CN116372367A - 一种带有铝硅镀层拼焊板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种带有铝硅镀层拼焊板及其制备方法。本发明为基于铬‑镍‑锰三元合金化思路，焊接前不需要进行去除镀层或者通过开坡口减小铝硅镀层进入焊缝的总量，并采用常规激光进行填丝焊即可获得性能优异的铝硅镀层热成形钢焊接接头。目前已有的焊丝主要由奥氏体稳定元素构成，而本发明对焊丝成分体系进行了创新设计。采用非奥氏体稳定元素铬、镍、锰按一定比例复合的思路设计焊丝，并通过控制焊丝的铬镍当量比进而使得焊缝组织全马氏体化。本发明的目的是以低成本高效率的方式获得达到母材水平的焊接接头，对铝硅镀层钢激光焊接技术的发展具有重要意义。

Description

一种带有铝硅镀层拼焊板及其制备方法
技术领域
本发明属于金属材料领域，具体涉及一种带有铝硅镀层拼焊板及其制备方法。
背景技术
汽车用钢的高强化是汽车材料发展的必然趋势。但是，1000MPa级以上的高强度钢很难采用传统的冷冲压成形完成零部件制造，故热冲压成形技术应运而生。众所周知，热冲压成形是将钢板加热到900-950℃之间进行热变形和随模淬火获得预期形状的零部件。为避免热成形过程中钢板表面发生氧化和脱碳，往往在热成形钢表面预先涂镀30μm铝硅镀层，即铝硅镀层热成形钢。
近年来，将不同厚度或者不同强度的铝硅镀层热成形钢焊接在一起形成激光拼焊板得到了广泛的关注和应用，原因在于激光拼焊板可将合适的材料放在合适的位置，最大化的实现结构减重和轻量化。但是，工业应用和研究发现，铝硅镀层在激光焊接过程中会进入熔池导致焊缝无法获得全马氏体组织，而是存在一定量的铁素体导致焊缝发生了强度降低30％。
为解决铝硅镀层热热成形钢焊接的问题，工业界和学者尝试了诸多的办法，主要包括以下三种方法：
第一，焊前预先去除铝硅镀层。该方法虽然是目前工业化生产应用的主要技术之一(CN200780013854.1)，但是该方法需要在激光焊接前采用另外一台激光器预先去除铝硅镀层，显然该方法增加了制造的工序、设备，同时也延长了铝硅镀层拼焊板的制造效率。类似的，也有采用等离子烧蚀(CN201810223902.X)、高能电子束(CN201810581119.0)去除镀层的技术。伴随着汽车制造走向绿色化、低成本化，该方法不能很好的适应未来发展。
第二，通过优化焊接工艺来抑制铝对焊缝的不良影响。该方面学者主要通过焊前预处理将Al-Si层转变为Al-Fe合金层、或者通过脉冲激光来促进铝在熔池中的均匀分布(CN201910949005.1)、或者是通过激光束的摆动来对熔池进行搅拌进行促进铝的均匀分布、或者是通过控制激光焊接过程中的保护气来解决铝的不利问题(CN201180034151.3、CN201611036496.3)、或是双光束激光焊接(CN201810507547.9)。从上述方法来，焊前预处理仍然是在焊接前增加了工序，工艺较直接焊接更为繁琐、成本也会明显增加；采用脉冲激光进行焊接虽然能够对铝的分布有所帮助，但是此项技术(CN201910949005.1)是明确要求激光器是需要脉冲可调节的，显然对于激光器本身的要求更高，并且采用脉冲激光器将会影响到焊接速度，无法实现6m/min以上的高速焊接，不利于在工业化生产提高效率。而通过在保护气中加入适当的氧化性气氛来进行铝硅镀层焊接的最直接问题是在于氧除了会与铝反应，同时也会跟钢中的铁、锰、碳等有益元素发生反应，从而引起焊缝元素烧蚀甚至是焊缝出现凹陷，也就是说没有办法稳定控制焊缝性能和焊缝形貌。
