焊接坯件組件及方法
【專利摘要】焊接坯件組件(140)通過將分開的金屬板材件(112、112’)的邊緣區(qū)域(120、120’)在焊接接頭(148)處焊接在一起而形成。金屬板材件中的一個或多個包括涂覆材料層(118)和焊接凹口(130、130’)，其中，涂覆材料層中的至少一些在焊接之前被從一個或多個邊緣區(qū)域去除，以使得焊接接頭基本上不包括涂覆材料層的成分。可在焊接接頭形成過程中將附加材料(156、158)添加至焊池(144)中以影響所形成的焊接接頭的尺寸、形狀和/或成分，從而幫助補償焊接凹口的存在。
【專利說明】焊接坯件組件及方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求以下美國臨時申請的權益，并且通過引用將以下美國臨時申請并于本文:于2012年6月29日提交的第61/666，388號美國臨時申請、于2012年9月17日提交的第61/701，909號美國臨時申請、于2012年11月30日提交的第61/731，497號美國臨時申請以及于2013年3月14日提交的第61/784，184號美國臨時申請。

【技術領域】
[0003]本公開大體涉及焊接坯件組件，更具體地，涉及將具有涂覆材料層的金屬板材件焊接在一起以形成焊接坯件組件。

【背景技術】
[0004]為了提高對腐蝕、結垢和/或其他過程的抵抗力，由高強度鋼合金或可硬化鋼合金制成的金屬板材現(xiàn)在被制造成具有一個或多個薄涂覆材料層，諸如鋁基層和鋅基層。雖然這些涂覆材料層可賦予金屬板材所期望的品質(zhì)，但是它們的存在也會污染焊接處，從而降低焊接強度、完整性等。如果具有涂覆材料層的金屬板材件進行對接焊接或搭接焊接至另一金屬板材件，則尤甚。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)一個實施方式，制作焊接坯件組件的方法包括以下步驟:(a)提供具有厚度0\)的第一金屬板材件以及具有厚度(τ2)的第二金屬板材件，第一金屬板材件和第二金屬板材件中的至少一個為具有涂覆材料層的金屬板材件并且具有帶焊接凹口的邊緣區(qū)域，其中，涂覆材料層在焊接凹口處的材料被去除；(b)在邊緣區(qū)域?qū)⒌谝唤饘侔宀募偷诙饘侔宀募O置在一起；以及(c)形成位于邊緣區(qū)域的在第一金屬板材件與第二金屬板材件之間的焊接接頭，其中，焊接接頭至少部分地位于焊接凹口中，并且包括來自于邊緣區(qū)域的材料，但是基本上不包括來自涂覆材料層的材料。
[0006]根據(jù)另一實施方式，提供了一種制造焊接坯件組件的方法，其包括以下步驟:(a)提供第一金屬板材件和第二金屬板材件，第一金屬板材件和第二金屬板材件中的至少一個是具有涂覆材料層的金屬板材件并且具有帶焊接凹口的邊緣區(qū)域，其中，涂覆材料層在焊接凹口處的材料被去除；(b)在邊緣區(qū)域?qū)⒌谝唤饘侔宀募偷诙饘侔宀募O置在一起；(c)在邊緣區(qū)域使用激光以在第一金屬板材件和第二金屬板材件之間形成焊池，焊池包括來自于邊緣區(qū)域的材料，但是基本上不包括來自于涂覆材料層的材料；以及(d)為焊池提供附加材料以影響焊接接頭形成時的尺寸、形狀和/或成分，其中，附加材料為后續(xù)熱處理過程加強了焊接接頭的強度。
[0007]根據(jù)另一實施方式，提供了焊接坯件組件，其包括:第一金屬板材件，具有沿第一邊緣區(qū)域在涂覆材料層中形成的第一焊接凹口 ；第二金屬板材件，具有沿第二邊緣區(qū)域在涂覆材料中形成的第二焊接凹口 ；以及焊接接頭，沿著第一邊緣區(qū)域和第二邊緣區(qū)域連接第一金屬板材件和第二金屬板材件的，并且基本上不包括來自于第一金屬板材件和第二金屬板材件的涂覆材料層的成分。焊接接頭位于焊接區(qū)域中，其中，焊接區(qū)域至少部分地由第一焊接凹口和第二焊接凹口的表面來限定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]下文中將結合附圖對優(yōu)選的示例性實施方式進行描述，其中，相同的附圖標記指示相同的元件，在附圖中:
[0009]圖1A至圖1C是接合金屬板材件的常規(guī)焊接接頭的剖視圖，其中，金屬板材件不具有焊接前在其中形成的焊接凹口；
[0010]圖2是示例性金屬板材件的邊緣區(qū)域的立體圖，該示例性金屬板材件包括在其相對側上通過激光燒蝕形成的焊接凹口；
[0011]圖3是圖2的金屬板材件的一部分的剖視圖；
[0012]圖4是在對齊的具有焊接凹口的金屬板材件上執(zhí)行以形成焊接坯件組件的示例性焊接過程的立體圖；
[0013]圖5是在對齊的具有焊接凹口的金屬板材件上執(zhí)行的另一示例性焊接過程的立體圖，其中，附加材料以線的形式加入至焊接接頭中；
[0014]圖6是在對齊的具有焊接凹口的金屬板材件上執(zhí)行的另一示例性焊接過程的立體圖，其中，附加材料以粉末的形式加入至焊接接頭中；
[0015]圖7是在激光焊接前截取的圖4中的焊接坯件組件的剖視圖；
[0016]圖8是在激光焊接后截取的圖4中的焊接坯件組件的剖視圖；
[0017]圖9是焊接坯件組件的實施方式的剖視圖，其中，被焊接的金屬板材件具有相同厚度；以及
[0018]圖10是焊接坯件組件的實施方式的剖視圖，其中，被焊接的金屬板材件中僅有一個具有焊接凹口。

【具體實施方式】
[0019]本文公開的焊接坯件組件可由具有沿著一個或多個待焊接邊緣進行定位的焊接凹口的金屬板材件制成，其中，焊接凹口的特征在于不存在某些材料成分，以使得這些材料成分不會不可接受地污染附近的焊接處。例如，焊接坯件組件可由金屬板材件進行生產(chǎn)，其中，在金屬板材件沿金屬板材邊緣進行定位的焊接凹口處從一個或多個涂覆材料層減少或者去除材料。這轉(zhuǎn)而可防止在制造焊接坯件組件時由沿著金屬板材邊緣形成的附近焊接接頭的涂覆材料層導致的污染，從而在后繼過程或者在焊接接頭的使用壽命期間保持焊接接頭的強度和/或耐久性。
