拼焊板及其制造方法、以及使用拼焊板的熱沖壓部件的制作方法
【專利摘要】公開了一種拼焊板及其制造方法。通過將不同材料或厚度的板元件連接在一起來制造拼焊板，由此消除了焊接區(qū)域中的質(zhì)量問題。一種利用填充焊絲通過將對由具有不同強度或厚度的涂層鋼板制成的板元件進行激光焊接形成的拼焊板進行熱沖壓而制造的熱沖壓部件，其中激光焊接區(qū)域具有馬氏體結(jié)構(gòu)。
【專利說明】拼焊板及其制造方法、以及使用拼焊板的熱沖壓部件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過連接不同材料或厚度的板來制造的拼焊板、拼焊板的制造方法、以及利用拼焊板的熱沖壓部分部件。更具體地說，本發(fā)明涉及一種能夠防止在焊接區(qū)域中發(fā)生質(zhì)量問題的拼焊板、其制造方法、以及利用拼焊板的熱沖壓部件。
【背景技術(shù)】
[0002]車輛的相應(yīng)部分根據(jù)其功能利用具有不同強度的多個部件。例如，當(dāng)碰撞時用于吸收沖擊的車輛部分可以利用具有相對低強度的部件，并且要求保持其形狀以便確保用于乘客的生存空間的車輛部分可以利用具有相對高強度的部件。
[0003]當(dāng)車輛的減震部分具有高強度時，在碰撞時減震部分將沖擊轉(zhuǎn)移到其它部分而不是適當(dāng)?shù)匚諞_擊，由此乘客與其它車輛部分可以暴露到過度沖擊。
[0004]為了實現(xiàn)在車輛領(lǐng)域中對于重量與成本減小的持續(xù)需求，單個部件根據(jù)其節(jié)段(sections)而要求具有不同的強度。
[0005]即，部件的一些節(jié)段要求具有相對高的強度以保護乘客，而部件的其它節(jié)段要求具有相對低的強度以便沖擊吸收。
[0006]此部件的一個實例包括車輛的中立柱(B-pillar)。 [0007]圖1是車輛的底盤與中立柱的放大立體圖。
[0008]在某一汽車中，中立柱I布置在前門與后門之間并且將底盤的底面連接到頂部。
[0009]在中立柱I中，要求上部Ia具有比其下部Ib更高的抗張強度。根據(jù)設(shè)置為整體部件的中立柱的節(jié)段而提供不同強度的原因是因為在整體部件中存在兩個節(jié)段，即當(dāng)碰撞時需要保持其形狀的結(jié)構(gòu)節(jié)段(例如，當(dāng)車輛傾覆時要求支撐車輛頂部的上部)以及需要碰撞時吸收震動的減震節(jié)段(例如，與其它車輛具有較高側(cè)面碰撞可能性的下部)。
[0010]即，中立柱I的上部Ia需要高的強度，因為當(dāng)車輛碰撞時上部Ia需要保持其形狀以便確保安全空間以防止乘客受傷，然而中立柱I的下部Ib需要相對低的強度，因為下部Ib在車輛碰撞時需要變形以吸收沖擊。如果中立柱I的下部Ib具有與上部Ia相同的高強度，那么當(dāng)側(cè)面碰撞時中立柱I的下部Ib就不能吸收沖擊，由此沖擊可能被轉(zhuǎn)移到其它結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
[0011]盡管具體強度可以根據(jù)車輛的類型或形狀而變化，但是中立柱I的上部Ia需要約1500MPa的抗張強度，并且中立柱I的下部Ib需要約500到l，000MPa的抗張強度。
[0012]在相關(guān)領(lǐng)域中，首先部件由低強度材料制成，并且將單獨的加強材料附接到要求具有高強度的節(jié)段。此外，當(dāng)整體部件根據(jù)節(jié)段要求具有不同強度時，將具有高硬化性的材料(或厚材料)與具有低硬化性的低強度材料(或薄材料)激光焊接以形成板，其后通過熱沖壓以形成最終產(chǎn)品。
[0013]通過將不同材料(或厚度)的部件激光焊接而制造的板稱作為拼焊板，還可以利用涂層鋼板來制造拼焊板。
[0014]當(dāng)激光焊接涂層鋼板時，涂層的組成材料熔融并且進入焊接區(qū)域的熔池，由此焊接區(qū)域與其基部材料相比具有不同的物理特性。
[0015]例如，當(dāng)涂層是鋁-硅層或鋅-基層時，涂層部件在激光焊接的情況下可能進入焊接區(qū)域，由此造成焊接區(qū)域的物理特性的變差。
[0016]在相關(guān)領(lǐng)域中，在將涂層從要受到激光焊接的節(jié)段移除以后執(zhí)行激光焊接，由此防止了涂層成分侵入焊接區(qū)域。然而，由于增加了移除涂層的過程，因此此方法造成制造成本的增加。
[0017]【背景技術(shù)】的一個實例是在韓國專利公開第10-2009-0005004A (2009年I月12日出版)中所公開的，標題為“用于從涂層層壓板制造具有極高機械特性的焊接部件的方法”。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]技術(shù)問題
