一种带有铝硅镀层热成形钢拼焊板用焊丝及其应用制造技术

本发明专利技术属于热成形钢板焊接技术领域，具体涉及一种带有铝硅镀层热成形钢拼焊板用焊丝及其应用。本发明专利技术为基于碳

【技术实现步骤摘要】
一种带有铝硅镀层热成形钢拼焊板用焊丝及其应用


[0001]本专利技术属于热成形钢板焊接
，具体涉及一种带有铝硅镀层热成形钢拼焊板用焊丝及其应用。

技术介绍

[0002]近年以来，汽车作为能耗和排放较大的行业之一，汽车制造商需要研发更为节能减排的产品。轻量化是实现节能减排的最有效途径之一采用高强钢/超高强钢进行车身制造在实现结构轻量化的同时还可提高碰撞安全性。然而，抗拉强度超过1000MPa的超高强钢在冷冲压过程中存在高回弹，成形精度差的问题。热冲压成形工艺具有精度高，成形性能好等优点，通过将钢板在800～950℃之间加热后模压淬火获得高强度级别的零部件，目前热成形零部件已经在汽车车身中得到广泛应用。为避免在热冲压成形过程中钢板出现表面脱碳和氧化，常常会在钢板表面涂镀一层铝基或硅基镀层，但是在焊接过程中，镀层熔化进入焊缝导致了焊接接头力学性能的恶化。
[0003]为解决铝硅镀层热成形钢焊接的问题，工业界和学者尝试了诸多的办法。其中焊前预先去除铝硅镀层方法是目前工业化生产应用的主要技术之一(CN200780013854.1)，但是显然该方法增加了制造的工序、设备，同时也降低了铝硅镀层拼焊板的制造效率。采用等离子烧蚀(CN201810223902.X)、高能电子束(CN201810581119.0)去除镀层的技术也存在着同样的缺陷。其次，通过优化焊接工艺的方法提高焊缝力学性能的方法也吸引了很多专家学者的关注，(CN201910949005.1)专利提出采用脉冲激光焊接以促进镀层元素在熔池中的均匀分布、CN201180034151.3、CN201611036496.3、CN201810507547.9等专利通过摆动激光，双光束激光等方法对焊缝元素分布进行调控。上述方法对于激光器的要求更高，且上述工艺将会影响到焊接速度，无法实现6m/min以上的高速焊接，不利于生产效率的提高。
[0004]采用焊缝合金化技术解决铝硅镀层钢焊接问题是非常有前景的焊接技术，但是其核心在于焊丝的成分体系设计。CN201611247493.4专利展示了一种预置镍箔/铬箔或采用送丝装置添加镍丝铬丝的方法进行激光焊接，可使焊接接头强度达到母材水平。然而由于需要在焊接中使用纯镍或纯铬，且在工业生产中预置金属箔是十分困难的，因此此项技术成本高且装配困难。CN201810032131.6专利展示了激光填丝焊接铝硅镀层钢板的方法，但焊丝成分体系与含量未明确。CN201911306466.3专利公开了一种通过粘结剂和焊剂配合实现高质量连接的方法，粘结剂配方为按质量百分比计(wt/％)为：二氧化硅(SiO2)15
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20％，氧化锰(MnO)20
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30％，氧化铁(FeO)10
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15％，氟化钙(CaF2)5
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10％，冰晶石(Na3AlF6)余量。但是该方法本质上仍需要在焊接前增加一道工序，未能实现铝硅镀层钢带镀层直接焊接。CN201380001259.1CN201510165732.0、CN201811424758、CN201810032131.6、CN201680054858.3、CN202010191741.8、CN202210625063.0系列专利中提到了采用添加奥氏体元素以抑制焊缝中铁素体形成的方法提高焊缝质量。其中所使用的奥氏体元素主要为C，Mn，Ni，N。然而目前这些填丝焊的方法有些需要借助加热装置在焊接前预热，有些需要按照公式严格控制焊丝直径与板材间隙，有些需要添加稀有微量元素Nb、Mo等进行细化晶粒。
分析来看，上述方法均存在工序复杂，装配精度高，生产效率低等问题。
[0005]综上来看，实现低成本高效率的焊丝的成分体系还有待开发。同时采用填丝焊工艺不应该在焊接前进行开坡口或者是预热等预处理，这将增加焊接成本降低生产效率。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种焊丝成分体系，使用该焊丝后，无需对待焊镀层板材进行任何预热处理或开坡口，利用激光填丝的方法即可获得具有全马氏体组织的焊缝。
[0007]本专利技术的目的还在于提供一种铝硅镀层热成形钢拼焊板的生产方法，通过将铝硅镀层钢板采用本专利技术所述的填充焊丝进行填丝焊接的方法进行拼焊，拼焊完成的板材再经过热成形得到拼焊板构件。本专利所述拼焊板接头处具有优良的机械性能，焊接工艺简单且更容易实施，具有更强的工业化生产的适应性和低成本特点。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]本专利技术提供一种带有铝硅镀层热成形钢拼焊板用焊丝，按质量分数计，所述带有铝硅镀层热成形钢拼焊板用焊丝包括C，Ni，Fe和不可避免的杂质；