[0020]首先參照圖1A至圖1C，圖中示出了涉及制造常規(guī)拼焊坯件10的一些步驟，其中，常規(guī)拼焊坯件10包括以邊緣對邊緣的方式激光焊接在一起的厚金屬板材件12和薄金屬板材件12’。根據(jù)本示例，金屬板材件12、12’中每個都具有基礎材料層14以及覆蓋基礎材料層的相對表面的多個薄材料層16、18。如本領域技術人員所理解，可發(fā)現(xiàn)在金屬板材坯料上存在許多材料層，包括多種類型的表面處理，諸如鋁基涂覆材料層和鋅基涂覆材料層(例如，鋁化合物)的涂覆材料層、油和其他抗氧化物質(zhì)、來自制造或材料處理過程的污染物以及氧化層，此處僅舉幾個例子。兩個金屬板材件一緊靠在一起，則使用激光光束或其他焊接工具來熔化位于邊緣區(qū)域20、20’中的板材金屬中的一些，以使得一定量的薄材料層16、18變?yōu)榍度胨a(chǎn)生的焊接接頭22內(nèi)。除非首先進行去除，否則這些不期望的成分可能對焊接接頭的整體強度和品質(zhì)帶來不良影響。
[0021]參照圖2，圖中示出了示例性金屬板材件112，示例性金屬板材件112可用于形成焊接坯件組件，同時避免所產(chǎn)生的焊接接頭內(nèi)的不期望的成分。金屬板材件112被示出在激光燒蝕過程中，并可隨后沿著邊緣區(qū)域120被焊接至相鄰件上。金屬板材件112包括相對的第一側124和第二側126，并且邊緣區(qū)域120包括待焊接邊緣128。圖2所示的具體邊緣區(qū)域120包括兩個焊接凹口 130，其中，兩個焊接凹口沿著在金屬板材件的相對側124和126的邊緣區(qū)域延伸。在可見側124上的焊接凹口被示出為正在形成。每個焊接凹口 130都由彼此相交或接合的第一凹口表面132和第二凹口表面134限定。雖然示出了沿著單個的、直的邊緣區(qū)域120大體垂直的第一凹口表面132和第二凹口表面134，但是焊接凹口可以以多種方式進行配置。例如，焊接凹口可以:包括一個或多個偏軸凹口表面或偏移凹口表面；具有統(tǒng)一的或不統(tǒng)一的深度和/或?qū)挾龋辉诔叽?、形狀和配置等方面與位于同一金屬板材件的其他焊接凹口不同；或者，為沿著金屬板材件上的直邊緣、多個直邊緣、彎曲邊緣、多個彎曲邊緣或者一些其他部分進行定位的邊緣區(qū)域的一部分，僅舉幾個可能性。
[0022]在所示激光燒蝕過程中，從激光光源(未示出)將激光光束102導引在邊緣區(qū)域120處以形成焊接凹口 130。由激光光束102提供的能量在燒蝕位置或者激光光斑104處以熱能的形式傳遞給金屬板材件112，從而熔化和/或蒸發(fā)燒蝕位置的材料以從金屬板材件的一個或多個層去除材料。激光光束102遵循沿邊緣區(qū)域120的路徑106以形成具有期望配置的焊接凹口 130。對于包括下文所述的基礎材料層、中間材料層和涂覆材料層的金屬板材件，焊接凹口 130可通過沿邊緣區(qū)域120去除所有或一些涂覆材料層、所有或一些中間材料層和/或一些基礎材料層來形成。當激光光束102沿路徑106 (在圖2中X軸線的方向上)移動的同時，可保持金屬板材件112靜止?？商娲兀敿す夤馐?02保持靜止的同時，可移動或者轉(zhuǎn)位金屬板材件112,或激光光束102和金屬板材件112 二者都進行移動，以使得激光光束遵循所期望的路徑。如圖2所示，路徑106的一些部分可以是直的或者直線形的，而其他部分可以是波狀形的、彎曲的或者曲線形的；焊接凹口 130不一定遵循直路徑106，因為可替代遵循其他的配置。當金屬板材件在平行、垂直或者呈角度的定向的同時，可實施任何一種上述實施方式。
[0023]可使用任何合適的激光器或者其他可比較的發(fā)光裝置來形成焊接凹口，并且可使用各種操作或者設備參數(shù)來形成焊接凹口。在一個示例中，激光光源是Q開關激光器，但是可替代地使用其他連續(xù)波或者脈沖激光器類型，諸如各種納秒激光器、飛秒激光器和皮秒脈沖激光器。所示激光光斑104是矩形的，但激光光斑或者足跡104可為任意形狀，諸如圓形、方形、橢圓形或者任何其它合適的形狀。用于激光光源的可選擇耳道或者可調(diào)節(jié)的操作參數(shù)的非限定性示例可包括:激光功率、脈沖頻率、脈沖寬度、脈沖能量、脈沖功率、占空比、光斑面積、連續(xù)激光脈沖之間的重合以及激光光源相對于金屬板材件112的速度，僅舉幾個可能性?？苫趹玫木唧w需要來選擇和控制這些操作參數(shù)的任意組合。
[0024]根據(jù)焊接凹口的期望的數(shù)量、位置和/或者形狀或者其他因素，可以以任意數(shù)量的不同形式進行激光燒蝕過程。例如，可采用第二激光光源與激光光束102相重疊或者同時從金屬板材件的不同部分去除材料，諸如在相對側126或?qū)嶋H邊緣表面128 ;激光光束可與金屬板材件形成非零入射角；金屬板材件可以以傾斜角度進行定向以幫助控制熔化排出的材料流；可將激光光束導引在金屬板材件的面向上的側部或者面向下的側部；或者可在從卷連續(xù)進給的金屬板材件上進行燒蝕過程，僅舉幾個可能性。另外，可使用除激光燒蝕之外的處理來形成焊接凹口 130，諸如使用刮刀工具、鋼絲刷或者其他工具來從邊緣區(qū)域120選擇性地去除材料的機械切除過程。
[0025]圖3是示出來自圖2的金屬板材件112的邊緣區(qū)域120的剖視圖。所示金屬板材件112具有多個材料層，其中，包括基礎材料層114、中間材料層116和涂覆材料層118。在該實施方式中，基礎材料層114是中心材料層或者核心材料層(例如，鋼核心)，并且被夾在中間材料層116與涂覆材料層118之間?；A材料層114構成了金屬板材件112的厚度T的主要部分，從而可顯著有助于金屬板材件的機械性能。涂覆材料層118位于基礎材料層112的相對的表面上，并且是金屬板材件112的最外層。每個涂覆材料層118相對于基礎材料層114都較薄，并且可以進行選擇以加強金屬板材件的一個或多個特性(例如抗腐蝕性、硬度、重量、可成形性、外觀等)。還可以為了后繼過程的使用或與后繼過程的兼容性來選擇涂覆材料層118，例如，如熱處理或者相互擴散過程。