[0019]本發(fā)明的一個方面是提供一種在無需將涂層從焊接區(qū)域移除的情況下在焊接區(qū)域中具有優(yōu)良質(zhì)量的拼焊板及其制造方法。
[0020]本發(fā)明的另一個方面提供了一種利用拼焊板的熱沖壓部件，其中焊接區(qū)域在熱沖壓以后具有馬氏體結(jié)構(gòu)。
[0021]技術(shù)方案
[0022]根據(jù)一個方面，本發(fā)明提供了一種制造拼焊板的方法，其包括利用填充焊絲對由具有不同強度或厚度的涂層鋼板制成的板元件進行激光焊接。
[0023]填充焊絲可以具有通過考慮涂層鋼板的涂層的侵入焊接區(qū)域的組分而使焊接區(qū)域在從800°C到950°C的溫度范圍內(nèi)不產(chǎn)生鐵素體結(jié)構(gòu)的組分。
[0024]涂層鋼板可以包括鋁-硅涂層，并且與每個涂層鋼板的基部材料相比，填充焊絲可以具有更多數(shù)量的奧氏體穩(wěn)定元素。這里，奧氏體-穩(wěn)定元素可以包括碳或者錳。
[0025]填充焊絲的碳含量可以比涂層鋼板的基部材料的碳含量按重量(wt%)高0.1%到0.8wt%，并且填充焊絲的錳含量可以比涂層金屬板的基部材料的錳含量高1.5被％到
7.0wt%o
[0026]根據(jù)另一個方面，本發(fā)明提供了一種利用填充焊絲通過對由具有不同強度或厚度的涂層鋼板制成的板元件進行激光焊接而制成的拼焊板，其中激光焊接區(qū)域具有在從800 V到950 V的溫度范圍內(nèi)提供奧氏體結(jié)構(gòu)的組分。
[0027]焊接區(qū)域可以具有每個涂層鋼板的基部材料與涂層和填充焊絲混合的組分。
[0028]根據(jù)另一個方面，本發(fā)明提供了一種利用填充焊絲通過將對由具有不同強度或厚度的涂層鋼板制成的板元件進行激光焊接形成拼焊板進行熱沖壓而制造的熱沖壓部件，其中激光焊接區(qū)域具有馬氏體結(jié)構(gòu)。
[0029]每個板元件都可以包括具有如基部材料的硬化性的硼鋼板與鋁-硅涂層或鋅涂層，并且填充焊絲可以具有比涂層鋼板的基部材料更多數(shù)量的奧氏體穩(wěn)定元素。這里，奧氏體-穩(wěn)定元素可以包括碳或者錳。
[0030]有益效果
[0031]根據(jù)本發(fā)明，利用設(shè)計為防止熔融涂層侵入到板的焊接區(qū)域中的填充焊絲制造拼焊板，致使在熱沖壓以后焊接區(qū)域具有全馬氏體結(jié)構(gòu)。
[0032]因此，在拼焊板的制造中，不需要移除與再涂覆涂層，由此獲得成本的降低與生產(chǎn)率的提聞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]本發(fā)明的上述和其它方面、特征和優(yōu)點將通過下面結(jié)合附圖對實施方式的詳細描述而變得顯而易見，在附圖中:
[0034]圖1是車輛的中立柱與底盤結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0035]圖2示出了在不移除鋁-硅涂層的情形下通過激光焊接形成的焊接區(qū)域的微結(jié)構(gòu)和描繪了在熱沖壓以前與以后的焊接區(qū)域的硬度分布的曲線；
[0036]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的制造拼焊板的方法的圖解；以及
[0037]圖4是描繪根據(jù)奧氏體穩(wěn)定元素的數(shù)量的增加轉(zhuǎn)換曲線的變化的圖表。
[0038]主要元件的具體描述
[0039]10，2O:板
[0040]12,22:基部材料
[0041]14，24:涂層
[0042]30:激光束
[0043]40:填充焊絲
【具體實施方式】
[0044]現(xiàn)在將參照附圖詳細描述本發(fā)明的實施方式。
[0045]應(yīng)該理解的是本發(fā)明不限于下面的實施方式并且可以以不同方式體現(xiàn)，并且給出這些實施方式是為了提供對本發(fā)明的完全公開以及向本領(lǐng)域中的技術(shù)人員提供對本發(fā)明的徹底的理解。本發(fā)明的范圍僅通過權(quán)利要求限定。貫穿本說明書相同的部件將通過相同的附圖標記表示。
[0046]首先，將要描述制造拼焊板的方法。
[0047]本發(fā)明涉及一種通過對不同材料或厚度的板元件進行激光焊接來制造拼焊板的方法，其中拼焊板根據(jù)其節(jié)段而具有不同的物理特性。具體地說，本發(fā)明旨在解決當(dāng)板元件由涂層鋼板制成時，在激光焊接時涂層鋼板的涂層熔融并且侵入到焊接區(qū)域中的問題，由此造成焊接區(qū)域的缺陷。
[0048]當(dāng)將由涂層鋼板制成的板元件激光焊接在一起時，涂層鋼板的涂層熔融并且侵入焊接區(qū)域中。
[0049]即，焊接區(qū)域具有基部材料與涂層鋼板的涂層混合的組分，由此焊接區(qū)域具有與基部材料不同的物理特性。
