一种带涂层钢板的激光拼焊方法技术

本发明专利技术公开一种带涂层钢板的激光拼焊方法，包括以下步骤：在对带涂层的第一钢板和第二钢板实施激光填丝拼焊时，控制间隙量s(单位：mm)、焊接速度v0(单位：m/min)和送丝速度v

【技术实现步骤摘要】
一种带涂层钢板的激光拼焊方法


[0001]本专利技术涉及一种带涂层钢板的激光拼焊方法，属于焊接


技术介绍

[0002]汽车轻量化是节能减排最有效的途径之一。采用高强钢和激光拼焊进行车身制造不仅能够降低车身的重量，还能提高生产效率和安全性能。随着高强钢的强度增加，冷冲压成形会越来越困难，且难以获得复杂形状的零件。热成形工艺能较好的解决零件的超高强度和复杂形状成形之间的矛盾，因此受到业界的重视和广泛应用。为避免在热冲压成形过程中脱碳和氧化，通常其表面会预制涂层。
[0003]由于高强钢表面存在涂层，也给激光拼焊带来许多问题，例如焊接飞溅严重、焊缝成形和焊接接头力学性能差等问题。目前现有技术是通过去除涂层，来避免涂层对拼焊的影响。但该技术成本高，工序复杂，生产效率低。采用激光填丝拼焊时，超出钢板上和下表面的焊缝金属的最大高度过大时，会严重影响拼焊板与冲压模具的贴合度，不仅对成形模具造成损害，还无法保证淬火后的工件的质量。
[0004]专利CN 108213711 A中公布一种用激光填丝工艺制造铝硅镀层热成形钢拼焊板的方法，通过填充含有富奥氏体贫铁素体的焊丝，提高了焊接接头的力学性能。但是该方法所获得热成形工件力学性能和延伸率均无法满足使用要求，且焊接过程使用保护气体，增加生产成本。
[0005]专利CN 111390425 A中公布了一种热冲压成形Al
‑
Si涂层板激光拼焊用焊丝及拼焊方法，该方法通过在填充一种拼焊用焊丝提高焊接接头的力学性能。但该方法存在明显不足，焊接速度很慢，仅为1.0～2.0m/min，实际生产效率极低。而且超出带涂层钢板上和下表面的焊缝金属的最大高度无法控制，在热冲压过程中会引起淬火模具应力集中，造成成形质量和模具使用寿命的下降。
[0006]专利CN 112548395 A中公布一种激光填丝焊接用焊丝及制备方法和拼焊工艺，通过填充焊丝来调控焊缝区的C、Ni、Cr和Mo含量，提高焊缝区的热强度和高温塑性成形性，达到细化晶粒的作用，提高拼焊板的接头力学性能。但该方法无法控制超出带涂层钢板上和下表面的焊缝金属的最大高度，在淬火过程中，模具与拼焊板贴合的间隙过大，导致成形质量会下降，无法保证淬火后的工件均满足使用要求。
[0007]综上所述，焊前去除涂层和现有焊接工艺方法等方法均存在局限性，如焊接工序复杂、生产效率低、力学性能不达标、成本高、淬火模具贴合度低、热冲压成形质量差等。