[0026]在該實施方式中，每個中間材料層116都位于基礎材料層114與涂覆材料層118中之一之間，并且與基礎材料層114和涂覆材料層118中之一都接觸。在一個實施方式中，中間材料層116包括與緊鄰層114、118中每個都一樣的至少一種成成分，諸如原子元素或者化學化合物。中間材料層116可為基礎材料層114與涂覆材料層118的反應產(chǎn)物。例如，浸潰涂覆過程可導致在基礎材料層與熔池的界面處的化學反應，反應產(chǎn)物就是中間材料層116，在浸潰涂覆過程中，基礎材料層浸入或通過一個涂覆材料的熔池。在這種浸潰涂覆過程的一個具體示例中，基礎材料層114由高強度鋼合金或者可硬化鋼合金制成，涂覆材料層118為鋁合金。鋁合金熔池在基礎材料層的表面與基礎材料層反應以形成中間材料層116，中間材料層116包括諸如Fe2Al5的鐵-鋁(FexAly)金屬間化合物。中間材料層116可在更靠近基礎材料層114之處具有更高的基礎材料層成分(例如鐵)含量，并且可在更靠近涂覆材料層118之處具有更高的涂覆材料層成分(例如鋁)含量。雖然圖3所示的中間材料層是具有固定厚度的完美平面層，但是中間材料層116可沿其相對面比這里所示的更加不規(guī)則。金屬板材件112也可以包括其它的、附加的材料層，并不限于本文所述的具體設置。
[0027]如圖3所示，多層金屬板材件的一個具體示例是具有涂覆材料層的鋼產(chǎn)品，在該鋼產(chǎn)品中，基礎材料層114由在鋼的各種可能的組成成分中的任意一個的鋼制成，，該示例對于汽車或者其他行業(yè)中形成主體或結構組件很有用。在一個【具體實施方式】中，基礎材料層114是高強度鋼合金或者可硬化的鋼合金，諸如硼鋼合金、雙相鋼、壓力硬化鋼(PHS)或者高強度低合金鋼(HSLA)。這種材料雖然對于其重量來說強度較大，但仍然經(jīng)常需要熱處理過程以獲得高強度特性和/或者只能在高溫下形成。涂覆材料層118可進行選擇以幫助避免熱處理過程中的氧化，可選擇為在重量上比基礎材料層114輕和/或者可選擇為在后續(xù)熱處理過程中與金屬板材件112的其它層相互擴散。在一個實施方式中，涂覆材料層118為鋁合金，諸如鋁-硅(Al-Si)合金。用于涂覆材料層的其他可能的組成成分包括純鋁或者純鋅及其合金或者化合物(例如，在底層材料被電鍍的情況下)。在基礎材料層114為鋼并且涂覆材料層118包括鋁的情況下，中間材料層116可包括金屬間化合物的形式的鐵和招，諸如FeAl、FeAl2、Fe3Al或Fe2Al5或者其各種不同組合。中間材料層116還可包括來自相鄰層的成分的合金。
[0028]對于基礎材料層114，示例性材料層的厚度范圍為從約0.5mm至約2.0mm,對于中間材料層116，示例性材料層的厚度范圍為從約Ιμπι至約15μπι，對于涂覆材料層118，示例性材料層的厚度范圍為從約5μπι至約ΙΟΟμπι。在另一個示例中，對于基礎材料層114，材料層的厚度范圍為從約0.5_至約1_，對于中間材料層116，材料層的厚度范圍為從約5 μ m至約10 μ m，對于涂覆材料層118，材料層的厚度范圍為從約15 μ m至約50 μ m。在一個實施方式中，中間材料層116和涂覆材料層118的組合厚度范圍為從約15 μ m至約25 μ m,中間材料層為組合厚度的約20%至30%。例如，層116和層118的組合厚度可為約20 μ m，其中，中間材料層厚約4-6 μ m，涂覆材料層構成了其余組合厚度。當然，這些范圍是非限制性的，因為單個層的厚度取決于應用和/或所用材料的類型的具體的多個因素。例如，基礎材料層114可以是鋼以外的材料，如鋁合金、鎂合金、鈦合金或者一些其他合適的材料。本文所述的方法可以與具有比附圖所示更多或者更少的材料層的金屬板材件一起使用。技術人員還可以理解的是，為附圖不一定按比例，并且層114至層118的相對厚度可與圖中所示不同。
[0029]再次參照圖3，以下將描述金屬板材件的第一側124上的焊接凹口 130。在該示例中，該描述同樣適用于在相對的第二側126上的焊接凹口 130。焊接凹口 130是金屬板材件112的邊緣區(qū)域120的一部分，其中，已從其它方式的統(tǒng)一分層結構中去除或者省去一些材料。當金屬板材件被焊接至另一金屬板材件時，焊接凹口 130促成了沿邊緣128的高質(zhì)量焊接接頭，并且可通過減少或者去除成為后繼焊接接頭的一部分的涂覆材層118和/或者中間材料層116的量來達到這一效果。在涂覆材料層118包括如果包括在焊接接頭中就會在焊接接頭處形成不連續(xù)處或者減弱所產(chǎn)生的焊接接頭的一個或多個成分的情況下，焊接凹口尤其有用。焊接凹口 130具有特征凹口寬度W和凹口深度D，在該【具體實施方式】中，特征凹口寬度W和凹口深度D中每個都沿邊緣128的長度保持相對恒定。凹口寬度W是從邊緣128至第一凹口表面132的距離，凹口深度D是從涂覆材料層118的外表面至第二凹口表面134的距離。在焊接凹口 130隨金屬板材件為方形時，如該具體示例所示，凹口寬度W等于第二凹口表面134的寬度，凹口深度D等于第一凹口表面132的寬度。
[0030]焊接凹口 130的尺寸可與金屬板材件的厚度T、將在邊緣128處形成的焊接接頭的期望尺寸和/或一個或多個材料層厚度相關。在一個實施方式中，凹口寬度W是厚度T的約0.5倍至約1.5倍。在另一實施方式中，凹口寬度W為約0.5mm至約4mm。凹口寬度W還可為期望焊接接頭寬度的至少一半。對于圖3所示示例，凹口深度D大于涂覆材料層118的厚度，并小于中間材料層116和涂覆材料層118的組合厚度。但是，這在一些其他示例性實施方式中不同。
[0031]焊接凹口 130還可以關于凹口表面132、134的某些特征進行描述。例如，在圖3的實施方式中，第一凹口表面132包括來自中間材料層116和涂覆材料層118 二者的材料。第二凹口表面134僅包括來自中間材料層116的材料，并且第一凹口表面和第二凹口表面沿邊緣136相交，其中，邊緣136被定位在或者位于中間材料層中。因而，在該具體示例中，通過沿著邊緣區(qū)域120去除整個涂覆材料層118和一部分中間材料層116在金屬板材件112上形成焊接凹口 130。在其他示例中，可通過只去除涂覆材料層118的一部分或者通過去除整個涂覆材料層118和中間材料層116以及一部分基礎材料層114來形成焊接凹口 130。凹口表面132、134中每個都還可以包括用于去除焊接凹口處材料的過程的條紋、分界線或者其它過程類型的指示部。諸如激光燒蝕或者機械切除的燒蝕過程可以形成具有不同表面特性的凹口表面，并且本文所述的焊接坯件組件可以使用具有各種不同焊接凹口的金屬板材件。