第三，采用焊缝合金化来解决。CN201611247493.4专利中提出在激光焊接过程中在焊缝中预制镍箔或铬箔、或者是利用送丝机向焊缝添加镍丝或铬丝，并在焊接过程中采用氩气作为保护气，可以获得全马氏体组织的焊缝。该方法虽然可解决焊接接头强度的问题，但是该技术实施过程中需要使用高纯镍或铬(纯度达到90％-99.99％)，显然其焊缝合金化成本是非常高，此外采用预制金属箔的方式进行工业化生产是非常困难并且无法控制焊缝的成形质量。CN201810032131.6专利中提出一种用激光填丝焊工艺制造铝硅镀层热成形钢拼焊板的方法，但是在专利中并没有给出所用焊丝的具体成分设计思路和元素含量，只是提到需要添加所需要的元素。CN201911306466.3公开了一种用于激光焊接表面涂覆Al-Si涂层的热成形钢的焊剂和工艺，先将粘结剂(按质量百分比计(wt/％)为：二氧化硅(SiO2)15-20％，氧化锰(MnO)20-30％，氧化铁(FeO)10-15％，氟化钙(CaF2)5-10％，冰晶石(Na3AlF6)余量)涂覆在表面涂覆Al-Si涂层的热成形钢拼焊施焊处，然后再将焊剂粘附在焊接接头施焊处涂覆有粘结剂的表面进行施焊，焊接接头性能得到提高，但是该方法仍然是需要在焊接前增加涂覆过程、并且还行额外消耗粘结剂材料。CN201380001259.1也提到了通过填充焊丝来保证激光焊缝处在800-950℃不产生铁素体，其中焊丝明确要求必须包含碳或锰，填充焊丝碳含量比基材(铝硅镀层热成形钢)碳含量高0.1～0.8、锰比基材高1.5～7.0，也就是说该专利中是利用碳和锰来控制焊缝中铁素体的形成。CN201510165732.0中则要求激光填丝焊用的焊丝中0.6％-0.9％C、0.3％～0.9％Mn、1.6％～3.0％Ni、其余为铁，显然该专利中则将奥氏体化形成元素碳作为了控制焊缝中铁素体的形成的核心元素。CN201811424758中也提到所用焊丝中包含C、Mn、Ni和N多种奥氏体化元素。CN201810032131.6中指出焊丝中需要包含添加富奥氏体形成元素而贫铁素体形成元素。CN201680054858.3专利中用于铝硅镀层钢焊接用的焊丝其成分组成为0.5～1.5％C、0.5～2.0％Si、1.0-3.0％Mn、0.5％～2.0％Cr+Mo、1.0～4.0％Ni、其余为Fe和杂质。该方法虽然可以解决焊接接头强度的问题，但是该技术实施过程中需要在填充焊丝进行填丝焊之前需要借助加热装置对其预热至100℃，这增加了工业化生产中的困难与成本。CN202010191741.8专利中填充焊丝以Ni作为主要元素，可以获得全马氏体组织的焊缝。但是该工艺在装配环节中的板材间隙，板材厚度与焊丝直径需要严格按照专利所示公式匹配，焊接速度仅为1～2m/min，工艺繁琐且生产效率有待提高。分析来看，上述填丝焊的方法均存在实施过于复杂、焊丝主要依靠添加奥氏体形成元素来控制铁素体的形成。
上述专利中的焊丝多以增加奥氏体形成元素来控制焊缝组织，而以下两个公开资料中焊丝增加了铬和其他的合金元素。CN202210625063.0专利中用于铝硅镀层钢焊接用的焊丝成分组成为0.10～0.22％C，0.20％～0.50％Si，2.0％～3.5％Mn，3.0％～7.0％Ni，2.0％～3.0％Cr，0.020～0.030％Nb，余量为Fe和不可避免的杂质，但是该焊丝中刻意增加了Nb元素来起到细化晶粒和析出强化的作用，进而提高强度和韧性，当然也额外增加了成分控制的难度和冶炼的成本。近期，在LaserweldingoftailoredblanksmadeofAl-Si-coated22MnB5steelusingafillerwire andavariableenergydistributionlaseroptics(DOI：10.1007/s00170-023-10921-4)中提出采用可变能量分布激光光斑填丝焊接铝硅镀层钢的工艺，所用焊丝的成分为0.05％～0.4％C、0～3.0％Mn、0～2.0％Si、5％～12％Ni、4％～25％Cr、0～0.5％Mo、其余为铁。该焊丝中同样增加了合金元素钼来进行晶粒细化。