技术实现思路

[0008]针对上述技术问题，本专利技术提供一种带涂层钢板的激光拼焊方法，用于拼焊带涂层钢板，通过控制超出钢板上和下表面的焊缝金属的最大高度，提高拼焊板与淬火模具的贴合度和工件的热成形质量，确保淬火后的工件的抗拉强度和延伸率能够满足要求。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术技术方案如下：
[0010]一种带涂层钢板的激光拼焊方法，其特点在于：在对带涂层的第一钢板和第二钢板实施激光填丝拼焊时，控制间隙量s(单位：mm)、焊接速度v0(单位：m/min)和送丝速度v
f
(单位：m/min)，满足如下条件：当s＝0时，v
f
＝q
·
v0·
(t1+t2)，q为0.05～0.5；当s≠0时，v
f
＝[q
·
2v0·
(t1+t2)
·
s]/(π
·
d2)，q为0.6～4；式中，t1为第一钢板厚度(单位：mm)，t2为第二钢板的厚度(单位：mm)，d为焊丝直径(单位：mm)。
[0011]优选的，在对带涂层的第一钢板和第二钢板实施激光填丝拼焊时，激光束作用于焊丝和带涂层的第一钢板和第二钢板，并形成焊缝。当t1＝t2时，超出带涂层钢板上和下表面的焊缝金属的最大高度小于钢板厚度t1或t2的20％；当t1≠t2时，超出带涂层钢板上和下表面的焊缝金属的最大高度小于所述两块钢板中的薄板的厚度t1(t1＜t2)的20％。
[0012]优选的，所述的焊丝末端与所述的激光束的光斑中心位置的距离为0～1.5mm。
[0013]优选的，所述带涂层的钢板的是指第一钢板或第二钢板至少一个表面覆有涂层，该涂层为铝合金涂层或锌合金涂层，厚度低于70μm，所述带涂层的钢板的厚度为0.5～4mm。
[0014]优选的，所述间隙量s小于0.6mm；所述焊丝直径d为0.5～4mm；所述光斑直径为焊丝直径的0.6～2倍。
[0015]优选的，还包括热冲压处理，即对拼焊后的钢板进行高温加热；待加热保温结束后，将其转移并采用水冷模具或水冷进行淬火。
[0016]优选的，所述的热冲压的加热温度为700～1100℃，保温时间为1～60min，冷却速度大于等于30℃/s。
[0017]优选的，所述热冲压后的拼焊板的焊缝中的马氏体组织高于90％。
[0018]优选的，可以采用无保护气体，直接在空气中进行焊接。
[0019]优选的，所述激光束发射器包括光纤激光器、固体激光器、半导体激光器、气体激光器。
[0020]优选的，所述激光束的行走轨迹包括摆动和不摆动两种模式，其中摆动轨迹包括顺时针、逆时针、“Z”字型、“∞”形状，正弦、余弦。
[0021]与现有技术提到的焊接方法相比，本专利技术的有益效果是：
[0022]1)采用激光填丝工艺能够方便结合现有生产线中，能够提高工作效率和经济效益。
[0023]2)控制超出钢板上和下表面的焊缝金属的最大高度，提高拼焊板与淬火模具之间的贴合度和热冲压成形的质量，淬火后工件的抗拉强度和延伸率能够满足使用要求。
[0024]3)焊接过程，可以不使用保护气体，能够降低焊接的成本。
附图说明
[0025]通过下文参考附图给出的说明可以更好地理解本专利技术，该说明仅作为举例给出并且不具有限制性。在附图中：
[0026]图1示出等厚带涂层钢的激光填丝拼焊工艺示意图；
[0027]图2示出不等厚带涂层钢的激光填丝拼焊工艺示意图；
[0028]图3示出等厚带涂层钢的激光填丝拼焊的焊缝截面示意图；
[0029]图4示出不等厚带涂层钢的激光填丝拼焊的焊缝截面示意图；
[0030]图5示出本专利技术实施例5的焊缝截面形貌图；
[0031]图6示出本专利技术实施例5的对比例的焊缝截面形貌图；
具体实施方式
[0032]为使本专利技术实现的技术方案、技术特征、达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施例的技术方案作进一步的详细描述，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性的劳动前提下获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护范围。
[0033]一种带涂层钢的激光拼焊方法包括以下步骤：
[0034](1)取两块表面经除污处理后的带Al
‑
Si涂层的钢板；钢板基体的总厚度为0.5～4mm；Al<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带涂层钢板的激光拼焊方法，其特征在于：在对带涂层的第一钢板和第二钢板实施激光填丝拼焊时，控制间隙量s(单位：mm)、焊接速度v0(单位：m/min)和送丝速度v
f
(单位：m/min)，满足如下条件：当s＝0时，v
f
＝q
·
v0·
(t1+t2)，q为0.05～0.5；当s≠0时，v
f
＝[q
·
2v0·
(t1+t2)
·
s]/(π
·
d2)，q为0.6～4；式中，t1为第一钢板厚度(单位：mm)，t2为第二钢板的厚度(单位：mm)，d为焊丝直径(单位：mm)。2.根据权利要求1所述的带涂层钢板的激光拼焊方法，其特征在于：在对带涂层的第一钢板和第二钢板实施激光填丝拼焊时，激光束作用于焊丝和带涂层的第一钢板和第二钢板，并形成焊缝。当t1＝t2时，超出带涂层钢板上和下表面的焊缝金属的最大高度小于钢板厚度t1或t2的20％；当t1≠t2时，超出带涂层钢板上和下表面的焊缝金属的最大高度小于所述两块钢板中的薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：许伟，杨上陆，陶武，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：