[0032]以下參照圖4，圖中示出了用于從兩個具有涂覆材料層的金屬板材件112、112’形成焊接坯件組件140的示例性焊接過程。為了簡化下面的敘述，當一般涉及兩個金屬板材件都具有的某些特征時，有時將省略基本數(shù)字代號，并且當涉及金屬板材件中的具體一個的特征時，將使用基本數(shù)字代號。在所示過程中，兩個金屬板材件112的邊緣區(qū)域120對齊，其中，各自的邊緣128彼此相接觸。高功率激光光束142朝向?qū)R的邊緣區(qū)域120進行導弓丨，并且在激光光斑114處照射金屬板材件112。激光光束142將能量傳遞至激光光斑144，該能量足以局部熔化來自每個金屬板材件112的材料，從而形成包括來自兩個金屬板材件的融化的材料的焊池146。隨著激光光束142沿著對齊的邊緣區(qū)域120 (在圖4的正X方向上)前進或者向前移動，在激光光束后面的焊池146的部分(在圖4中負X方向上)凝固以形成焊接接頭148。所得到的焊接接頭148連接兩個金屬板材件112并位于焊接坯件組件140的焊接區(qū)域150中。
[0033]焊接接頭148基本上沒有來自涂覆材料層116、118中至少一個的材料。這至少部分是由于沿邊緣區(qū)域120提供的焊接凹口 130，其中，來自于一個或多個涂覆材料層的材料已被去除。在該具體示例中，所示金屬板材件112中每個都具有不同厚度(S卩，拼焊坯件)，如圖2和圖3所示，并且被準備為具有沿著各自邊緣區(qū)域120的相對側124、126形成的焊接凹口 130。以下將對該示例和焊接坯件組件的其他示例進行更詳細的描述。還應注意的是，雖然所示板材組件140包括單個焊接接頭148，但是焊接坯件組件可通過多個焊接接頭148由多于兩個的金屬板材件112形成。板材組件140可以可替代地或者附加地包括一個或多個曲線形的焊接接頭，其中，焊接接頭的至少一部分是曲線形的并且沿著彎曲的或者波狀形的邊緣128和/或邊緣區(qū)域120形成。
[0034]可執(zhí)行其它過程步驟來提高所得焊接接頭148的質(zhì)量，諸如通過將附加材料加入焊池146中以控制所得焊接接頭148的成分、尺寸和/或形狀。圖5示出了一個示例，其中，附加材料為隨著激光光束沿著對齊的邊緣區(qū)域120移動而進給至激光光斑114的金屬線158的形式。來自金屬線158的材料與來自金屬板材件112的材料一起熔化，以使得焊池146和所得焊接接頭148包括附加材料。這對于一些不期望的成分(即，沒有從涂覆材料層118和中間材料層116完全去除的殘余成分)有稀釋焊池的效果。例如，有時即使在燒蝕過程形成焊接凹口 130之后，在對齊的邊緣區(qū)域120處有時還存在殘余的涂覆材料。這可能是由于激光燒蝕過程中的飛濺或者在先前剪切操作中沿著邊緣128擦涂或者涂抹的涂覆材料。不需要的成分還可括沿著邊緣區(qū)域存在的氧化產(chǎn)物或者其他腐蝕產(chǎn)物。用合適的附加材料稀釋焊池146可以幫助驅(qū)出任何殘留的不需要的成分，殘留的成分在焊池中可具有較差的可溶性。
[0035]如圖6所示，焊接過程還可包括在所得焊接接頭148上添加保護性涂覆154或者其他附加材料。可施加保護性涂覆154來在板材組件140等待金屬成形或者其他后續(xù)過程時保護焊接區(qū)域150不被氧化。保護性涂覆154可以是抗腐蝕材料，諸如抗腐蝕金屬或者有機材料(例如油、蠟或者基于聚合物的材料)。根據(jù)成分，涂覆154可以以固體或者液體的形式進行應用。在圖6所示的示例中，形成涂覆154的材料緊隨激光光斑144之后作為粉末材料156進行施加，其中，來自于激光過程的殘余熱量熔化該粉末材料，以使得該粉末材料流動并且涂覆焊接接頭148和/或焊接區(qū)域150的其他部分?？刹捎么渭壖訜徇^程來幫助涂覆材料在焊接區(qū)域流動，諸如額外的激光光束或者其他熱源。保護性涂覆可具有與一個或多個金屬板材件的涂覆材料層118—樣的一個或多個成分。在一個實施方式中，保護性涂覆154是鋁或者鋁合金，并且可按配方制定為用于取代之前在焊接凹口 130形成時從單個金屬板材件112去除的材料。在金屬板材件112是涂覆鋁的鋼的情況下，保護性涂覆154可在隨后的熱處理和/或熱成形過程中在焊接區(qū)域與鋼互相擴散。在有機材料被用于形成保護性涂覆154的情況下，涂覆可在隨后的這種過程中被燒掉，或者稍后以其它方式去除。
[0036]附加材料，不論是以線、粉末或者其他形式提供，都優(yōu)選地選擇為與焊池中已包括的材料相兼容。例如，金屬線158可以由與金屬板材件112中基礎材料層114相同的材料制成?；蛘吒郊硬牧峡梢允嵌喾N成分的合金，這些成分中的一些或者全部還存在于金屬板材件的基礎材料層中。在金屬板材件是具有涂覆材料層的鋼板的情況下，附加材料152可為鋼或者另一鐵合金。在另一實施方式中，選擇附加材料，以使得最終的焊接接頭成分具有比金屬板材件中基礎材料層高的抗腐蝕性和抗氧化性。附加材料不一定以線的形式提供，因為附加材料可以被很容易的以例如金屬粉末的形式(圖6)噴射或以其他方式提供至熔化的焊池。
[0037]除了稀釋不需要的成分，引入附加材料還可以以其他方式影響焊接接頭成分。例如，可選擇附加材料來加強焊接接頭148的強度或者硬度。在一個實施方式中，基礎材料層116是鋼合金，并且將碳粉添加至焊池146中。在這個示例中，即使加入非常少量(例如，0.25wt%或更少)時，碳也可以提高焊接接頭148的硬度?？梢蕴砑又梁赋?46中以加強所形成的焊接接頭強度的附加材料包括鋼、鐵、硼、鉻、鎂、錳、鑰、錫、鈦、釩或者任意合金和/或其組合。根據(jù)基礎材料層的構成、期望特性的加強或者其他因素，其它附加的材料也可以是合適的，包括藥芯和實心線。優(yōu)選地，這種材料以一個量加入，該量使得焊接接頭即使在后繼熱處理之后也具有比遠離焊接接頭位置的金屬板材件更高的硬度和/或抗拉強度。