综上来看，采用激光填丝焊来实现铝硅镀层热成形钢直接焊接是非常有前景的焊接技术，但是核心是在于焊丝的成分体系设计，同时不应该在焊接前进行开坡口或者是预热等预处理，这将增加焊接成本降低生产效率。因此，仍需从实际工业化生产的便捷性、高效性、低成本性来考虑，设计新的焊丝成分体系并在常规的填丝焊设备及工艺下即可完成高质量焊接。
发明内容
本发明提出一种全新的焊丝成分体系(并非一味使用奥氏体形成元素如镍、锰、碳等，而是协同使用铁素体形成元素铬，通过控制铬镍当量来保证最终焊缝组织)、同时不需要在焊前对钢板进行预处理、并且在焊接过程中所用激光为普通激光器(无需增加额外的光学附件来调整光斑能量分布)、不需要使用保护气即可完成铝硅镀层拼焊板的制造。该方法与采用纯镍/纯铬的思路相比显著降低成本并提高焊缝可控性，与其他的焊丝设计理念相比不是一味强调增加奥氏体形成元素而减少铁素体形成元素，焊接工艺简单且更容易实施，具有更强的工业化生产的适应性和低成本特点。
为了解决上述存在的技术问题，本申请提供如下技术方案：本发明提供一种带有铝硅镀层拼焊板的制备方法，包括如下步骤：
S1：将具有铝硅镀层的热成形钢板进行净化处理后，间隔放置，使具有铝硅镀层的热成形钢板之间形成间隙；
S2：向所述间隙中激光焊接填充焊丝，得到所述带有铝硅镀层拼焊板；所述填充焊丝包括Fe、C、Mn、Cr、Ni和掺杂元素，所述掺杂元素为Si、Al、P、S和N中的一种或多种；
所述填充焊丝中，[C]+[Mn]+[Cr]+[Ni]＝12～45％，[C]≤0.5％，[Mn]≤3％，[Ni]＝7.5～25％，铬镍当量Creq/Nieq≤1.2；
其中，Creq＝1[Cr]+(1.3～1.8)[Si]+(5.3～5.8)[Al]+(0.10～0.15)[P]+(0.05～0.1)[S]，Nieq＝1[Ni]+(28～34)[C]+(27～31)[N]+(0.3～0.7)[Mn]；式中[Cr]、[Si]、[Al]、[P]、[S]、[Ni]、[C]、[N]和[Mn]为所述填充焊丝中各元素的质量分数。
由于焊缝组织的铬镍当量具体数值与焊缝中Al含量和焊丝稀释率有关，因此焊缝组织的铬镍当量数值会随工艺条件变化而波动。本申请采用填充焊丝中所含有的元素，建立符合本发明所述填充焊丝的铬镍当量判据，判据中元素前系数表示该元素增加铁素体/奥氏体稳定性的能力。
优选的，所述填充焊丝中，按质量分数计，Cr的含量为2～12％。
当涂层被混入焊接区域并且焊接区域的Al含量增加时，即使焊接区域在900～950℃的温度加热也无法确保完全的奥氏体结构，并且即使将焊接部在热冲压成形后淬火，焊接部仍具有铁素体与马氏体彼此并存的结构而非具有完全的马氏体结构。出于该原因，引起焊接部强度的变差。
焊缝中C元素增加使得焊缝组织屈服点、硬度和抗拉强度升高，作为奥氏体稳定元素有效抑制铁素体形成，扩大奥氏体相区，降低Ac3(铁碳合金的Ac3线，一般是从727到912℃之间)温度。当焊丝中C元素含量过多时，焊丝在生产过程中易出现断丝现象，不利于大批量生产，同时C元素含量过高也易引发焊缝脆化，因此C元素含量设定不超过0.5wt％。
Mn元素通过固溶于铁素体和奥氏体起到固溶强化效果。作为奥氏体稳定元素，Mn元素能够扩大奥氏体相区，提高奥氏体组织稳定性抑制铁素体形成使温度Ac3降低。Mn元素能够强烈降低马氏体转变温度，强烈增加钢的淬透性。提高焊缝的硬度和强度同时不影响其延展性，不明显降低韧性。Mn元素含量过高易造成焊缝成分偏析，同时易导致奥氏体稳定性过高而被保留室温焊缝组织中。因此不适合大量加入焊缝组织，成分范围设定为不超过3wt％。
Ni元素能够和Fe无限固溶，具有强烈的扩大奥氏体相区、降低马氏体转变温度、降低Ac3温度的作用。Ni元素能够提高焊缝的淬透性、焊缝强度与疲劳性能、耐大气腐蚀能力并改善焊缝韧性与塑性。根据实验结果表明，考虑到焊接参数与稀释率的变化，当焊丝中Ni含量低于7.5wt％时，在高速焊接条件下焊缝中铁素体无法完全被抑制，焊缝无法获得全马氏体组织；当焊丝中Ni含量高于25wt％，奥氏体稳定性过高，焊缝中有残余奥氏体保留到室温组织中，降低焊缝力学性能，因此Ni含量设定为不超过25wt％。
