本發(fā)明屬于金屬材料加工，尤其涉及一種抑制焊縫富鋁相形成的激光焊接方法。

背景技術(shù)：

1、鋁硅鍍層熱成形鋼由于具有較高的強(qiáng)度，高溫成形性和抗氧化性，廣泛應(yīng)用于汽車安全結(jié)構(gòu)件的制造領(lǐng)域，如汽車門環(huán)、防撞梁等部件。該鋼在激光拼焊過程中存在一個重要問題是，激光焊接后焊縫強(qiáng)度低，無法滿足接頭強(qiáng)度要求。其原因為鋼板表面的鋁硅鍍層在激光焊接過程中進(jìn)入焊縫中，在焊縫中形成富鋁相組織，富鋁相組織在鋼板熱成形過程中不進(jìn)行相變，熱成形后依然保留在焊縫中，造成焊縫強(qiáng)度下降，無法滿足焊接要求。

2、為了改善焊接接頭性能低的問題，發(fā)明專利cn108472767b《具有通過傾斜激光束去除涂層的用于制造預(yù)涂覆金屬板的方法及相應(yīng)的金屬板》通過將鋼板表面的鍍層部分去除工藝，實現(xiàn)了鍍層鋼板的激光焊接。發(fā)明專利cn106334875a《一種帶鋁或者鋁合金鍍層的鋼制焊接部件及其制造方法》，通過將鋼板表面鍍層全部去除，鍍層加工成一定夾角的方案，實現(xiàn)鋼板的焊接。但是由于鋼板表面鍍層厚度僅為微米級，去除鍍層工藝較為復(fù)雜，需要專業(yè)的設(shè)備精確操作。因此，焊接件制造工藝復(fù)雜，操作困難，焊接成本高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決焊縫富鋁相導(dǎo)致焊縫強(qiáng)度下降的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供了一種抑制焊縫富鋁相形成的激光焊接方法，本發(fā)明通過激光填絲焊方式，向焊縫中添加焊絲，一方面，焊絲中的合金元素可以抑制焊縫金屬形成富鋁相。另一方面，焊絲進(jìn)入焊縫中，增加了焊縫金屬的體積，優(yōu)化焊縫金屬的成分分布，降低了有害元素鋁的富集，對焊縫合金元素均勻化和焊縫中有害元素鋁的含量有稀釋作用，弱化了焊縫中鋁元素富集，從而避免了富鋁相的產(chǎn)生，實現(xiàn)了鍍層鋼板焊接后接頭強(qiáng)度大于母材強(qiáng)度，焊接接頭熱成形后，焊縫為完全馬氏體組織。

2、本發(fā)明目的是通過以下方式實現(xiàn)：

3、本發(fā)明提供一種抑制焊縫富鋁相形成的激光焊接方法，包括如下步驟：

4、(1)將兩塊鋼板的焊接邊對接后固定，進(jìn)行激光填絲焊接，去除焊縫表面的余高，得到焊接板；

5、(2)將步驟(1)得到的焊接板于900～960℃的加熱爐中保溫3～10min，取出焊接板立即淬火，淬火后鋼板和焊縫均形成馬氏體組織。

6、基于上述技術(shù)方案，進(jìn)一步地，步驟(1)所述鋼板包括鍍鋁熱成形鋼和鍍鋁硅熱成形鋼，單面鍍層重量≤90g/m2。

7、基于上述技術(shù)方案，進(jìn)一步地，步驟(1)中所述的兩塊鋼板的下表面位于同一個平面上。

8、基于上述技術(shù)方案，進(jìn)一步地，步驟(1)中所述的兩塊鋼板的拼接間隙為0～0.4mm。

9、基于上述技術(shù)方案，進(jìn)一步地，步驟(1)中所述的激光填絲焊接的激光功率為1～10kw，離焦量為-2～2mm，焊接速度為0.01～0.20m/s，焊絲直徑為0.8～1.2mm，送絲方式為前送絲，焊絲與待焊接鋼板之間的夾角為30°～60°，保護(hù)氣體為惰性氣體。

10、基于上述技術(shù)方案，進(jìn)一步地，添加焊絲速度≥0.7*焊接速度，此設(shè)計的目的是為了保證有足夠的焊絲進(jìn)入到焊縫中，通過焊絲中的合金元素調(diào)節(jié)焊縫金屬成分，焊絲的加入可增加焊縫體積，稀釋焊縫中不利元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而實現(xiàn)焊縫合金元素的調(diào)控，獲得高品質(zhì)的焊接接頭。

11、基于上述技術(shù)方案，進(jìn)一步地，步驟(1)中焊絲成分及重量百分比為：c：0.01％～0.30％，si：0.1％～2.6％，mn：1.0％～2.0％，cr：1.0％～4.0％，ni：0.3％～7％，mo≤5.0％，b：0～0.005％，al≤2.0％，cu：0.01％～2.0％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

12、本發(fā)明焊絲金屬成分設(shè)計思路如下：

13、c：是提高焊縫強(qiáng)度、擴(kuò)大焊縫奧氏體相區(qū)和增加焊縫金屬淬透性的重要元素，c含量越高焊縫的強(qiáng)度越高，有利于提高焊縫強(qiáng)度，避免焊縫中出現(xiàn)富鋁相；而過高的c含量會增加焊縫脆性及冷裂敏感性，因此焊絲中c含量控制在0.01％～0.30％。

14、si、mn：是既可以提高焊縫強(qiáng)度又可以起到脫氧的作用，其含量為鋼板中的si、mn元素和焊絲中的si、mn進(jìn)入焊縫；其功能主要是鋼板冶煉脫氧、脫渣及改善焊絲的焊接工藝性，本發(fā)明焊絲中si含量控制在0.1％～2.6％之間，mn含量控制在1.0％～2.0％之間。