[0038]例如，當焊接坯件組件在沒有加入附加材料的情況下經(jīng)歷后繼熱處理過程時，焊接接頭和基礎材料層的成分和微結構可以變得幾乎一樣，以使得焊接接頭由于表面不規(guī)則和降低的厚度變成焊接坯件組件最薄弱的部分。在鋼合金的具體情況下，初步形成的焊接接頭可比遠離焊接接頭的基礎材料層更硬、強度更大，但后繼諸如熱沖壓和熱成形的熱處理可以使焊接接頭奧氏體化或者以其他方式使整個焊接坯件組件鋼的微結構更加統(tǒng)一。在用于鉻鋼的熱處理周期的非限定性示例中，焊接坯件組件可首先被加熱至奧氏體化溫度，通常為約790°C至915°C，然后快速淬火以在整個零件形成馬氏體晶粒結構。還可以使用定制的加熱或者冷卻來影響馬氏體晶粒的形成。當然，這僅是一個可以用于本焊接坯件組件的熱處理的示例，其他熱處理當然也是可能的。本文使用的術語“熱處理(heattreatment) ”和“熱處理(heat treating) ”廣泛地包括任何類型的高溫過程(如熱沖壓)，這些過程為本領域公知的對高強度鋼合金和可硬化鋼合金(諸如鉻鋼和HSLA鋼)有用的過程。
[0039]還可使用附加材料來控制所得焊接接頭的尺寸，因為在考慮可能需要替代從焊接凹口去除的材料以在整個焊接接頭達到期望的強度的情況下，這可能是特別有用的。如圖5和圖6所示，在過程中，該焊接凹口還可以用附加材料進一步填充，其中，比圖4中更大的焊接凹口體積被填充，其中，圖4中沒有加入附加材料。在一個實施方式中，在形成一個或全部兩個焊接凹口 130過程中，被填回到焊接接頭148的附加材料的單位長度的體積量大于等于在焊接之前從邊緣區(qū)域120去除的材料的單位長度的體積量。附加材料可導致焊接接頭厚度增加，例如，焊接接頭的厚度可大于或者等于相鄰的金屬板材件的厚度?\、T2中的至少一個，以使得焊接接頭的一部分延伸至金屬板材件的相鄰表面的至少一個之外。例如，如圖8至圖10所示，這可發(fā)生在上側124、下側126或者上側124和下側126 二者上。
[0040]如上所述，附加材料還可用于控制所得焊接接頭148的形狀和幾何結構。例如，拼焊坯件有時在被激光焊接的上側(即，附圖中的側部124和124’)處具有凹形的焊接接頭。這通常是由于重力在激光焊接過程中將熔化的焊接材料向下拉，以使得所得焊接接頭148在上表面略微凹陷或凹進。如圖8至圖10所示，附加材料的引入，具體當由線158提供時，可用于影響或者控制該形狀，以使得焊接接頭148的兩側都呈現(xiàn)向外延伸或者凸出的焊接接頭形狀?？刂坪附咏宇^148的形狀或在厚度方向上構建焊接接頭148不同于如有時在某些非激光焊接操作過程中進行的、簡單地加入填充材料以填充邊緣表面128與128’之間的縫隙或者空間。應理解的是，不論是以線、粉末或者一些其他的合適的方式提供的附加材料都可用于操縱焊接接頭148并且為焊接接頭148提供形狀，除了附圖中所示的凸形之外。
[0041]圖5所示的實施方式具體適合于影響所得焊接接頭148的成分、尺寸和/或形狀，其中，附加材料以線或者棒158的形式提供至焊池146。如果使用線158來影響焊接接頭148的尺寸和/或形狀，則在激光142照射或者打擊板材件的焊接組件上的側部引入附加材料所制成的線通常很有用。在圖5中，該側部還正好是焊接組件的上側，以使得隨著焊池中熔化的材料被重力向下拉，然后，焊池通過從線158引入的附加材料填充了一些。在圖6所示的實施方式很適合于用來控制所得焊接接頭的成分，其中，描述了一個以粉末而不是線的形式將附加材料提供給焊池146的示例。如上所述，有時僅用少量的諸如碳(C)的增強劑就可以使焊接接頭148顯著加強；因而，在例如需要影響焊接接頭的成分而不必影響焊接接頭的尺寸和/或形狀時，粉末引入技術可能是最好的。然而，這并不是說圖6的粉末引入方法不能用于控制焊接接頭的尺寸和/或形狀，只是其很適合控制焊接接頭的成分和組成。
[0042]在那些使用光纖激光或其它高能量密度激光來形成焊接接頭148的示例中，可以通過將附加材料插入或者以其他方式提供至焊接小孔中而將附加材料引入焊池146。因為附加材料不必集中在其被引入的表面處，所以這可以生成焊接接頭成分的更好的統(tǒng)一性。對于不均勻厚度的焊接坯件組件(如圖7和圖8所示的那些焊接坯件組件)，用附加材料來控制焊接接頭148的尺寸和/或形狀可能沒那么有效，因為來自較厚的金屬板材件112的材料在焊池146中可被用于解決焊接接頭148的變薄或者凹度問題。對于均勻厚度的焊接坯件組件(如圖9和圖10所示的那些焊接坯件組件)，用附加材料來控制焊接接頭148的尺寸和/或形狀可能更有效，因為在焊池146沒有來自于較厚的金屬板材件的、用于操縱焊接接頭148的尺寸和/或形狀的額外的材料。如上所述，在這些示例中，優(yōu)選以線或者棒的形式提供附加材料，因為這種附加材料有時更適合于控制焊接接頭148的形狀和/或尺寸，。
[0043]圖7和圖8是圖4中焊接坯件組件140的剖視圖，分別隨著激光光束142在沿x方向上移動在激光光束142前或者前面以及在激光光束142后或者后面截取。某些尺寸關系可參照這些附圖來描述。圖7示出了兩個金屬板材件112和112’的邊緣區(qū)域120，其中，邊緣區(qū)域120各自的邊緣128彼此對靠，其中，一個金屬板材件112具有厚度?\，另一金屬板材件112’具有厚度Τ2。圖7還示出了激光光束142，其包括中心軸線Α，軸線Α與垂直于金屬板材件112的平面的線B形成角度α。第一金屬板材件112在邊緣區(qū)域120的相對側部124和126上具有焊接凹口 130，焊接凹口分別具有寬度巧和^。第二金屬板材件112’在邊緣區(qū)域120’的相對側部124’和126’上包括焊接凹口 130’，其焊接凹口分別具有寬度W3和W4。每個焊接凹口 130和130’都還具有相應的深度Di至D4。
