[发明专利]一种带涂层热成形钢的激光焊接方法

说明书

本发明公开一种带涂层热成形钢的激光焊接方法，包括以下步骤：焊接过程中产生至少1个熔池；向每个熔池填充至少一种焊料，每种焊料具有多元素特性；通过控制不同焊料的填充比例，抑制涂层进入焊缝产生的不利作用。本发明无需去除涂层，且焊缝结合强度高，能够提高焊接过程的稳定性和减少焊接缺陷的产生。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体地说是一种带涂层热成形钢的激光焊接方法。

背景技术

随着科技的进步和社会的发展，人类面临的资源短缺和环境污染问题日益突出，但对于汽车安全性能的要求却越来越高。高强度钢和超高强度钢的应用不仅能够轻量化还能提升安全性能。但是超高强度钢成形困难，难以得到复杂形状的零件。热成形工艺能较好的解决零件的超高强度和复杂形状成形之间的矛盾，因此受到业界的重视和广泛应用。

热成形钢经高温加热淬火后，其抗拉强度能够达到1500MPa，广泛用于汽车的安全结构件，如A柱、B柱门环等。为避免在热冲压成形过程中脱碳和氧化，通常其表面会预制涂层。因此，涂层也给激光焊接带来许多问题，例如焊接飞溅严重、焊缝成形和焊接接头力学性能差等问题。

在专利CN 108213711 A中公布一种用激光填丝工艺制造铝硅镀层热成形钢拼焊板的方法，通过在激光焊接过程中填充含有一种富奥氏体贫铁素体的焊丝，该方法所获得热成形工件力学性能和延伸率均无法满足使用要求。

在专利CN 111390425 A中公布了一种热冲压成形Al-Si涂层板激光拼焊用焊丝及拼焊方法，该方法通过仅填充一种拼焊用焊丝，当存在拼焊间隙时，激光束与焊丝之间和待焊材料的作用会变得不稳定，易产生飞溅，且焊缝成形一致性差。另外，该方法焊接速度很慢，仅为1.0～2.0m/min，实际生产效率极低。

在CN 106488824 B中公布了一种接合两个坯件的方法，利用一种焊丝作为可熔化电极，在该方法中由于采用激光和弧焊混合焊接时，热输入增大，增加板材热变形的几率，不利于薄板的拼接。而且激光与弧焊混合焊接二者焊接速度受到限制，降低生产效率。

在CN 111432975 A中公布激光填丝焊接的方法，通过填充一种含有53.24％的镍元素的重量百分比的焊丝，使用该焊丝作为填充焊丝，焊缝中易产生较高含量的奥氏体会严重降低焊接接头的力学性能。

在CN 112719598 A中公布一种Al-Si涂层热成形钢双摆动激光焊接方法，该方法利用两束摆动激光束同时焊接形成前置微熔池和焊接熔池，且同时存在，分别向填充氧化性粉末和强化元素，两束摆动激光束焊接时还需要不同的气体，填充的氧化性粉末和强化元素和吹送的气体易产生干扰，还会造成熔池中造成元素偏析，导致焊接接头的一致性和焊接质量差，而且焊接操作过于复杂，不适用于实际生产当中。

在CN 112518062 A中公布一种用于异种接头元素调控的激光交替填丝焊接方法，通过对异种材料进行开坡口焊接，选择两种焊丝不同成分含量的焊丝，利用一束激光将两种焊丝熔化填充，该方法通过控制送丝装置使两种焊丝简短交替送丝，焊丝与光束的位置在不停的变化，焊接过程非常不稳定，焊缝成形一致性和焊接质量差。

综上所述，现有技术均存在焊接过程不稳定易产生飞溅、焊缝成形差、焊接效率低，力学性能不达标等问题。

本发明人发现单独使用高于50％的镍元素含量的焊丝作为填充焊丝是无法提高焊接接头的力学性能，甚至会严重降低焊接接头的力学性能。因此单独使用高于50％的镍元素含量的焊丝是无法满足1500MPa级别及以上的带涂层的热成形钢的焊接。

因此对于带涂层的热成形钢，亟需开发一种无需焊前去除涂层，焊接过程和焊接接头的力学性能稳定、焊缝的一致性和均匀性好，且焊接接头的力学性能的焊接方法，对实际生产需求具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是解决目前带涂层的热成形钢激光焊接过程中不稳定，焊接飞溅严重，以及焊接接头的力学性能差等缺陷的问题。