一种激光拼焊板、拼焊冲压工件以及激光拼焊方法技术

本发明专利技术公开了一种激光拼焊板、拼焊冲压工件以及激光拼焊方法，激光拼焊板包括第一金属板和第二金属板，第一金属板和第二金属板通过激光拼焊焊接固定；第一金属板的厚度和/或强度与第二金属板不同；沿焊缝纵向，第一金属板与第二金属板两个板件中，厚度*强度的数值小的板件的端部超出厚度*强度的数值大的板件的端部，并且两个板件的端差不小于1mm。本发明专利技术提出的拼焊结构：低强度或者薄板料在焊接起始点处超出高强度或厚板料至少1mm，可将冲压过程中焊缝开裂率降到3‰以下，而无需对模具的形状与结构进行任何调整，也无需通过额外的加工改变板料的形状与结构，因而不会额外增加焊接的工序与成本，具有极高的推广使用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种激光拼焊板、拼焊冲压工件以及激光拼焊方法
本申请属于汽车板加工
，具体涉及一种激光拼焊板、拼焊冲压工件以及激光拼焊方法。
技术介绍
根据汽车零部件对材料性能的不同要求，将几块材质和/或厚度不同的板材通过激光拼焊焊接构成拼焊板，再经过冲压等工序将拼焊板制备成相应的汽车零部件。激光拼焊板在实际冲压过程中，经常出现焊缝及距离焊缝8mm以内的区域开裂，拼焊板开裂率在20％左右，对冲压自动化生产节拍、冲压件质量、整车成本控制带来了很大的困难。中国专利技术专利ZL02115647.6公开了一种解决车身大型覆盖件冲压开裂的模具调整方法，通过改变落料模的形状，从而解决现有车身大型覆盖件冲压开裂的问题。但是修模是一个繁琐并多次重复的问题，而且会极大的降低材料冲压时的安全裕度。并且，冲压往往发生在模具成形已定后，对于已经处于量产状态的车型，是无法通过更改落料模具来对拼焊板进行更改以解决开裂问题。综上，业内亟需一种行之有效的技术方案来解决激光拼焊板的冲压开裂问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种激光拼焊板、拼焊冲压工件以及激光拼焊方法，可在不改变落料模具的结构的基础上提高焊接结构的强度，降低激光拼焊板冲压开裂的几率。实现本专利技术目的所采用的技术方案为，一种激光拼焊板，所述激光拼焊板包括第一金属板和第二金属板，所述第一金属板和第二金属板通过激光拼焊焊接固定；所述第一金属板的厚度和/或强度与所述第二金属板不同；沿焊缝纵向，所述第一金属板与所述第二金属板两个板件中，厚度*强度的数值小的板件的端部超出厚度*强度的数值大的板件的端部，并且两个所述板件的端差不小于1mm。可选的，所述第一金属板与所述第二金属板的端差为5～10mm。可选的，所述激光拼焊板的焊缝角度不小于90°。可选的，所述第一金属板与所述第二金属板强度相同但厚度不同。可选的，所述第一金属板与所述第二金属板的厚度差在0.3mm以上。可选的，所述第一金属板与所述第二金属板厚度相同但强度不同。可选的，所述第一金属板与所述第二金属板的屈服强度的差值在70MPa以上，和/或所述第一金属板与所述第二金属板的抗拉强度的差值在70MPa以上。可选的，所述第一金属板和/或所述第二金属板的板厚t为0.5mm≤t≤3.2mm；所述第一金属板和/或所述第二金属板的拼焊边的形貌尺寸参数为：对于板厚0.5mm≤t≤1.0mm的板件，毛刺高度G为G≤0.1t，塑性变形区厚度D为D<0.1t；对于板厚1.0mm<t≤3.2mm的板件，毛刺高度G为G≤0.05t，塑性变形区厚度D为D<0.2t；剪切面厚度S为S≥0.5t；剪切面平直度SG为SG≤0.07mm；剪切面角度Ψ为Ψ<2.5°；拉伸面角度α为α<11°或α<0.2rad。基于同样的专利技术构思，本专利技术还提供了一种拼焊冲压工件，所述拼焊冲压工件由上述的激光拼焊板经过冲压成型得到。基于同样的专利技术构思，本专利技术还提供了一种用于生产上述激光拼焊板的激光拼焊方法，包括如下步骤：按设计要求准备所述第一金属板和所述第二金属板，所述第一金属板的厚度和/或强度与所述第二金属板不同；将所述第一金属板与所述第二金属板并排放置，调整所述第一金属板与所述第二金属板的相对位置，以使沿焊缝纵向，所述第一金属板与所述第二金属板两个板件中，厚度*强度的数值小的板件的端部超出厚度*强度的数值大的板件的端部，并且两个所述板件的端差不小于1mm；对所述第一金属板和所述第二金属板的拼焊边进行激光拼焊焊接。由上述技术方案可知，本专利技术提供的激光拼焊板包括通过激光拼焊焊接固定的第一金属板和第二金属板，且第一金属板的厚度和/或强度与第二金属板不同。不同于现有技术，本专利技术申请提供的激光拼焊板，在沿焊缝纵向的方向上，第一金属板与第二金属板两个板件中厚度*强度的数值小的板件的端部超出厚度*强度的数值大的板件的端部，并且两个板件的端差不小于1mm。