[0044]圖8示出了兩個金屬板材件112、112’，金屬板材件112、112’在焊接接頭148處連接以形成焊接坯件組件140。為了清晰起見，圖8中的板材厚度(?\、Τ2)、焊接凹口寬度(Wi至胃4)，和焊接凹口深度(01至04)被省略，但是可與圖7中相同。焊接坯件組件140具有焊接區(qū)域150，焊接區(qū)域150包括焊接接頭148、熱影響區(qū)152以及沿焊接接頭148 —側或兩側的一個或多個焊接凹口表面132、132’、134、134’(可選)。焊接接頭148包括來自金屬板材件112、112’二者的材料以及任何可能已加入的附加材料，并且具有寬度W5。焊接接頭148可由焊接過程中熔化的材料和焊池146的一部分形成。來自每個金屬板材件112、112’的基礎材料層114、114’的材料的混合物優(yōu)選為焊接接頭148的主要成分。焊接接頭148基本上不含來自于涂覆材料層118、118’的材料，本文所用的“基本上不含(substantiallyfree) ”是指來自于涂覆材料層118、118’的材料低于焊接接頭的成分的0.5wt%,在一些情況下低于0.lwt%。根據(jù)焊接凹口 130、130’的尺寸和形狀以及諸如各種材料層的厚度的其他因素，焊接接頭148可基本上不含來自于中間材料層116、116’的材料或可以不基本上不含來自于中間材料層116、116’的材料。如果焊接接頭148基本上不含這種材料，則來自于中間材料層116、116’的材料的總量低于焊接接頭的成分的0.5wt%。然而，這不是必要的，因為焊接接頭148可基本上不含涂覆材料層材料，但是包括中間材料層材料。
[0045]熱影響區(qū)152可在激光焊接過程中生成，并且與焊接接頭148相鄰進行定位。示例性熱影響區(qū)152的邊界以虛線示出，然而，這些邊界在其它實施方式中可不同。熱影響層152的成分與其所源自的基礎材料層114，114’大體相同。但是熱影響區(qū)152的特征在于:由于材料在焊接過程中已經(jīng)達到了轉(zhuǎn)變溫度，所以至少具有與略微不同于基礎材料層114的微結構。熱影響區(qū)152的微結構可以以多種方式不同于基礎材料層114，諸如平均晶粒尺寸、晶粒成分、某個固溶相和/或沉淀相的相對量、晶體結構(例如，鐵素體對奧氏體)等。換言之，來自激光光束142的熱能使得熱影響區(qū)152的材料在焊接過程中被熱處理。焊接接頭148和熱影響區(qū)152共同具有寬度\。
[0046]在圖7和圖8所示的示例中，金屬板材件112的厚度?\大于金屬板材件112’的厚度!^(即，不均勻厚度的拼焊坯件)，雖然這不是強制的。具有厚部分和薄部分的焊接坯件組件對于后續(xù)形成需要一部分的強度高于另一部分的部件很有用。因而，可僅在需要之處使用較厚的金屬。在焊接設置中，可使第一金屬板材件112的側部126與另一金屬板材件112’的側部126’在同一平面內(nèi)大致對齊。板材厚度的不匹配造成臺階部分，以使得較厚的金屬板材件112的邊緣128在與對面邊緣128’對靠之處被暴露。在所示示例中，激光光束142的入射角大于零(α >0° )，以使得激光光束在焊接過程中沿焊接凹口表面134、134’照射邊緣128的一部分。入射角α和激光光斑144的精確位置根據(jù)多個因素變化，諸如實際厚度^和^和/或它們之間的差異程度。例如，角度α可在厚度差(T1-1g較大的情況下較大，在厚度差較小的情況下較小。在一個示例中，當^二^時，角度α =0°，并且當^古^時，角度α在0°至45°之間，或者甚至在5°至35°之間。
[0047]每個焊接凹口 130、130’都可單獨確定尺寸以確保來自于涂覆材料層118、118’的材料不存在于焊接接頭148中，或者焊接接頭148基本上不含來自于涂覆材料的材料。對于金屬板材件112，焊接凹口的尺寸與以下尺寸相關:金屬板材件112的總厚度?\、兩個金屬板材件的相對厚度(例如T1-l或IVT2)、材料層116、118中一個或多個的厚度、焊接接頭148的期望尺寸W5、熱影響區(qū)152的期望尺寸W6、激光光斑144的尺寸和/或入射角α，僅舉幾個非限定性的可能性。
[0048]在焊接凹口尺寸與金屬板材件的總厚度相關的示例中，每個焊接凹口 130、130’都可具有寬度H W3、ff4,該寬度為形成焊接凹口的金屬板材件厚度!\、T2的約1.0倍至約2.0倍。為了說明這一特征，考慮?\為2.0mm、T2為1.0mm的示例，這導致焊接凹口的尺寸Wi和W2在約2.0至4.0mm的范圍內(nèi)，W3和W4在約1.0至2.0mm的范圍內(nèi)?？蓛?yōu)選的是每個焊接凹口的寬度W都接近這些范圍的中間，以使得Wi和W2每個都是約1.5T1；并且W3和W4每個都是約1.5T2。在金屬板材件一側的焊接凹口的寬度可以與金屬板材件相對一側的焊接凹口的寬度不同。例如，金屬板材件被激光光束142照射或者打擊的側部的焊接凹口的寬度Wi和W3可比位于相對側部或者沒有激光的側部的焊接凹口的寬度W2和W4寬，以便容納更大的焊接接頭尺寸。在一個實施方式中，比率A/%和W3/W4每個都在約1.0至約2.0的范圍內(nèi)。
[0049]在焊接凹口的尺寸與焊接接頭和/或熱影響區(qū)的期望尺寸相關的示例中，在焊接坯件組件140激光焊接一側124的焊接凹口的組合厚度(Wi+Wj是焊接接頭148期望尺寸W5的約2.0至約5.0倍，或者是熱影響區(qū)152的期望尺寸W6的約1.5至約4.0倍。這可以在焊接區(qū)域50中允許足夠的空間以避免焊接過程中熔化和包含來自于涂覆材料層118、118’的材料。如果焊接凹口 130、130’未恰當確定尺寸，則激光光束142可能導致來自一個或多個涂覆材料層或中間材料層的材料不期望地流入焊池中，從而破壞了焊接凹口的目的。具體是在涂覆材料層118的熔點低于基礎材料層114的熔點的示例中，提供具有足夠大的焊接凹口尺寸可能很有用，以使得將殘余的涂覆材料充分遠離焊接接頭148和熱影響區(qū)152間隔開。另一方面，如果焊接凹口的尺寸過大，則可在焊接凹口表面134、134’處暴露過多的非涂覆表面的區(qū)域，這可在后續(xù)熱處理過程中導致不期望的腐蝕、氧化等。
[0050]在焊接凹口尺寸與激光光斑尺寸相關的示例中，最窄的焊接凹口寬度H W3、ff4可為激光光斑144寬度的約0.5至約2.0倍。根據(jù)激光的類型以及使用該激光的具體應用，激光光斑可以具有約0.5mm至約2.0mm的寬度或直徑。使用一個示例，其中，激光光斑144的寬度是1.0mm，最窄或者最小的焊接凹口寬度屬于位于焊接坯件組件的下側126’的焊接凹口 130’，焊接凹口可具有約0.5mm至約2.0mm的寬度W4。這個關系還可逆向使用，從而在已知焊接凹口寬度情況下確定合適的激光光斑的尺寸，并且，可在已知激光光斑的尺寸的情況下確定合適的焊接凹口寬度。