填充焊丝包含C，Mn和Ni作为奥氏体稳定元素，抑制焊接区域铁素体析出，扩大奥氏体相区，致使焊接区域在900～950℃加热保温确保获得完全的奥氏体结构，并且在热冲压成形后淬火，焊缝区域具有完全的马氏体结构。同时，C，Mn和Ni有助于提高焊缝区域的硬度，强度。在本发明所述成分范围内，焊缝区域仍具有良好的塑性。
填充焊丝包含Cr合金元素，即使根据其他学者的大量研究显示，Cr为铁素体稳定元素，将Cr添加进入焊缝区域会促进铁素体的析出，不利于获得完全的马氏体结构。但是Cr元素能够提高焊缝淬透性、焊缝硬度与强度、抗氧化性能、高温抗氧化性能、耐氧化性介质腐蚀作用同时降低Ac3温度(铁碳合金的Ac3线，一般是从727到912℃之间)，有效促进焊接区域获得完全的马氏体结构使焊缝经淬火后具有良好的综合力学性能。Cr可以在一定程度上代替Ni的作用，减少焊丝中Ni含量，降低焊丝生产成本。
其中经过设计生产焊丝进行大量实验统计数据得，当焊丝的铬镍当量比值小于1.20时，焊缝组织为全马氏体组织。
根据实验结果与模拟结果显示，当Cr元素与Ni元素在一定比例内混合使用时，焊接区域的各项材料性能不会出现明显的变化，同时焊接区域在900～950℃温度热冲压成形后淬火时，Cr元素能够有效抑制次生铁素体的析出，降低Ac3温度，同时大幅降低焊丝生产成本。
(1)Cr对Ni的替代作用
如图3和图5至图9所示为焊缝平衡相图与淬火相图，当焊缝中Ni的含量为2.5wt％时，Ac3温度为949℃(＜950℃)，符合要求；在950℃淬火条件下，模拟结果显示仍有1wt％铁素体残留。当Ni含量下调为2wt％时，通过对比可知，当不加入Cr含量时，Ac3温度突破950℃，淬火条件下铁素体含量高达7.8wt％；当加入2wt％Cr时，Ac3温度重新降至950℃以下，淬火条件下获得全马氏体组织。这意味着在焊缝组织中加入2wt％的Cr同时降低0.5wt％的Ni，焊缝组织的平衡凝固路径与组织未发生改变，同时Ac3温度降低，在淬火条件下更易获得全马氏体组织。
(2)Cr含量应随Ni含量而变化
以焊缝组织Ni含量为2wt％为例，如图3和图5至图9所示，此时焊缝组织的Ac3温度高于950℃，且淬火条件下仍有7.8wt％铁素体残留。此时，当填充焊丝中Cr含量低于5wt％时，铁素体残留无法完全消除，在淬火条件下无法确保获得全马氏体组织。当Cr含量较高时，焊缝组织铁素体稳定性升高，奥氏体相区缩小，同样不利于焊缝组织获得全马氏体组织。因此对于任意给定的Ni含量，Cr含量与Ni含量的比值存在一个确定的范围，只有在这个范围内，才能保证焊缝组织为全马氏体。
然而在本发明所述焊丝与母材中，影响铁素体与奥氏体稳定性的元素不仅仅只有Cr元素与Ni元素，因此单一的以Cr与Ni的含量比值作为判据是不可行的。因此采用铬镍当量的比值作为判据。铬当量Creq的数值能够表示组织中各合金元素形成铁素体组织的能力，镍当量Nieq数值能够表示组织中各合金元素形成奥氏体组织的能力。判据中元素前系数表示该元素增加铁素体/奥氏体稳定性的能力。
优选的，所述净化处理的方法为使用丙酮或乙醇对所述具有铝硅镀层的热成形钢板的表面进行过油污清洗后冷却风干。
优选的，所述填充焊丝的直径大于间隙的宽度。
优选的，所述步骤S2中，激光焊接填充焊丝采用填丝焊送丝装置进行送丝，送丝的速度为1～10m/min。
优选的，所述步骤S2中，填充焊丝采用的激光器对热成形钢板的对接处进行照射。
优选的，所述步骤S2中，激光焊接的功率为500～6000W，扫描速度为1～10m/min。
优选的，所述步骤S2中，激光焊接的激光光斑直径为0.03～2.00mm。
优选的，所述步骤S2中，在大气环境下焊接，无需保护气氛。