也就是说，本专利技术申请提供的激光拼焊板存在以下三种结构：1、第一金属板与第二金属板强度相同但厚度不同，对应的激光拼焊板中薄板端部超出厚板端部至少1mm；2、第一金属板与第二金属板厚度相同但强度不同，显然第一金属板与第二金属板的材质也不相同，对应的激光拼焊板中低强度板端部超出高强度板端部至少1mm；3、第一金属板与第二金属板的强度、厚度均不同，此时第一金属板与第二金属板的材质可相同也不相同，对应的激光拼焊板中弱板(厚度*强度的数值小)端部超出强板(厚度*强度的数值大)端部至少1mm。通过对现有技术中冲压件开裂位置的固定性以及焊缝开裂的形态分析发现，造成开裂的原因主要包括以下两点：1)焊缝缺口处的焊缝起始点在冲压时产生应力集中效应；2)缺口处，焊缝及焊缝附近的母材过渡不平缓，材料除了平行于焊缝方向有流动外，还会产生很大的垂直于焊缝方向上的材料流动。上述2个因素是导致激光拼焊板冲压焊缝开裂的主要原因。其次，焊缝强度的波动、材料性能的波动、模具和设备的波动也是冲压开裂的影响因素。本专利技术提供的激光拼焊板采用了新的拼焊结构，对于同材质不等厚板或不同材质等厚板拼焊时，新结构规定了低强度或者薄板料在焊接起始点处应超出高强度或厚板料至少1mm，本专利技术提供的新的拼焊结构有如下优点：第一：可以消除激光起始焊接时因热输入量不稳定造成的在起始点焊缝金属熔合不足造成的焊缝强度不高问题。第二：降低焊接起始点在冲压过程中的应力集中分布在薄板或强度低的板材一侧，减小冲压开裂率。第三：零件焊缝及焊缝5mm以内母材区域的安全裕度均很好，该焊接结构能够抵抗焊缝强度的波动、材料性能的波动、模具和设备的波动对焊缝冲压产生的影响。本专利技术提供的拼焊冲压工件由上述激光拼焊板经过冲压成型得到，因而具有上述激光拼焊板的所有优点，并且经过实践验证，采用本专利技术提供的新的拼焊结构的拼焊板所制成的拼焊冲压工件，在冲压过程中焊缝开裂率可降低至3‰以下。本专利技术提供的激光拼焊方法，通过将待焊接的第一金属板和第二金属板按照本专利技术提供的新的拼焊结构进行放置，然后进行常规的激光拼焊焊接，即可得到具有上述所有优点的激光拼焊板。与现有技术相比，本专利技术通过对拼焊板焊缝开裂点进行力学分析，提出了一种新的拼焊结构：低强度或者薄板料在焊接起始点处超出高强度或厚板料至少1mm，可将冲压过程中焊缝开裂率降到3‰以下，而无需对模具的形状与结构进行任何调整，也无需通过额外的加工改变板料的形状与结构，因而不会额外增加焊接的工序与成本，具有极高的推广使用价值。附图说明图1为本专利技术提供的拼焊结构的结构示意图；图2为原拼焊板整体结构图；图3为图2的开裂部位局部放大图；图4为拼焊板实物图；图5为拼焊板零件开裂部位实物图；图6为拼焊板的受力分析图；图7为砂轮机打磨处理试验方案原理图；图8为试验方案中新的拼焊结构的结构示意图；图9为本专利技术实施例1中激光拼焊板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光拼焊板，其特征在于：所述激光拼焊板包括第一金属板和第二金属板，所述第一金属板和第二金属板通过激光拼焊焊接固定；所述第一金属板的厚度和/或强度与所述第二金属板不同；沿焊缝纵向，所述第一金属板与所述第二金属板两个板件中，厚度*强度的数值小的板件的端部超出厚度*强度的数值大的板件的端部，并且两个所述板件的端差不小于1mm。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光拼焊板，其特征在于：所述激光拼焊板包括第一金属板和第二金属板，所述第一金属板和第二金属板通过激光拼焊焊接固定；所述第一金属板的厚度和/或强度与所述第二金属板不同；沿焊缝纵向，所述第一金属板与所述第二金属板两个板件中，厚度*强度的数值小的板件的端部超出厚度*强度的数值大的板件的端部，并且两个所述板件的端差不小于1mm。


2.如权利要求1所述的激光拼焊板，其特征在于：所述第一金属板与所述第二金属板的端差为5～10mm。


3.如权利要求2所述的激光拼焊板，其特征在于：所述激光拼焊板的焊缝角度不小于90°。


4.如权利要求1-3中任一项所述的激光拼焊板，其特征在于：所述第一金属板与所述第二金属板强度相同但厚度不同。


5.如权利要求4所述的激光拼焊板，其特征在于：所述第一金属板与所述第二金属板的厚度差在0.3mm以上。


6.如权利要求1-3中任一项所述的激光拼焊板，其特征在于：所述第一金属板与所述第二金属板厚度相同但强度不同。


7.如权利要求6所述的激光拼焊板，其特征在于：所述第一金属板与所述第二金属板的屈服强度的差值在70MPa以上，和/或所述第一金属板与所述第二金属板的抗拉强度的差值在70MPa以上。


8.如权利要求1-3中任一项所述的激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯志刚，朱亮，伍二，周厚新，董锴，
申请(专利权)人：东风汽车集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42