[0051]經(jīng)驗證明，之前涉及焊接凹口尺寸和一個或多個參數(shù)一如金屬板材件的總厚度或者焊接接頭和/或熱影響區(qū)的期望尺寸或激光光斑的尺寸一的關系幫助確保所得焊接接頭基本上不含污染物，并且?guī)椭苊夂附咏宇^周圍有大的或者多余的焊接凹口區(qū)域。這種表面區(qū)域并不是焊接接頭的一部分并且已經(jīng)被去除了涂覆材料層118，因而，這種表面區(qū)域更容易受到腐蝕、氧化等的影響。
[0052]圖9和圖10示出了焊接坯件組件的額外實施方式，其中，焊接坯件組件可通過與圖4所示類似的焊接過程形成。圖9中的焊接坯件組件240包括金屬板材件212、212’，其中，每個金屬板材件都具有大體相同的厚度，以使得?\ = T2( S卩，厚度均勻的拼焊坯件)。例如，在期望連接具有不同特性的兩個金屬板材件(例如不同等級的鋼，以使得一部分板材組件更可成形并且另一部分更硬)或者連接來自于同一坯料的兩個金屬板材件的情況下，這樣的配置很有用，但是是以節(jié)省材料并降低浪費的方式進行。在所示實施方式中，金屬板材件212、212’二者都是具有涂覆材料層的金屬件，并且在焊接區(qū)域250具有焊接凹口表面232、234。上述圖7和圖8中的尺寸關系在這里也使用。雖然在這個示例中?\ = Τ2，但是Wi不一定等于W3，ff2也不一定沒有等于W4，以此類推。
[0053]圖10示出了一個實施方式，其中，焊接坯件組件340包括具有涂覆材料層的金屬板材件312以及不具有涂覆材料層的金屬板材件312’，可存在附加材料也可不存在附加材料。具有涂覆材料層的金屬板材件312具有在焊接之前沿邊緣區(qū)域形成的焊接凹口 330，以使得焊接坯件組件340在焊接區(qū)域350的一側具有焊接凹口表面332、334，但是在不具有涂覆材料層的金屬板材件312’所在的、焊接區(qū)域的另一側不包括焊接凹口表面。在近必需或需要一個具有涂覆材料層的金屬板材件的情況下，該配置可能很有用。上述與圖7和圖8相關的的尺寸關系在這里也適用。雖然在這個示例！\約等于T2，但并非總是如此。例如，具有涂覆材料層的金屬板材件312可包括強度更高的合金作為基礎材料層14，以使得可相對于不具有涂覆材料層的金屬板材件312’減小金屬板材件312的厚度。
[0054]可使用其它類型的焊接過程來代替本文所示和所述的激光焊接過程。例如，激光光束可以由常規(guī)MIG或者TIG、激光MIG或者TIG、復合焊接或者其他電弧焊設備來代替以形成焊接接頭。雖然包括沿金屬板材件邊緣區(qū)域的焊接凹口在激光焊接過程中尤其適用，但焊接凹口也可以與其他類型的焊接過程一起使用并且可因此提高焊接接頭質(zhì)量，在激光焊接過程中，焊接接頭材料的主要來源是金屬板材件本身。除了附圖所示的對接焊接配置，還可形成兩個不同金屬板材件的邊緣區(qū)域重疊的搭焊接和點焊接。在使用具有涂覆材料層的金屬板材件的應用中，本文所述的焊接凹口可以沿待焊接的一個或多個邊緣形成以確保高質(zhì)量的焊接接頭。
[0055]應理解的是，以上描述不是對本發(fā)明的限定，而是對本發(fā)明的一個或多個優(yōu)選的示例性實施方式的描述。本發(fā)明并不限于本文中公開的【具體實施方式】，而是僅由所附的權利要求書限定。此外，包括在前面的描述中的陳述涉及【具體實施方式】，并且除了在上面明確定義了術語或措辭的情況以外，不應被解釋成對本發(fā)明的范圍或者權利要求中所使用的術語的限定上的約束。對于本領域的技術人員，所公開的實施方式的各種其他實施方式和各種變型和修改將變得顯而易見。所有這種其他實施方式、變化和修改都旨在落入所附權利要求書的范圍內(nèi)。
[0056]如本說明書和權利要求書中所使用，術語“例如(for example) ”、“例如(e.g.，) ”、“例如(for instance) ”、“如(such as)”和“像(like) ” 以及動詞“包括(comprising)”、“具有(having) ”、“包括(including)”及它們的其他動詞形式中每個在與一個或多個部件或其他項目的列表結合使用時均應被解釋為開放的，即，意味著該列表并不應被視為排出其他、附加的部件或項目。其他術語應被解釋成使用它們最寬泛的合理含義，除非它們用在要求不同解釋的上下文中。
【權利要求】
1.一種制造焊接坯件組件(140)的方法，包括以下步驟: (a)提供具有厚度(T1)的第一金屬板材件(112)以及具有厚度(T2)的第二金屬板材件(112’)，所述第一金屬板材件和第二金屬板材件中至少一個是具有涂覆材料層(118)的金屬板材件并具有帶有焊接凹口(130)的邊緣區(qū)域(120)，其中，所述涂覆材料層(118)在所述焊接凹口處的材料被去除； (b)在所述邊緣區(qū)域?qū)⑺龅谝唤饘侔宀募约八龅诙饘侔宀募O置在一起；以及 (c)在所述邊緣區(qū)域在所述第一金屬板材件與所述第二金屬板材件之間形成焊接接頭(148)，其中，所述焊接接頭至少部分地位于所述焊接凹口中，并且包括來自于所述邊緣區(qū)域的材料，但基本上不包括來自所述涂覆材料層的材料。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述第一金屬板材件(112)與所述第二金屬板材件(112’ )中至少一個包括基礎材料層(114)、所述涂覆材料層(118)以及夾在所述基礎材料層與所述涂覆材料層之間的中間材料層(116)，并且所述第一金屬板材件(112)和所述第二金屬板材件(112’ )中至少一個具有帶有所述焊接凹口(130)的邊緣區(qū)域(120)，其中，所述涂覆材料層(118)和所述中間材料層(116) 二者在所述焊接凹口處的材料均被去除。