本发明还提供一种上述制备方法制备得到的带有铝硅镀层拼焊板，该带有铝硅镀层拼焊板上的焊接接头的显微组织结构为板条马氏体。
本发明还提供一种带有铝硅镀层拼焊板焊接质量的判断方法，包括如下步骤：对焊接时焊丝中Cr、Si、Al、P、S、Ni、C、N和Mn的成分进行检测，计算所述焊丝的铬镍当量Creq/Nieq；其中，Creq＝1[Cr]+(1.3～1.8)[Si]+(5.3～5.8)[Al]+(0.10～0.15)[P]+(0.05～0.1)[S]，Nieq＝1[Ni]+(28～34)[C]+(27～31)[N]+(0.3～0.7)[Mn]，[Cr]、[Si]、[Al]、[P]、[S]、[Ni]、[C]、[N]和[Mn]分别为所述填充焊丝中Cr、Si、Al、P、S、Ni、C、N和Mn的质量分数；若[C]+[Mn]+[Cr]+[Ni]＝12～45％，[C]≤0.5％，[Mn]≤3％，[Ni]＝7.5～25％且铬镍当量Creq/Nieq≤1.2时，带有铝硅镀层拼焊板的焊接质量合格；否则，带有铝硅镀层拼焊板的焊接质量不合格。
本发明为基于铬镍合金化思路，采用激光填丝焊技术制备铝硅镀层22MnB5焊接接头。目前已有的焊丝由主要由奥氏体稳定元素构成。本发明对焊丝成分体系进行了创新。采用非奥氏体稳定元素铬与镍按一定比例复合的思路设计焊丝。本发明的目的是以低成本高效率的方式获得达到母材水平的焊接接头。这对铝硅镀层钢激光焊接技术的发展具有重要意义。
本发明中，热成形钢是一种超高强度钢，因具有优良的综合力学性能被广泛应用于车身A柱、B柱及前后保险杠等结构件制造中。22MnB5钢作为一种典型的热成形钢，在上述结构件生产过程中需要进行热冲压并淬火，以大幅提高结构件强度及硬度。由于22MnB5钢在热冲压过程中易发生表面氧化和脱碳现象，通常需在其表面涂覆铝硅镀层。为了保证上述结构件具有优异的碰撞性能和安全性能，需预先使用激光焊接技术将不同强度级别或等强度级别不同厚度的钢板连接在一起，而后进行热冲压以获得上述结构件。激光填丝焊在保持激光焊固有优点，如高能量密度、变形小、高焊接效率等，还可以降低对接焊时的间隙裕度，减少焊接缺陷，且可对焊缝组织性能进行调控。同时在焊接前无需进行去除镀层处理，可实现铝硅镀层钢带镀层直接焊接，工序简单。
针对铝硅镀层钢焊接中存在的问题，目前使用的焊接方法是安塞洛米塔尔公司申请的专利，先采用激光消融去除铝硅镀层之后再进行焊接。这种方法在拼焊板生产过程中增加了一道镀层消融工艺且消融速度低于焊接速度，因此设备投入成本上升，生产效率降低，生产成本增加；镀层消融过程中还产生了较多的粉尘，需要集中收集和处理，同时增加了生产辅助成本。且根据安塞洛米塔尔公司的专利(专利号：CN101426612B)显示，去除镀层后焊接接头抗拉强度大于等于1450MPa，水平与母材水平相近；而采用本发明所述填充焊丝进行焊接时，由于焊丝中合金元素的固溶强化作用，焊接接头强度大于母材水平。
最近的文献中提出采用预先加工坡口的可变能量分布激光光斑填丝焊接铝硅镀层钢工艺([1]CovielloD,JanaVDH,RulloL,etal.LaserweldingoftailoredblanksmadeofAl-Si-coated22MnB5steelusingafillerwireandavariableenergydistributionlaseroptics[J].2023.)，本发明相比存在如下改进：第一，对比文件中坡口角度为固定的9°，这导致在实际工业生产中很难精确控制且工艺繁琐，而本发明不需要预先开坡口；第二，对比文件中的填丝焊所用激光不是普通的激光，而是特殊的可变能量分布的激光光斑，该激光器属于半导体激光器，其价格相较于光纤激光器更高，对于激光器的要求更为复杂，需要定制新的激光元器件，本发明只需要采用普通的光纤激光器即可，价格可降低1倍以上；第三，对比文件中所使用的开坡口的激光器与后续填丝焊使用的激光器并不相同，因此相当于需要两台激光器，本发明只需要一台激光器；第四，对比文件中的焊丝中含有贵价合金元素钼，而本发明未使用。
