機動車部件的激光金屬沉積焊接的制作方法
【專利說明】機動車部件的激光金屬沉積焊接
[0001]現(xiàn)有申請的交叉引用
[0002]本PCT專利申請要求于2012年10月24日提交的題為“Laser Metal Deposit1nWelding Of Automotive Parts (機動車部件的激光金屬沉積焊接)”的美國臨時專利申請序列號N0.61/718，089的權(quán)益，該申請的全部公開內(nèi)容被視為本申請的公開內(nèi)容的一部分，并且在此通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及鋼工件之間的焊接，并且更特別地，涉及被施加至鋼工件之間的焊縫的涂層。
【背景技術(shù)】
[0004]在機動車工業(yè)中通常使用氣體保護金屬極電弧焊(gas-metal arc welding，GMAW)(也被稱為金屬極惰性氣體保護(metal inert gas,MIG)焊)將鋼工件焊接在一起。使用GMAW來接合鋼工件的常見問題是錳、硅、鐵、氧和其他痕量合金的硅酸鹽島的產(chǎn)生。這樣的硅酸鹽島會抑制在焊縫的外表面上施加涂層。例如，通過涂布、磷化、電涂(電泳涂覆)施加的涂層可能不能牢固地粘附于具有硅酸鹽島的焊縫。
[0005]—種將涂布、磷化和電涂的涂層與焊縫結(jié)合在一起的方法是在焊縫上使用材料磨蝕工藝以去除硅酸鹽島。另一種方法是通過化學(xué)工藝去除硅酸鹽島。然而，化學(xué)工藝的成本也會很高，而且可能導(dǎo)致不能從焊縫充分地去除硅酸鹽島。
[0006]仍然非常需要將鋼工件接合同時允許在接合處進行涂布、磷化和電涂的改進的方法，并對該方法存在持續(xù)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的一個方面提供了一種部件，例如機動車部件，該部件包括在焊縫處被接合在一起的至少兩個鋼工件，所述焊縫包含鎳和鐵中的至少一種并且基本上完全不含硅酸鹽島。所述部件還包括與基本上完全不含硅酸鹽島的焊縫的至少一部分結(jié)合的涂布、磷化或電涂的涂層。與由其他類型的焊接工藝形成的焊縫相比，所述焊縫是有利的，這是因為其外表面非常一致并且基本上完全不含硅酸鹽島，這使得焊縫的外表面與涂布、磷化或電涂的涂層之間能夠具有非常牢固的結(jié)合。本發(fā)明的這個方面的焊縫還能夠比通過其他已知焊接工藝形成的焊縫例如由GMAW工藝形成的焊縫更加平滑和堅固。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述焊縫包含鎳。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，所述焊縫包含鐵。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的再一方面，所述涂層為涂布的涂層。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的進一方面，所述涂層為磷化的涂層。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的進一方面，所述涂層為電涂的涂層。
[0013]本發(fā)明的另一方面是一種制造部件例如機動車部件的方法。該方法包括將至少兩個鋼工件置于接合處的步驟。該方法接著進行以下步驟:使用激光束將工件中的每一個的一部分以及鎳和鐵中的至少一種的粉末熔融，以制造包含鎳和鐵中的至少一種并且基本上完全不含硅酸鹽島的焊縫。該方法接著進行以下步驟:通過涂布、磷化或電涂工藝在焊縫的至少一部分上施加涂層。所得到的涂布、磷化或電涂的涂層與基本上完全不含硅酸鹽島的焊縫的外表面之間的結(jié)合非常牢固。這種改進的結(jié)合以非常有效并且節(jié)省成本的方式實現(xiàn)而不需要任何后續(xù)的材料磨蝕或化學(xué)工藝。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述粉末包含鎳。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，所述粉末包含鐵。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的再一方面，所述施加涂層的步驟進一步限定為通過涂布施加涂層。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的進一方面，所述施加涂層的步驟進一步限定為通過磷化施加涂層。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的再進一方面，所述施加涂層的步驟進一步限定為通過電涂施加涂層。
【附圖說明】
[0019]因為當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，通過參照以下具體描述，本發(fā)明變得更好理解，所以可以容易地理解本發(fā)明的這些和其他特征和優(yōu)點，其中:
[0020]圖1是包括通過LMD焊接工藝形成的焊縫的示例性機動車部件的截面圖；
[0021]圖2是置于對接接合處的一對示例性工件的截面圖；以及
[0022]圖3是示出了將圖2的工件的一部分以及鎳和/或鐵粉末熔融的LMD頭的示意圖。
【具體實施方式】
[0023]參照圖1，本發(fā)明的一個方面涉及部件20，例如機動車部件20，部件20包括在焊縫26處被接合在一起的至少兩個鋼工件22、24，焊縫26包含鎳和鐵中的至少之一。部件20還包括通過涂布、磷化或電涂(電泳涂覆)被施加在焊縫26的至少一部分的頂部上的涂層
28。如下面進一步詳細(xì)討論的，工件22、24通過激光金屬沉積(LMD)焊接工藝被接合在一起，激光金屬沉積焊接工藝包括將鎳和/或鐵粉末30熔融到第一工件22和第二工件24的金屬中，使得焊縫26包含鎳和/或鐵并且基本上完全不含硅酸鹽島。這使得焊縫26的金屬與涂層28之間能夠具有非常強的結(jié)合，從而降低了涂層28在焊縫26處從部件20脫落或以其他方式與部件20分離的風(fēng)險。焊縫26的外表面還可以比由其他已知工藝形成的焊縫更加平滑。