15、cr、mo：是能增加焊縫的淬透性，提高焊縫強(qiáng)度、抑制焊縫出現(xiàn)富鋁相的重要元素，兩個元素含量越高，提高焊縫強(qiáng)度和抑制焊縫中富鋁相的作用越顯著，但是，該兩個元素主要是通過焊絲進(jìn)入焊縫中，焊縫中cr、mo含量越高，焊絲中的添加量越多，對于焊絲的生產(chǎn)制造不利，同時增加焊絲的成本；焊絲中cr含量低于2.0％抑制焊縫富鋁相效果不顯著，綜合考慮cr的含量控制在cr：1.0％～4.0％，mo≤5.0％。

16、ni：形成和穩(wěn)定奧氏體的元素，可擴(kuò)大奧氏體相區(qū)，抑制焊縫出現(xiàn)富鋁相的重要元素，與鉻、鉬等元素配合使用，提高焊縫塑性和韌性，可增加焊縫的抗腐蝕能力；綜合考慮本發(fā)明焊絲ni：0.3％～7％。

17、b：是強(qiáng)烈提高鋼的淬透性元素和抑制焊縫富鋁相形成的重要元素，焊縫中微量的b即可明顯抑制富鋁相形成的效果，同時該元素具有強(qiáng)烈的淬透性，可促進(jìn)焊縫組織向馬氏體區(qū)轉(zhuǎn)變，形成馬氏體組織。

18、al：是促進(jìn)鐵素體形成元素，其含量提高會促進(jìn)高溫鐵素體形成，降低焊縫性能，因此al含量越低越好。

19、cu：在焊接熔池中與al、fe形成化合物，促進(jìn)高鋁相分散避免團(tuán)聚，由于cu的合金相是脆性相，其含量過高將提高焊縫脆性，影響焊縫性能。

20、基于上述技術(shù)方案，進(jìn)一步地，焊絲成分及重量百分比為：c：0.01％～0.30％，si：0.1％～2.6％，mn：1.0％～2.0％，cr：2.0％～4.0％，ni：0.3％～5％，mo≤1.0％，b：0～0.005％，al≤2.0％，cu：0.01％～2.0％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

21、基于上述技術(shù)方案，進(jìn)一步地，步驟(1)去除焊縫表面的余高的方式包括使用刮刀去除、打磨去除、銑刀銑除。

22、基于上述技術(shù)方案，進(jìn)一步地，經(jīng)去除后的焊縫表面高度不低于鋼板表面，且不大于鋼板厚的0.2倍。

23、基于上述技術(shù)方案，進(jìn)一步地，步驟(2)中淬火的降溫速度≥20℃/s。

24、基于上述技術(shù)方案，進(jìn)一步地，步驟(2)得到的焊接板的焊縫強(qiáng)度≥1500mpa。

25、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有的有益效果如下：

26、1、本發(fā)明采用激光填絲焊接工藝，同時優(yōu)化了焊縫成分，降低了不利合金在焊縫中的質(zhì)量百分含量，實現(xiàn)了鋁硅鍍層熱成形鋼不去除鍍層直接進(jìn)行焊接，避免了在焊縫中形成富鋁相組織導(dǎo)致焊縫強(qiáng)度下降，通過刮刀去除焊縫表面余高，確保了焊縫結(jié)構(gòu)尺寸，淬火后焊接接頭拉伸檢測斷裂位置在母材上，強(qiáng)度不低于1500mpa。

27、2、本發(fā)明焊接工藝簡單，易于操作，適合批量化生產(chǎn)應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種抑制焊縫富鋁相形成的激光焊接方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，步驟(1)所述鋼板包括鍍鋁熱成形鋼和鍍鋁硅熱成形鋼，單面鍍層重量≤90g/m2。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，步驟(1)中所述的兩塊鋼板的下表面位于同一個平面上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，步驟(1)中所述的兩塊鋼板的拼接間隙為0～0.4mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，步驟(1)去除焊縫表面的余高的方式包括使用刮刀去除、打磨去除、銑刀銑除。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光焊接方法，其特征在于，經(jīng)去除后的焊縫表面高度不低于鋼板表面，且不大于鋼板厚的0.2倍。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，步驟(2)得到的焊接板的焊縫強(qiáng)度≥1500mpa。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種抑制焊縫富鋁相形成的激光焊接方法，屬于金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明首先將兩塊鋼板的焊接邊對接后固定，進(jìn)行激光填絲焊接，去除焊縫表面的余高，得到焊接板，然后將焊接板于900～960℃的加熱爐中保溫3～10min，取出焊接板立即淬火，淬火后鋼板和焊縫均形成馬氏體組織。本發(fā)明通過激光填絲焊方式，向焊縫中添加焊絲，優(yōu)化焊縫金屬的成分，獲得無富鋁相焊縫組織，同時焊絲進(jìn)入焊縫中增加了焊縫金屬的體積和重量，進(jìn)一步減少了鋁合金在焊縫金屬中的質(zhì)量百分含量，弱化了焊縫富鋁相的產(chǎn)生，實現(xiàn)了鍍層鋼板焊接后接頭強(qiáng)度大于母材強(qiáng)度，焊接接頭熱成形后，焊縫為完全馬氏體組織，焊縫強(qiáng)度≥1500MPa。

技術(shù)研發(fā)人員：呂冬,曹政,蘆延鵬,徐鑫,郝志強(qiáng),丁庶煒,劉文博,李春林,梁笑,劉仁東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鞍鋼股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19