本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：
与现有技术相比，本发明提供了一种制造带有铝硅镀层拼焊板的方法。利用填充焊丝的激光将铝硅镀层热成形钢进行拼焊，无需在焊前去除热成形钢板的铝硅镀层，也不需要在焊前开坡口减小镀层进入量，只需要采用具有一定比例的含铬镍焊丝，调整合适的激光参数，使焊丝中的合金元素在高温中熔化进入焊接熔池中，改变液态混合金属原有冶金反应，形成奥氏体结构，抑制铁素体或者脆性铁铝金属间化合物形成，减少铝元素对奥氏体结构的影响，获得马氏体组织，提高焊缝力学性能，同时大大提高生产效率，降低成本。
附图说明
图1为拉伸实验结果图。
图2为焊接接头力学性能测试图。
图3为焊缝平衡相图与淬火相图Ⅰ。
图4为不同铬镍当量的填充焊丝焊接后的焊缝拉伸断裂测试图。
图5为焊缝平衡相图与淬火相图Ⅱ。
图6为焊缝平衡相图与淬火相图Ⅲ。
图7为焊缝平衡相图与淬火相图Ⅳ。
图8为焊缝平衡相图与淬火相图Ⅴ。
图9为焊缝平衡相图与淬火相图Ⅵ。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
下列实施例中，填充焊丝铬镍当量Creq/Nieq按照，Creq＝1[Cr]+1.3[Si]+5.7[Al]+0.13[P]+0.08[S]，Nieq＝1[Ni]+31[C]+31[N]+0.6[Mn]；计算；式中[Cr]、[Si]、[Al]、[P]、[S]、[Ni]、[C]、[N]和[Mn]为该填充焊丝中各元素的质量分数。
实施例1
S1、取两块具有铝硅镀层的相同或不同厚度，强度的热成形钢板，使用无水乙醇对两块具有铝硅镀层的热成形钢板表面进行过油污清洗，冷却风干后准备焊接夹具，待备用；
S2、将步骤S1中的经过净化处理的两块热成形钢板对接放置于工作台上并用焊接夹具固定，两块热成形钢板之间存在间隙；
S3、选择填丝焊送丝装置，并设定填充焊丝成分与送丝机加工参数；送丝速度为2m/min。
填充焊丝包含0.45wt％的C，2wt％的Cr，15wt％的Ni，0.8wt％Mn；
该填充焊丝的铬镍当量Creq/Nieq的值为0.15；
S4、选择激光器，并设定激光器加工参数，激光功率4000W，激光扫描速度3m/min,激光光斑直径0.03mm；
S5、采用步骤S4中的激光器照射步骤S3中的焊丝以及两块热成形钢板的对接处，使对接处和焊丝熔化、凝固及冷却形成高质量的焊缝，完成两块热成形钢板的拼接。
实施例2
S1、取两块具有铝硅镀层的相同或不同厚度，强度的热成形钢板，使用无水乙醇对两块具有铝硅镀层的热成形钢板表面进行过油污清洗，冷却风干后准备焊接夹具，待备用；
S2、将步骤S1中的经过净化处理的两块热成形钢板对接放置于工作台上并用焊接夹具固定，两块热成形钢板之间存在间隙；
S3、选择填丝焊送丝装置，并设定填充焊丝成分与送丝机加工参数；送丝速度为2m/min。
填充焊丝包含0.15wt％的C，5wt％的Cr，10wt％的Ni，0.8wt％的Mn；
该填充焊丝的铬镍当量Creq/Nieq的值为0.41；
S4、选择激光器，并设定激光器加工参数，激光功率4000W，激光扫描速度3m/min，激光光斑直径0.03mm；
S5、采用步骤S4中的激光器照射步骤S3中的焊丝以及两块热成形钢板的对接处，使对接处和焊丝熔化、凝固及冷却形成高质量的焊缝，完成两块热成形钢板的拼接。
实施例3
S1、取两块具有铝硅镀层的相同或不同厚度，强度的热成形钢板，使用无水乙醇对两块具有铝硅镀层的热成形钢板表面进行过油污清洗，冷却风干后准备焊接夹具，待备用；
S2、将步骤S1中的经过净化处理的两块热成形钢板对接放置于工作台上并用焊接夹具固定，两块热成形钢板之间存在间隙；