[0010]其中，碳镍质量分数X为0.40
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1.37％，X＝[C]+[Ni]/(27～31)，[C]＝0.05
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0.45％，[Ni]＝5
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25％，[C]和[Ni]为所述带有铝硅镀层热成形钢拼焊板用焊丝中C和Ni的质量分数。
[0011]优选的，所述带有铝硅镀层热成形钢拼焊板用焊丝中，不可避免的杂质的含量不超过1wt％。
[0012]优选的，所述不可避免的杂质包括Si和Al，Si的含量不超过0.3wt％，Al的含量不超过0.3wt％。
[0013]当镀层中的Al在焊接过程中熔化进入熔池后，在凝固过程中生成的δ
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铁素体不会在后续的900
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950℃热冲压过程中溶解，致使焊缝无法获得全马氏体组织从而降低力学性能。填充焊丝包含C和Ni作为奥氏体稳定元素，抑制焊接区域铁素体析出，扩大奥氏体相区，致使焊接区域在900
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950℃加热保温确保获得完全的奥氏体结构，并且在热冲压成形后淬火，焊缝区域具有完全的马氏体结构。此外，C元素能够增加焊缝组织的硬度，Ni元素能够通过固溶强化效果提高焊缝的抗拉强度，同时提高焊缝的淬透性，改善焊缝塑性与韧性。在本专利技术所述成分范围内，焊缝区域仍具有良好的塑性。
[0014]C+Ni/(27～31)是焊丝合金成分碳当量的重要组成，碳当量数值表示本专利所述成分体系增加奥氏体稳定性，抑制铁素体形成的能力。由于焊缝组织中的碳当量具体数值与焊缝中Al含量和焊丝稀释率有关，因此焊缝组织的碳当量会随工艺参数变化而波动。当C+Ni/(27～31)＜0.40％时，在高速焊接过程中，铁素体无法被完全抑制；当C+Ni/(27～31)＞1.37％时，焊缝奥氏体稳定性过高，易获得高碳马氏体或残余奥氏体，降低焊缝力学性能。另外，当焊缝组织中C元素含量超过0.45wt％时，易引发焊缝脆性，且在焊丝生产过程中易断丝，不利于大批量生产；当焊缝中Ni含量低于5wt％时，焊缝中的富铝铁素体无法被完全抑制，超过25wt％时，焊缝组织中的奥氏体稳定性过高从而被保留在室温组织中，同样降低了焊缝组织的力学性能。因此本专利所述焊丝的成分体系设定在C：0.05
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0.45wt％，Ni：5
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25wt％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有铝硅镀层热成形钢拼焊板用焊丝，其特征在于，按质量分数计，所述带有铝硅镀层热成形钢拼焊板用焊丝包含C、Ni、Fe和不可避免的杂质；其中，碳镍质量分数X为0.40
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1.37％，X＝[C]+[Ni]/(27～31)；[C]＝0.05
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0.45％，[Ni]＝5
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25％；[C]和[Ni]分别为所述带有铝硅镀层热成形钢拼焊板用焊丝中C和Ni的质量分数。2.如权利要求1所述带有铝硅镀层热成形钢拼焊板用焊丝，其特征在于，所述带有铝硅镀层热成形钢拼焊板用焊丝中，不可避免的杂质的含量不超过1wt％。3.如权利要求1所述带有铝硅镀层热成形钢拼焊板用焊丝，其特征在于，所述不可避免的杂质包括Si和Al，Si的含量不超过0.3wt％，Al的含量不超过0.3wt％。4.一种带有铝硅镀层热成形钢拼焊板的制备方法，其特征在于，采用权利要求1
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3中任一项所述带有铝硅镀层热成形钢拼焊板用焊丝，包括如下步骤：S1：将具有铝基或硅基镀层的热成形钢净化处理后，间隔放置，使具有铝基或硅基镀层的热成形钢之间形成间隙；S2：向所述间隙中激光焊接带有铝硅镀层热成形钢拼焊板用焊丝，得到所述带有铝硅镀层热成形钢拼焊板。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，净化...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓南，刘仁东，熊丽，徐鑫，腾飞，吕冬，孙茜，芦延鹏，沈鑫珺，曹政，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：