[发明专利]利用填充丝对涂覆的钢坯件进行激光焊接

说明书

一种系统包括激光焊接机和填充丝给送部。激光焊接机构造成将工件焊接至至少一个另外的工件以形成焊接组件。这些工件中的每个工件由钢材形成并且包括位于各自之上的铝基涂层。填充丝给送部构造成在这些工件焊接至彼此以形成焊接组件时将填充丝给送至这些工件之间的界面。填充丝包括含有镍和铬的成分。填充丝构造成与铝基涂层中的铝结合，以使由于铝基涂层中的铝与焊接接合部中的铁/钢材料的混合而导致的脆性金属间化合物的形成最小化。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年6月27日提交的申请号为62/690,466的美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过参引而明确地并入本文中。

技术领域

本专利申请涉及用于例如使用填充丝对涂覆的钢坯件进行激光焊接的系统和方法。

背景技术

硼钢由于其形成完全马氏体微观结构的能力而经常用于汽车工业，硼钢会得到高强度的材料。尽管可成形性水平较低，但是硼钢可以被热冲压以提高可成形性，并且硼钢可以通过热冲压工序来构建坚固的成形结构比如车门框架。然而，单独的硼钢在热处理期间趋于在表面处形成氧化层。该氧化层可能在冲压模上产生磨损并阻碍粘合剂涂装工序。因此，硼钢通常涂覆有铝硅涂层。

硼钢上的铝硅涂层提供了防止在奥氏体化工序期间氧化/结垢的屏障并且还允许铝与涂层内的铁反应。铁铝涂层具有能够承受热冲压工序的高熔点。

由于工序的通用性，热冲压钢通常与激光坯件焊接相配对。具有不同厚度和材料的若干坯件可以通过激光焊接而接合在一起，然后被热冲压成一个成形部件。这具有许多优点，比如具有使一些零部件具有结构强度并使一些具有碰撞能量吸收性能的能力、具有不同的材料厚度以节省重量和成本、以及更好地嵌套坯件以降低卷材(coil)废品率。

问题在于铝硅涂层会对激光焊接工序产生负面影响。在焊接期间，铝具有与铁混合并形成脆性金属间化合物的趋势，这会导致沿着焊缝产生裂纹。高强度的热冲压钢(例如，Usibor)上的铝硅涂层会在激光焊接期间污染焊接熔池。这种铁铝金属间化合物会对焊缝的淬透性产生不利影响。这也不能满足对热冲压部件的机械性能要求(拉伸强度、硬度等)。

在现有技术方法中，阿塞洛米塔尔拼焊板(ArcelorMittal Tailored Blanks,AMTB)使用烧蚀过程(例如，通过烧蚀激光)来去除铝硅涂层。高度精确的烧蚀工序可以去除大部分的Al-Si涂层，但是保留了Al-Fe的金属间化合层。然后将未涂覆的坯件(或部分未涂覆的坯件)激光焊接在一起。

在另一现有技术方法中，在激光焊接过程期间添加粉末(由电力馈送喷嘴提供)以将铝硅涂层结合在基础金属上。该现有技术方法的问题在于，焊缝的物理结构不满足所有OEM(原始设备制造商)的标准。例如，底切上可能具有焊缝无法满足的较低公差。还发现的是，激光焊接不能如某些规格所要求的那样有效地处理间隙尺寸的变化。

本专利申请提供了用于对涂覆的钢坯件进行激光焊接的系统和方法的改进。

发明内容

本专利申请的一个方面提供了一种系统，该系统包括激光焊接机和填充丝给送部。激光焊接机构造成将工件焊接至至少一个另外的工件以形成焊接组件。所述工件和所述至少一个另外的工件中的每一者由钢材形成。所述工件和所述至少一个另外的工件中的每一者包括位于各自之上的铝基涂层。所述工件和所述至少一个另外的工件定位在一起以在所述工件与所述至少一个另外的工件之间形成界面，并且通过激光焊接机沿着该界面在所述工件与所述至少一个另外的工件之间形成焊接接合部。填充丝给送部构造成在所述工件和所述至少一个另外的工件焊接至彼此以形成焊接组件时将填充丝给送至界面。填充丝包括含有镍和铬的成分。填充丝构造成与铝基涂层中的铝结合，以使由于铝基涂层中的铝与焊接接合部中的铁或钢材料的混合而导致的脆性金属间化合物的形成最小化。