[0024]在圖1的示例性實施方案中，工件22、24以對接接合的方式被焊接在一起。然而，工件22、24可以以任意適合類型的焊接接合的方式被接合在一起，所述焊接接合包括例如端接接合、角接接合、T型接合、搭接接合等。工件22、24可以是由鋼制成的任意適合的機動車或非機動車工件22、24。例如，工件22、24可以是車架或底盤的件22、24并且可以具有任意適合的厚度。應(yīng)該理解的是，本文中使用術(shù)語“鋼”意味著包括合金鋼。
[0025]本發(fā)明的另一方面提供了一種制造部件20例如圖1所示的機動車部件20的方法。所述方法包括將至少兩個鋼工件22、24置于接合處的步驟。優(yōu)選地，工件22、24以預(yù)定間隙32(參見圖2)彼此間隔開例如0.4mm。現(xiàn)在參照圖3，所述方法進行下列步驟:使用激光束34將第一工件22和第二工件24的材料以及鎳和/或鐵粉末30熔融。優(yōu)選地，在熔融步驟期間使用保護氣體36例如二氧化碳和/或氬以保護熔融區(qū)域免于接觸大氣氣體。當(dāng)冷卻時，工件22、24的鋼以及鎳和/或鐵形成基本上完全不含硅酸鹽島的非常堅固的焊縫26。
[0026]優(yōu)選地，激光束34、鎳和/或鐵粉末30和保護氣體36全部同時從單個LMD頭38例如圖2和圖3所示的LMD頭38射出。該LMD頭38可以相對于工件22、24沿著第一工件22和第二工件24之間的接合部移動或者工件22、24可以相對于該LMD頭38沿著第一工件22和第二工件24之間的接合部移動，以將第一工件22和第二工件24的材料以及鎳和/或鐵粉末30熔融，直到形成期望的焊縫26為止。所得到的焊縫26可以比由其他已知工藝形成的焊縫更加堅固。
[0027]返回參照圖1，所述方法接著進行以下步驟:通過涂布、磷化和電涂中的至少一種在工件22、24上(包括在具有鎳和/或鐵的焊縫26的至少一部分上)施加涂層28。因為焊縫26基本上完全不含硅酸鹽島，所以涂層28與焊縫26之間的結(jié)合非常牢固。這個工藝特別有效并且節(jié)省成本，這是因為在工件22、24被接合在一起之后以及在涂層28被涂布、磷化或電涂到焊縫26上之前不需要研磨材料或化學(xué)工藝。
[0028]顯然，鑒于上述教導(dǎo)，本發(fā)明的許多修改方案和變化方案是可能的，并且這些修改方案和變化方案可以不同于所具體描述的來實施，只要在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)即可。
【主權(quán)項】
1.一種部件，包括: 在焊縫處被接合在一起的至少兩個鋼工件，所述焊縫包含鎳和鐵中的至少一種并且基本上完全不含硅酸鹽島；以及 與所述基本上完全不含硅酸鹽島的焊縫的至少一部分結(jié)合的涂布、磷化或電涂的涂層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件，其中所述焊縫包含鐵。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件，其中所述焊縫包含鎳。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件，其中所述涂層為涂布的涂層。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件，其中所述涂層為磷化的涂層。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件，其中所述涂層為電涂的涂層。7.一種制造部件的方法，包括以下步驟: 將至少兩個鋼工件置于接合處； 使用激光束將所述工件中的每一個的一部分以及鎳和鐵中的至少一種的粉末熔融，以制造包含鎳和鐵中的至少一種并且基本上完全不含硅酸鹽島的焊縫；以及通過涂布、磷化或電涂工藝在所述焊縫的至少一部分上施加涂層。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述粉末為鎳。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述粉末為鐵。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述施加涂層的步驟進一步限定為對所述焊縫的至少一部分進行涂布。11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述施加涂層的步驟進一步限定為對所述焊縫的至少一部分進行磷化。12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述施加涂層的步驟進一步限定為對所述焊縫的至少一部分進行電涂。
【專利摘要】提供了一種部件，例如機動車部件。該部件包括在焊縫處接合在一起的至少兩個鋼工件，所述焊縫包含鎳和鐵中的至少一種并且基本上完全不含硅酸鹽島。該部件還包括與基本上完全不含硅酸鹽島的焊縫的至少一部分接合的涂布、磷化或電涂的涂層。
【IPC分類】B23K26/32, C25D11/36, C25D13/20, B23K35/14, B23K35/30
【公開號】CN105408052
【申請?zhí)枴緾N201380055252
【發(fā)明人】弗洛里安·漢施曼, 杰里米·布賴恩·馬格達, 凱文·達勒·史密斯
【申請人】麥格納國際公司
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2013年10月24日
【公告號】CA2889073A1, EP2911822A1, EP2911822A4, US20150251274, WO2014066569A1, WO2014066569A8