[发明专利]热冲压成形Al-Si涂层板激光拼焊用焊丝及拼焊方法

说明书

一种热冲压成形Al‑Si涂层板激光拼焊用焊丝及拼焊方法，所述焊丝化学成分组成及其质量百分含量为：C≤0.30%，Mn：1.0～1.5%，S≤0.005%，P≤0.010%，Als：0.030～0.050%，Si≤0.010%，Ni：5.0～9.0%，Cr：0.21～0.50%，Nb：0.010～0.020%，Ti：0.010～0.020%，N≤0.0030%，余量为Fe和不可避免的杂质。拼焊方法为：两块Al‑Si涂层板用焊接夹具固定后，之间形成间隙，根据间隙的尺寸确定焊丝直径，并进行激光拼焊，之后进行热冲压成形。本发明焊丝无需进行涂层预处理，激光拼焊方法简单，同时焊缝具有比母材更优的性能。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种热冲压成形Al-Si涂层板激光拼焊用焊丝及拼焊方法。

背景技术

汽车轻量化作为有效的节能手段，已成为汽车工业重要发展方向之一，热冲压高强度钢以其兼顾轻量化与安全性的双重优势在汽车工业界受到普遍关注，目前在汽车结构件和安全件中使用广泛，如B柱、中通道等，产品的强度级别也达到了1800MPa以上。一般采用热冲压成形钢制作零件的流程为：下料→炉中加热(一般900℃以上，加热时间不低于5min) →板料从炉中转移到压机→模具冲压成形。而对于无涂层保护的热成形板由于高温状态下在空气中停留时间较长，会产生大量的氧化铁皮，在冲压过程中这些氧化铁皮一方面会降低传热系数，不利于淬火，同时在冲压过程中氧化铁皮剥落会滞留在模具型腔内，需要定期进行清理，降低了生产效率。同时为了满足后续涂装要求，需要对成型件进行喷丸处理，而且表层氧化导致脱碳也会降低基板的机械性能，尤其是强度等。针对上述情况，采用Al-Si或Zn成分涂层的热冲压板应运而生，尤其是Al-Si涂层板，已经被绝大部分汽车主机厂接受并大量使用，而且不会出现Zn涂层板的液化裂纹等应用问题，可以采用直接热冲压工艺完成零件的制造。同时，为了充分发挥材料性能在结构设计中的最大作用，汽车构件中越来越多地采用激光拼焊技术，该技术同样适用于热冲压成形用钢的结构设计，如一体化门环的设计与制造。

与Zn合金化涂层板和裸板的热冲压成形用钢不同，Al-Si涂层板涂层中的AlSi成分的存在给焊接带来了诸多问题，如在自熔焊时，涂层中的Al和Si会过渡到熔池中去，在熔池凝固后，促使熔池中形成高温铁素体，这些高温铁素体即便在热成形加工后仍然存在，显著地弱化了接头的强度，故无法直接进行应用。

因此为了解决Al-Si成分的涂层板在应用中的诸多问题，目前主要有以下几种方式：

CN 106475683 A，一种具有Al-Si涂层热成形钢板的激光拼焊方法的发明专利申请中公开了通过在对接焊缝中预先放置一定厚度的Ni或Cr箔实现激光焊后焊缝组织的完全马氏体，但是对于工业生产以及不等厚拼焊板则很难实现，且成本高生产效率低，而且对不同涂层厚度所采用的Ni或Cr箔的厚度不易控制，也无法在工业化生产中应用。

CN 106392328 A，一种带Al-Si涂层热成形钢的激光拼焊方法的发明专利申请中公开了采用调整激光焊接中保护气体的成分和比例以实现涂层中Al烧损形成Al₂O₃过渡焊缝中去，进而避免了高温铁素体在焊缝中形成，但是氧化性气体不仅会氧化涂层中的金属Al，也会对氧化熔池中的Fe元素，最终导致焊缝含有很多夹渣或夹杂，即焊缝的洁净度差，不利于焊缝或构件的疲劳性能以及其动态力学性能。

公开号为CN106232285A的发明专利申请公开了一种带铝或者铝合金镀层的钢制焊接部件及其制造方法，该方法提供了剥离了表面100%的铝层，并保留了100%的金属间化合物层，该种剥离方法不仅要投资兴建设备，而且效率低，不利在工业化生产中使用。