3.如權利要求1所述的方法，其中,T1XT2并且較薄的第二金屬板材件(112’)是具有焊接凹口(130’ )且具有所述涂覆材料層(118)的金屬板材件，其中，所述涂覆材料層(118)在所述焊接凹口處的材料被去除，并且步驟(c)還包括形成所述焊接接頭(148)，以使得來自于較厚的第一金屬板材件(112)的熔化的材料流入所述較薄的第二金屬板材件的焊接凹口中并凝固。
4.如權利要求1所述的方法，其中，T1= T2并且所述第一金屬板材件和所述第二金屬板材件(112，112’)二者都是具有所述焊接凹口(130，130’)且具有所述涂覆材料層(118)的金屬板材件，其中，所述涂覆材料層(118)在所述焊接凹口處的材料被去除，并且步驟(c)還包括形成所述焊接接頭(148)，以使得來自于所述第一金屬板材件和所述第二金屬板材件二者的熔化的材料都流入所述第一金屬板材件和所述第二金屬板材件二者的焊接凹口中并凝固。
5.如權利要求1所述的方法，其中，所述焊接凹口(130)具有寬度(W)，所述寬度(W)是在其中形成所述焊接凹口的金屬板材件的厚度0\、T2)的0.5倍至1.5倍。
6.如權利要求1所述的方法，其中，步驟(c)還包括以下步驟: 在所述邊緣區(qū)域(120)處在所述第一金屬板材件與所述第二金屬板材件(112，112’ )之間形成焊池(146)，其中，所述焊池包括來自于所述第一金屬板材件和所述第二金屬板材件的熔化的材料；以及 將附加材料(156、158)提供至所述焊池以影響所述焊接接頭(148)形成時的大小、形狀和/或成分，其中，所述附加材料被設計成在后續(xù)熱處理過程中加強所述焊接接頭的強度。
7.—種制造焊接坯件組件(140)的方法，包括以下步驟: (a)提供第一金屬板材件(112)和第二金屬板材件(112’)，所述第一金屬板材件和所述第二金屬板材件中至少一個是具有涂覆材料層(118)的金屬板材件并且具有帶有焊接凹口(130)的邊緣區(qū)域(120)，其中，所述涂覆材料(118)在所述焊接凹口處的材料被去 除； (b)在所述邊緣區(qū)域?qū)⑺龅谝唤饘侔宀募退龅诙饘侔宀募O置在一起； (C)在所述邊緣區(qū)域使用激光(142)以在所述第一金屬板材件和所述第二金屬板材件之間形成焊池(146)，所述焊池包括來自所述邊緣區(qū)域的材料，但基本上不包括來自于所述涂覆材料層的材料；以及 (d)將附加材料(156、158)提供至所述焊池以影響焊接接頭(148)形成時的大小、形狀和/或成分，其中，所述附加材料為后續(xù)熱處理過程加強所述焊接接頭的強度。
8.如權利要求7所述的方法，其中，步驟(d)還包括將所述附加材料(156、158)提供至所述焊池(144)以影響所述焊接接頭(148)形成時的大小，以這樣一種方式將所述附加材料提供至所述焊池，即，主要使得所述焊接接頭的厚度增加，而不填充所述第一金屬板材件(112)和所述第二金屬板材件(112’ )的邊緣(128、128’ )之間的縫隙，并且增加的厚度為后續(xù)熱處理過程加強所述焊接接頭的強度。
9.如權利要求7所述的方法，其中，步驟(d)還包括將所述附加材料(156、158)提供至所述焊池(144)以影響所述焊接接頭(148)形成時的形狀，以這樣一種方式將所述附加材料提供至所述焊池，即，導致大體凸形而不是凹形的焊接接頭，并且所述凸形為后續(xù)熱處理過程加強所述焊接接頭的強度。
10.如權利要求7所述的方法，其中，步驟(d)還包括將所述附加材料(156、158)提供至所述焊池(144)以影響所述焊接接頭(148)形成時的成分，以這樣一種方式將所述附加材料提供至所述焊池，即，使得所述附加材料與所述焊池中熔化的含量相互混合，并且為后續(xù)熱處理過程加強所述焊接接頭的強度。
11.如權利要求7所述的方法，其中，步驟(d)還包括以金屬粉末的形式將所述附加材料(156)提供至所述焊池(144)，并且所述金屬粉末在通過高能量密度的激光(142)所形成的焊接小孔被引入，以使得所述附加材料良好地分布在所述焊接接頭(148)中。
12.如權利要求7所述的方法，其中，所述附加材料(156、158)為碳或者碳基合金，以使得所形成的焊接接頭(148)的成分具有比所述第一金屬板材件和第二金屬板材件(112、112’ )中的基礎材料層更高的碳含量。
13.如權利要求7所述的方法，還包括以下步驟: (e)作為熱沖壓過程的一部分對所述焊接坯件組件(140)熱處理，，其中，以這樣一種方式熱處理所述焊接坯件組件，即，使得含有所述附加材料(156、158)的焊接接頭(148)在熱沖壓過程完成后具有與所述第一金屬板材件(112)和所述第二金屬板材件(112’ )大致相同的微結構。
14.如權利要求7所述的方法，其中，步驟(c)還包括使用激光(142)來形成來自于所述第一金屬板材件(112)和所述第二金屬板材組件(112’)的熔化的材料的焊池(144)，并且允許熔化的材料至少部分地凝固；并且步驟(d)還包括將所述附加材料提供至至少部分地凝固的熔化材料以在所述焊接接頭(148)形成時在其上形成保護性涂覆(154)。
15.一種焊接坯件組件(140)，包括: 第一金屬板材件(112)，其具有在沿第一邊緣區(qū)域(120)的涂覆材料層(118)中形成的第一焊接凹口(130)； 第二金屬板材件(112’)，其具有在沿第二邊緣區(qū)域(120’ )的涂覆材料層(118)中形成的第二焊接凹口(130’ );以及 焊接接頭(148)，其沿所述第一邊緣區(qū)域和第二邊緣區(qū)域?qū)⑺龅谝唤饘侔宀募退龅诙饘侔宀募B接在一起，并且所述焊接接頭(148)基本上不包括來自于所述第一金屬板材件和所述第二金屬板材件的涂覆材料層的成分，其中，所述焊接接頭被定位在至少部分地由所述第一焊接凹口和所述第二焊接凹口的表面限定的焊接區(qū)域(150)中。
【文檔編號】B23K9/235GK104395030SQ201380034771
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權日:2012年6月29日
【發(fā)明者】詹姆士·J·伊萬蓋麗斯塔, 邁克爾·泰恩克, 詹森·E·哈夫特, 杰克·A·埃特克斯, 詹姆士·W·沃爾瑟, 安東尼·M·帕潤特 申請人:夏伊洛工業(yè)公司