S3、选择填丝焊送丝装置，并设定填充焊丝成分与送丝机加工参数；送丝速度为2m/min。
填充焊丝包含0.15wt％的C，12wt％的Cr，10wt％的Ni，1.5wt％的Mn；
该填充焊丝的铬镍当量Creq/Nieq的值为0.99；
S4、选择激光器，并设定激光器加工参数，激光功率4000W，激光扫描速度3m/min,激光光斑直径0.03mm；
S5、采用步骤S4中的激光器照射步骤S3中的焊丝以及两块热成形钢板的对接处，使对接处和焊丝熔化、凝固及冷却形成高质量的焊缝，完成两块热成形钢板的拼接。
实施例4
S1、取两块具有铝硅镀层的相同或不同厚度，强度的热成形钢板，使用无水乙醇对两块具有铝硅镀层的热成形钢板表面进行过油污清洗，冷却风干后准备焊接夹具，待备用；
S2、将步骤S1中的经过净化处理的两块热成形钢板对接放置于工作台上并用焊接夹具固定，两块热成形钢板之间存在间隙；
S3、选择填丝焊送丝装置，并设定填充焊丝成分与送丝机加工参数；送丝速度为2m/min。
填充焊丝包含0.15wt％的C，16wt％的Cr，10wt％的Ni，1.5wt％的Mn；
该填充焊丝的铬镍当量Creq/Nieq的值为1.19；
S4、选择激光器，并设定激光器加工参数，激光功率4000W，激光扫描速度3m/min，激光光斑直径0.03mm；
S5、采用步骤S4中的激光器照射步骤S3中的焊丝以及两块热成形钢板的对接处，使对接处和焊丝熔化、凝固及冷却形成高质量的焊缝，完成两块热成形钢板的拼接。
实施例5
S1、取两块具有铝硅镀层的相同或不同厚度，强度的热成形钢板，使用无水乙醇对两块具有铝硅镀层的热成形钢板表面进行过油污清洗，冷却风干后准备焊接夹具，待备用；
S2、将步骤S1中的经过净化处理的两块热成形钢板对接放置于工作台上并用焊接夹具固定，两块热成形钢板之间存在间隙；
S3、选择填丝焊送丝装置，并设定填充焊丝成分与送丝机加工参数；送丝速度为2m/min。
填充焊丝包含0.15wt％的C，15wt％的Cr，7.5wt％的Ni，0.8wt％的Mn；
该填充焊丝的铬镍当量Creq/Nieq的值为1.44；
S4、选择激光器，并设定激光器加工参数，激光功率4000W，激光扫描速度3m/min，激光光斑直径0.03mm；
S5、采用步骤S4中的激光器照射步骤S3中的焊丝以及两块热成形钢板的对接处，使对接处和焊丝熔化、凝固及冷却形成高质量的焊缝，完成两块热成形钢板的拼接。
实施例6
S1、取两块具有铝硅镀层的相同或不同厚度，强度的热成形钢板，使用无水乙醇对两块具有铝硅镀层的热成形钢板表面进行过油污清洗，冷却风干后准备焊接夹具，待备用；
S2、将步骤S1中的经过净化处理的两块热成形钢板对接放置于工作台上并用焊接夹具固定，两块热成形钢板之间存在间隙；
S3、选择填丝焊送丝装置，并设定填充焊丝成分与送丝机加工参数；送丝速度为2m/min。
填充焊丝包含0.15wt％的C，15wt％的Cr，5wt％的Ni，0.8wt％的Mn；
该填充焊丝的铬镍当量Creq/Nieq的值为1.79；
S4、选择激光器，并设定激光器加工参数，激光功率4000W，激光扫描速度3m/min,激光光斑直径0.03mm；
S5、采用步骤S4中的激光器照射步骤S3中的焊丝以及两块热成形钢板的对接处，使对接处和焊丝熔化、凝固及冷却形成高质量的焊缝，完成两块热成形钢板的拼接。
效果评价
如图4所示，a-d为实施例1-4，e和f为实施例5和6，作为对比例。
