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(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210674646.2 (22)申请日 2022.06.15 (71)申请人 中红外激光研究院 (江苏) 有限公司 地址 221116 江苏省徐州市徐州高新 技术 产业开发区国家 安全科技产业园A2栋 3楼 (72)发明人 沈德元  (74)专利代理 机构 徐州苏越知识产权代理事务 所(普通合伙) 32543 专利代理师 刘振祥 (51)Int.Cl. B23K 26/244(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 提高汽车用铝硅镀层热成形超高强钢接头 性能的焊 接方法 (57)摘要 一种提高汽车用铝硅镀层热成形超高强钢 接头性能的焊接方法, 将两块汽 车用铝硅镀层热 成形超高强钢的焊接试样装卡在激光焊实验平 台上, 并使焊接部位搭接在一起, 且搭接长度为5 ~15mm, 搭接间隙为0~1mm; 准备粒度为200~ 500目的合金粉末, 合金粉末为碳铁粉末的混合 物, 且碳铁的重量百分比含量 分别为: 碳:2 0%~ 60%, 铁:40%~80%; 将合金粉末通过粘接的方 式沿焊道方向进行铺展, 铺层厚度为30~300μ m; 采用激光进行焊接, 激光入射角度为85~9 0°, 激光功率为1~4kw; 焊接速度为1~4 m/min, 并采 用流量为10~25L/min的氩气对熔池进行保护。 该方法能显著改善焊缝组织, 提高搭接焊接头强 度。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 115026429 A 2022.09.09 CN 115026429 A 1.一种提高汽车用铝硅镀层热成形超高强钢接头性能的焊接方法, 其特征在于, 包括 如下步骤: 步骤一: 先对铝硅镀层热成形超高强钢进行预处理, 再将两块汽车用 铝硅镀层热成形 超高强钢的焊接试样装卡在激光焊实验平台上, 并使焊接部位搭接在一起, 形成焊接件; 焊 接件的搭接 长度为5~15m m, 搭接的间隙为0~1m m; 步骤二: 准备合金粉末, 所述合金粉末的粒度为200~500目, 其为碳铁粉末的混合物, 且碳铁的重量百分比含量分别为: 碳:20%~6 0%, 铁:40%~80%; 步骤三: 将合金粉末通过粘接的方式沿焊道方向进行铺展, 铺 层的厚度为3 0~300 μm; 步骤四: 采用激光进行焊接, 焊接时, 使激光的入射角度为85~90 °, 激光功率为1~ 4kw; 焊接速度为1~4m/min, 并采用氩气对熔池进行保护, 保护气体的气流量为10~25L/ min。 2.根据权利要求1所述的一种提高汽车用铝硅镀层热成形超高强钢接头性 能的焊接方 法, 其特征在于, 在步骤一中预处 理的方法如下: 先用棉花球蘸取有机溶剂擦拭该热成形高强钢的正反表面, 去 除表面的杂质; 再对经 过擦拭的热成形高强钢进行 快速吹干处 理, 然后放于 干燥处待焊。 3.根据权利要求1或2所述的一种提高汽车用铝硅镀层热成形超高强钢接头性能的焊 接方法, 其特 征在于, 在步骤一中, 所述有机溶剂为丙酮或乙醇。 4.根据权利要求3所述的一种提高汽车用铝硅镀层热成形超高强钢接头性 能的焊接方 法, 其特征在于, 在步骤一中搭接 长度为10m m, 搭接的间隙为0.1m m。 5.根据权利要求4所述的一种提高汽车用铝硅镀层热成形超高强钢接头性 能的焊接方 法, 其特征在于, 在步骤四中, 激光的入射角度为85 °; 保护气体的气流 量为15L/mi n。 6.根据权利要求5所述的一种提高汽车用铝硅镀层热成形超高强钢接头性 能的焊接方 法, 其特征在于, 在步骤二中, 碳铁的重量百分比含量分别为: 碳:20%, 铁:80%; 在步骤三 中, 铺层的厚度为100 μm; 在步骤 四中, 合金粉末的粒度为300目; 激光功率为2kw; 焊接速度 为1m/min。 