[发明专利]一种带有铝硅镀层热成形钢拼焊板用焊丝及其应用

说明书

本发明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。本发明为基于碳‑镍二元合金化思路，焊丝化学成分组成包括Fe、C、Ni和不可避免的杂质。其质量百分含量为：C：0.15‑0.45％；Ni：5‑25％；掺杂元素总量不超过1wt％。本发明焊丝不需要事先将待焊接板材边缘的镀层去除或开坡口处理，激光拼焊方法简单，采用常规激光即可获得性能优异的焊接接头，并由此带来了显著的成本优势。本发明的目的是以低成本高效率的方式获得具有比母材更优强度的焊接接头，对铝硅镀层热成形钢激光焊接技术的发展具有重要意义。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

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)15-20％，氧化锰(MnO)20-30％，氧化铁(FeO)10-15％，氟化钙(CaF₂)5-10％，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。