[0050]特別地，當(dāng)拼焊板受到熱沖壓時，涂層成分侵入到焊接區(qū)域中造成焊接區(qū)域的強度降低。
[0051]對于熱沖壓來說，拼焊板主要包括由具有硬化性的硼鋼板形成的基部材料，以及形成在基部材料上的鋁-硅涂層。因此，焊接區(qū)域包括焊接涂層的成分并且具有鋁與硅含量增加到基部材料的鋁與硅含量以上的組分。因此，在熱沖壓以后，焊接區(qū)域具有馬氏體和鐵素體共存的結(jié)構(gòu)，而不是全馬氏體結(jié)構(gòu)。因此，由于鐵素體結(jié)構(gòu)與馬氏體結(jié)構(gòu)的共存，因此焊接區(qū)域經(jīng)歷了強度的減小。[0052]本發(fā)明旨在通過考慮在對由涂層鋼板制成的板元件進行激光焊接過程中熔融涂層侵入到焊接層中來設(shè)計填充焊絲的組分，以及利用設(shè)計的填充焊絲將期望的特性提供到焊接區(qū)域。
[0053]圖2示出了在不移除鋁-硅涂層的情形下通過激光焊接形成的焊接區(qū)域的微結(jié)構(gòu)，以及描繪了在熱沖壓以前與以后的焊接區(qū)域的硬度分布的曲線。
[0054]如示出的，在熱沖壓以前(通過藍色曲線表示)，焊接區(qū)域具有比基部材料更高的硬度，并且通過焊接的受熱區(qū)域具有最高的硬度。
[0055]在另一個方面，在熱沖壓以后(由紅色曲線表示)，基部材料的硬度增加，然而焊接區(qū)域的硬度減小。
[0056]因此，在熱沖壓以后，焊接區(qū)域的硬度(300到350Hv)變得低于基部材料的硬度(500Hv)。
[0057]表1示出了張力測試的結(jié)果，其中具有涂層的激光焊接樣本受到沿著垂直于焊接線方向的張力。
[0058]表1
【權(quán)利要求】
1.一種制造拼焊板的方法，其包括:利用填充焊絲對由具有不同強度或厚度的涂層鋼板制成的板元件進行激光焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述填充焊絲具有通過考慮所述涂層鋼板的涂層的侵入焊接區(qū)域的組分而使焊接區(qū)域在從800°C到950°C的溫度范圍內(nèi)不產(chǎn)生鐵素體結(jié)構(gòu)的組分系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，每個所述涂層鋼板都包括鋁-硅涂層，并且與每個所述涂層鋼板的基部材料的組分相比，所述填充焊絲具有更多數(shù)量的奧氏體穩(wěn)定元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述奧氏體穩(wěn)定元素包括碳或錳。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述填充焊絲的碳含量比所述涂層鋼板的所述基部材料的碳含量高0.lwt%到0.8wt%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述填充焊絲的錳含量比所述涂層鋼板的所述基部材料的錳含量高1.5wt%到7.0wt%。
7.一種利用填充焊絲通過對由具有不同強度或厚度的涂層鋼板制成的板元件進行激光焊接而制成的拼焊板，其中，激光焊接區(qū)域具有在從800°C到950°C的溫度范圍內(nèi)提供奧氏體結(jié)構(gòu)的組分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的拼焊板，其中，所述焊接區(qū)域具有每個所述涂層鋼板的基部材料與涂層和所述填充焊絲混合的組分。
9.一種利用填充焊絲通過將對由具有不同強度或厚度的涂層鋼板制成的板元件進行激光焊接形成的拼焊板進行熱沖壓而制造的熱沖壓部件，其中，激光焊接區(qū)域具有馬氏體結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱沖壓部件，其中，每個所述板元件都包括具有如基部材料的硬化性的硼鋼板，以及鋁-硅涂層或鋅涂層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的熱沖壓部件，其中，所述填充焊絲具有比所述涂層鋼板的所述基部材料更多數(shù)量的奧氏體穩(wěn)定元素。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱沖壓部件，其中，所述奧氏體穩(wěn)定元素包括碳或錳。
【文檔編號】B23K26/323GK104023899SQ201380001259
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月3日
【發(fā)明者】權(quán)珉錫, 金閏圭, 金榮陳, 姜晶允, 孔鐘判, 吳明煥, 慎賢貞, 吳承澤 申請人:現(xiàn)代Hysco株式會社, 釜山大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力團