[发明专利]用于制造具有铝硅镀层的钢制零部件的方法

说明书

本发明公开了一种用于制造具有铝硅镀层的钢制零部件的方法，包括：将两块钢板固定于夹具上；在保护气氛下，采用激光振镜照射所述两块钢板的对接处，使得对接处熔化并凝固，形成高质量的焊缝；以及对焊接后的钢板进行热冲压，获得所述具有铝硅镀层的钢制零部件。其中，所述两块钢板中至少包括一铝硅镀层钢板，所述保护气氛中含有5～100vol％的氧化性气体，激光焊缝和热冲压之后的焊缝的显微组织是板条马氏体。本发明的用于制造具有铝硅镀层的钢制零部件的方法，解决了现有铝硅镀层热成形钢焊接接头强韧性差的问题，并且可获得现有方法同等质量的钢制零部件，该零部件可以用于汽车白车身及使用镀铝钢板作为原料的各种结构件等的制造。

技术领域

本发明涉及汽车零部件件制造技术领域，具体涉及一种具有铝硅镀层的钢 制零部件，尤其是汽车安全结构件的制造方法。

背景技术

当前，汽车产业发展迅速，如何降低车辆燃油消耗是所有汽车企业及消费 者都非常关注的问题。而降低能耗的一个有效途径就是降低车身质量，一方面 节能，另一方面能够提升汽车的能动性，运载能力，所以各个整车厂都高度重 视汽车的轻量化工作。实现汽车的轻量化，有效的方法之一是采用高强钢。热 成形钢(Press-harden steel，PHS)是目前汽车白车身用强度最高的钢材之一， 其抗拉强度可达1500MPa以上。因热成形钢具有超高强度，能够在汽车碰撞过 程中很好的保持车体内部结构从而避免乘客受到严重伤害，有效提高了汽车的 安全性能。因此，该类型钢已被广泛用于汽车防撞梁、前后保险杠、A柱、B 柱和中间通道等重要结构件制造中，在车身的应用比例不断提高。

为获得具有1500MPa级以上的热成形钢零部件，需要将钢板或激光拼焊板 在预先加热至900～950℃之间将显微组织完全奥氏体化，保温5～10min后进行 热冲压，并在模具中直接淬火获得具有马氏体组织的零部件。为避免在高温加 热及热冲压过程中出现板材表面氧化和脱碳等问题，热成形钢表面往往需要施 加如铝硅镀层、镀锌镀层和锌镍镀层等的保护层。与其他镀层相比，铝硅镀层 具有加热时无氧化皮脱落、冲压后无需喷砂、无需N₂保护、成形精度高等优点， 更为广泛应用于热冲压成形过程中，其中最典型铝硅镀层产品是阿赛洛米塔尔 公司所开发的AlSi₁₀镀层，镀层厚度约为5～50μm。

由于热成形钢板的热成形工艺的温度达到900～950℃，为了满足热成形工 艺的需求，Al-Si镀层取代镀锌层成为热成形钢板常用的防腐、防氧化镀层。但 是，在激光焊接过程中，热成形钢板上的Al-Si镀层熔化后会进入焊缝，Al元 素与Fe元素形成脆性的Al-Fe金属间化合物，同时也会影响焊缝相变规律导致 铁素体的形成，显著降低了焊缝接头的力学性能。

为了解决这一问题，国内外提出了大量的解决方案；主要可归纳总结为以 下三个方面：第一，去除铝硅镀层；第二，激光填丝焊接；第三，优化焊接工 艺。

对于去除铝硅镀层方面，现有的主要技术路线包括机械剥除、激光烧蚀和 化学法去除。相对比而言，激光烧蚀是最为有效的技术，也是目前铝硅镀层激 光拼焊板工业化生产的唯一技术。尽管采用激光烧蚀、电子束烧蚀可实现包含 铝硅镀层钢的激光拼焊板的激光焊接，但是激光烧蚀工序无疑增加了设备投入、 降低了生产效率、提高了生产成本。

对于激光填丝焊接而言，通过添加包含奥氏体形成元素(C、Mn、Ni、N) 的焊丝，进而抑制焊缝中delta铁素体的形成。尽管避免了焊接前的激光烧蚀， 但是激光焊接填丝却无疑增加了焊丝的投入、并且改变了激光焊缝处的合金化 成分，可能会对后续的热冲压成形过程带来新的问题。

对于优化激光焊接工艺方面，主要是通过调整激光焊接功率、改变焊缝形 状或者采用激光摆动焊接等方法，尽管能小幅度提高激光焊缝强度，但是并不 能从根本上解决这一问题。