7.根据权利要求5所述的一种提高汽车用铝硅镀层热成形超高强钢接头性 能的焊接方 法, 其特征在于, 在步骤二中, 碳铁的重量百分比含量分别为: 碳:35%, 铁:65%; 在步骤三 中, 铺层的厚度为150 μm; 在步骤 四中, 合金粉末的粒度为300目; 激光功率为4kw; 焊接速度 为3m/min。权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 115026429 A 2提高汽车用铝硅镀层热成形超高强钢接头性能的焊接 方法 技术领域 [0001]本发明属于焊接技术领域, 具体涉及一种提高汽车用铝硅镀层热成形超高强钢接 头性能的焊接方法。 背景技术 [0002]汽车轻量化是目前汽车制造行业研究的热点。 采用轻质材料, 如铝合金、 镁合金、 钛合金、 复合材料及碳纤维材料等虽然可减轻整车的质量, 并可降低油耗, 但其成形性能、 硬度、 焊接性能、 成本等综合因素都无法与钢铁材料匹敌, 因此, 降低钢板厚度的高强度或 超高强钢越来越受到汽车制造商的青睐。 [0003]热成形超高强钢硼钢通过热成形技术, 将特殊的高强度硼合金钢加热使之奥氏体 化, 然后快速冷却, 组织由奥氏体转变为全马氏体, 可获得抗拉强度超过1500MPa以上的超 高强度钢板。 为防止热成形超高强钢在热冲压过程中被氧化或碳化, 通常会在钢板表面镀 一层铝硅镀层, 从而 形成目前广泛使用的镀铝硅镀层热成形超高强钢。 然而, 在后续的焊接 过程中, 由于镀层中的铝容易进入焊缝, 在焊缝形成偏析, 导致焊缝的强度及塑韧性较差。 目前在进 行汽车用镀铝硅热成形高强钢焊接时, 通常采用激光清洁、 机械 打磨、 喷丸等技术 清除镀层, 再进 行焊接。 其中, 清除工序会增加设备的投入, 且清除的速度较低, 降低了生产 效率, 增加了生产成本; 同时, 需要对清除后产生的粉尘进行收集和处理, 增加了生产辅助 成本。 [0004]目前对于铝硅镀层热成形超高强钢的焊接, 大多集中在铝硅镀层热成形超高强钢 对接接头焊接(拼焊)工艺及方法的研究, 然而在实际制造过程中, 将热成形高强钢进行搭 接后使用也屡见不鲜。 从现有技术来看, 对铝硅镀层热成形超高强钢搭接焊工艺及方法研 究较少, 大多采用纯激光焊和电阻点焊等方法进 行焊接。 电阻点焊不能进 行封闭型焊接, 且 接头质量缺 乏合适的无损检测方法。 纯激光虽然能进行高效焊接, 但由于铝镀层进入焊缝 会降低接头的质量, 因此, 亟需寻找一种提高汽车用铝硅镀层热成形超高强钢 搭接焊缝性 能的焊接 工艺及方法。 [0005]根据汽车用铝硅热成形超高强钢搭接接头焊接可以看出, 由于接头搭接后板厚增 加, 且两层板的四层镀层都要溶入细且深的焊缝中。 通过分析激光搭接焊接头组织可以发 现, 接头力学性能低的原因是接头形成了高温铁素体(高温铁素体形成的原因主要是Al基 镀层的溶解, 且Al是稳定铁素体形成元素), 这些高温铁素体聚集在焊缝附近, 且随着其聚 焦程度的加剧, 将严重影响接头力学性能(高温铁素体是一种低 强低韧相)。 焊缝中除了高 温铁素体, 还有就是高温奥氏体转变成的马氏体。 如何降低高温铁素体的量并减轻其聚焦 程度, 增加高温奥氏体形成可能性, 是提高接头性能的关键所在。 根据Fe ‑C相图及其他材料 学相关知识, 碳是非常好的稳定奥氏体形成元素, 可使焊缝在凝固过程形成更多的奥氏体, 从而降低铁素体形成动力, 可减少焊缝中铁素体形成量。 另外, 由于焊接存在间隙及激光焊 的飞溅、 烧蚀等损失, 为填满间隙, 在合金粉中需要加入一定的铁。 基于此, 本发明通过加入 铁‑碳合金, 控制合金粉末成分及加入量, 并采用适合的激光焊接工艺来进行激光搭接焊,说 明 书 1/4 页 3 CN 115026429 A 3

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