经过铝硅镀层热成形钢激光填丝焊直接带镀层焊接实验(焊接功率500-6000W；焊接速度1-10m/min，送丝速度1-10m/min，大气环境焊接，无预热处理，无坡口)可得，当采用本发明所述铬镍当量Creq/Nieq范围(小于或等于1.2)填充焊丝进行焊接时，焊缝抗拉强度均达到母材水平(1500MPa以上)，且拉伸断裂位置均位于母材(图4中的a-d)；当填充焊丝的铬镍当量Creq/Nieq超出本发明所述范围(大于1.2)时，焊缝拉伸断裂位置均位于焊缝(图4中的e和f)。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种带有铝硅镀层拼焊板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将具有铝硅镀层的热成形钢板进行净化处理后，间隔放置，使具有铝硅镀层的热成形钢板之间形成间隙；
S2：向所述间隙中激光焊接填充焊丝，得到所述带有铝硅镀层拼焊板；所述填充焊丝包括Fe、C、Mn、Cr、Ni和掺杂元素，所述掺杂元素为Si、Al、P、S和N中的一种或多种；
所述填充焊丝中，[C]+[Mn]+[Cr]+[Ni]＝12～45％，[C]≤0.5％，[Mn]≤3％，[Ni]＝7.5～25％；
铬镍当量Creq/Nieq≤1.2；
其中，Creq＝1[Cr]+(1.3～1.8)[Si]+(5.3～5.8)[Al]+(0.10～0.15)[P]+(0.05～0.1)[S]，Nieq＝1[Ni]+(28～34)[C]+(27～31)[N]+(0.3～0.7)[Mn]；式中[Cr]、[Si]、[Al]、[P]、[S]、[Ni]、[C]、[N]和[Mn]分别为所述填充焊丝中Cr、Si、Al、P、S、Ni、C、N和Mn的质量分数。
2.如权利要求1所述的带有铝硅镀层拼焊板的制备方法，其特征在于，所述净化处理的方法为使用丙酮或乙醇对所述具有铝硅镀层的热成形钢板的表面进行油污清洗后冷却风干。
3.如权利要求1所述的带有铝硅镀层拼焊板的制备方法，其特征在于，所述填充焊丝的直径大于间隙的宽度。
4.如权利要求1所述的带有铝硅镀层拼焊板的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，激光焊接填充焊丝采用填丝焊送丝装置进行送丝。
5.如权利要求4所述的带有铝硅镀层拼焊板的制备方法，其特征在于，所述送丝的速度为1～10m/min。
6.如权利要求1所述的带有铝硅镀层拼焊板的制备方法，其特征在于，所述填充焊丝中，按质量分数计，C、Mn、Cr和Ni的总量为15～45％。
7.如权利要求1所述的带有铝硅镀层拼焊板的制备方法，其特征在于，所述填充焊丝中，按质量分数计，Cr的含量为2～12％。
8.如权利要求1所述的带有铝硅镀层拼焊板的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，激光焊接的功率为500～6000W，扫描速度为1～10m/min，激光焊接的激光光斑直径为0.03～2.00mm。
9.一种权利要求1-8中任一项所述制备方法制备得到的带有铝硅镀层拼焊板。
10.一种带有铝硅镀层拼焊板焊接质量的判断方法，其特征在于，包括如下步骤：对焊接时焊丝中Cr、Si、Al、P、S、Ni、C、N和Mn的成分进行检测，计算所述焊丝的铬镍当量Creq/Nieq；其中，Creq＝1[Cr]+(1.3～1.8)[Si]+(5.3～5.8)[Al]+(0.10～0.15)[P]+(0.05～0.1)[S]，Nieq＝1[Ni]+(28～34)[C]+(27～31)[N]+(0.3～0.7)[Mn]，[Cr]、[Si]、[Al]、[P]、[S]、[Ni]、[C]、[N]和[Mn]分别为所述填充焊丝中Cr、Si、Al、P、S、Ni、C、N和Mn的质量分数；若[C]+[Mn]+[Cr]+[Ni]＝12～45％，[C]≤0.5％，[Mn]≤3％，[Ni]＝7.5～25％且铬镍当量Creq/Nieq≤1.2时，带有铝硅镀层拼焊板的焊接质量合格；否则，带有铝硅镀层拼焊板的焊接质量不合格。
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