1)扩大拼焊区的奥氏体相区：将拼焊区的Ni+Mn含量提高至2.0
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4.0％，扩大奥氏体化相区，消除过量的Al进入拼焊区导致奥氏体相区缩小和高温铁素体残留，避免拼焊区的强度和韧性恶化，并保证拼焊区在850
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950℃能够完全奥氏体化；
[0014](2)增强拼焊区的抗高温氧化性：将拼焊区的Cr含量提升至0.5
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1.5％，在奥氏体化加热时拼焊区表面形成致密的Cr2O3氧化膜，阻止拼焊区的进一步氧化。采用该焊丝进制备的激光拼焊板，无需进行N2等惰性、还原性气氛保护。此外，对接母材的部分或全部镀层到拼焊区，进一步增强拼焊区的抗高温氧化性。
[0015](3)增强拼焊区的抗腐蚀性：将拼焊区的Cr含量提升至0.5
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1.5％，拼焊区表面形成富铬的氧化膜/钝化膜，增强材料的耐蚀性。此外，将Ni含量提升至1.5
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4.0％，进一步提高钝化膜的稳定性；制备的激光拼焊板无需涂防护油保护，简化了后续的产品保养；
[0016](4)增强拼焊区的强韧性和抗氢脆性能：在拼焊过程中，微量的Nb+V+Ti能够细化拼焊区的晶粒组织，并在奥氏体化加热过程中弥散析出，提高了拼焊区的室温强度和抗氢脆性能；
[0017](5)增强拼焊区的高温塑性成形性：将拼焊区的Mo含量提升至0.1
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0.3％，且C含量高于母材15
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50％，有效提高拼焊区的热强度和加工硬化率，避免拼焊焊缝在冲压过程中局部减薄过早或撕裂；
[0018](6)增强拼焊区的淬透性：引入拼焊区的Ni、Mn、Mo和Cr，均可提高拼焊区的淬透性，拼焊区冷速在＞20℃/s，拼焊区能够获得全马氏体；也就是说，模具在拼焊区进行避让设计时(避让宽度<25mm)，不会造成拼焊区强度降低。
[0019]本专利技术还提供一种抗高温氧化、耐腐蚀的激光填丝焊接用焊丝的制备方法，包括如下步骤：
[0020]S1、真空铸造：在真空熔炼炉内对焊材原材料进行冶炼，制得符合焊材目标成分的钢锭；
[0021]S2、均匀化退火和锻造：将钢锭进行均匀化退火，加热温度1000
‑
1250℃，随后，将钢锭锻造为方形或圆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗高温氧化、耐腐蚀的激光填丝焊接用焊丝，所述焊丝直径为0.5
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2.0mm，其特征在于，所述焊丝按重量百分比计，包括如下组分：C 0.50
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0.90％,Mn 0.8
‑
2.0％，Ni 8.0
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15.0％，Cr 3.0
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6.0％，Mo 0.5
‑
1.5％，B 0
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0.008％，Nb+V+Ti 0.20
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0.80％，余量为Fe和杂质。2.一种抗高温氧化、耐腐蚀的激光填丝焊接用焊丝的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、真空铸造：在真空熔炼炉内对焊材原材料进行冶炼，制得符合焊材目标成分的钢锭；S2、均匀化退火和锻造：将钢锭进行均匀化退火，加热温度1000
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1250℃，随后，将钢锭锻造为方形或圆形截面的锻件，锻压温度为800
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1150℃；S3、线材热轧：将锻件加热至950
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1150℃，通过热轧轧机将锻件轧制成直径为5
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15mm的盘条；S4、退火酸洗：将盘条进行退火，退火温度700
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900℃，随后对退火后的盘条进行酸洗或机械抛光，去除盘条表面的氧化物；S5、冷拔和退火：将盘条进行多道次冷拔加工，根据工艺需要，在拉拔过程中，在还原气氛下进行退火，退火温度为700
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1000℃，最终获得直径0.5
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2.0mm的焊丝。3.一种抗高温氧化、耐腐蚀的拼焊板制造工艺，使用权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈扬，孙正启，孙乾钊，葛继龙，周松涛，
申请(专利权)人：无锡朗贤轻量化科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：