BR112020003231B1 - Método para a soldagem por feixe de laser de uma ou várias chapas de aço feitas de aço de manganês-boro endurecível na prensa - Google Patents

Abstract

método para soldagem a laser de uma ou mais chapas de aço feitas de aço de manganês-boro endurecível na prensa, no qual pelo menos uma das chapas de aço (1, 2; 2 ') apresenta um revestimento (4) feito de alumínio e a soldagem por feixe de laser é feita spb condução de uma vareta de enchimento (11) ao banho de fusão (9) produzido por meio de um feixe de laser (6), em que a vareta de enchimento (11) contém pelo menos um elemento de liga estabilizadora de austenita. a fim de garantir que a costura de solda tenha uma resistência comparável à do material de base após a moldagem a quente (endurecimento na prensa) com consumo de energia relativamente baixo e alta produtividade, a invenção propõe que o feixe de laser (6) seja colocado em oscilação, de modo que ele oscile transversalmente na direção da soldagem , em que a frequência de oscilação do feixe de laser (6) é de pelo menos 200 hz, preferencialmente de pelo menos 500 hz. o método de acordo com a invenção oferece em especial vantagens em termos de custos, uma vez que não há necessidade de remover o revestimento de alumínio na borda das bordas da chapa a se-rem soldadas.

Description

[0001] A invenção refere-se a um método para soldagem a laser de uma ou mais chapas de aço feitas de aço de manganês-boro endurecí- vel na prensa, em que pelo menos uma das chapas de aço apresenta um revestimento de alumínio e a soldagem a laser é feita sob condução de vareta de enchimento no banho de fusão produzida exclusivamente por meio de um feixe de laser, em que a vareta de enchimento contém pelo menos um elemento de liga que estabiliza a austenita.

[0002] As chamadas chapas de aço moldáveis a quente, endurecí- veis na prensa, feitas de aço manganês-boro, por exemplo, o aço 22MnB5, estão se tornando cada vez mais importantes na produção de automóveis. Na condição de entrega, ou seja, antes do endurecimento na prensa, os aços manganês-boro apresentam uma resistência à tração de aproximadamente 600 MPa e uma estrutura ferrítica-perlítica. O endurecimento na prensa e o resfriamento rápido associado após a moldagem secundária permitem o estabelecimento de uma estrutura completamente martensítica, que pode ter resistência à tração na faixa de 1500 a 2000 MPa.

[0003] Para evitar a desincrustação dos componentes fabricados com essas chapas de aço durante a moldagem a quente, as chapas de aço em questão são geralmente fornecidas com um revestimento de alumínio, por exemplo, um revestimento de alumínio e silício. Esse revestimento de superfície protege as peças contra oxidação no forno e economiza uma etapa de limpeza adicional de remoção de incrustação após a moldagem secundária. No entanto, o revestimento da superfície tem um efeito muito negativo na qualidade das costuras de solda. Como a soldagem por fusão das chapas de aço revestidas (por exemplo, usando um processo de soldagem por feixe de laser na produção de espaços em branco personalizados) derrete o revestimento de superfície que contém alumínio, além do material de base, introduzindo alumínio na costura da solda.

[0004] O alumínio é solúvel em ferro ou aço até uma porcentagem de massa de aproximadamente 10%. Com uma porcentagem de massa mais alta, formam-se fases intermetálicas quebradiças, que têm um efeito muito negativo nas propriedades tecnológico-mecânicas da costura de solda e podem levar à falha da costura de solda, mesmo com baixas cargas. Se o teor de alumínio na costura da solda estiver entre 2 e 10% em peso, não se formarão fases intermetálicas, mas serão formadas áreas ferríticas (fases), o que leva a uma redução na resistência da costura da solda. Nesses casos, a resistência da costura de solda é menor do que a do material de base, de modo que se espera uma falha do componente relevante na costura de solda, independentemente da combinação de espessura da chapa. De acordo com as especificações da indústria automotiva, isso é considero como sendo um fator negativo ou nem permitido.

[0005] A fim de evitar tanto a formação de fases intermetálicas quanto a formação de ferrita, de acordo com o estado da técnica, uma remoção completa ou parcial do revestimento de superfície na região de borda das bordas de chapa a serem soldadas umas às outras é realizada antes do processo de soldagem por meio de ferramentas mecânicas ou por ablação por feixe de laser (consulte o documento EP 2 007 545 B1). Para essa remoção pelo menos parcial do revestimento da superfície, no entanto, é necessária uma etapa adicional do processo, que é cara e consome muito tempo e, portanto, prejudica a relação custo-benefício dos componentes de fabricação do tipo descrito aqui.

[0006] O documento US 2008/0011720 A1 descreve um processo de soldagem híbrida a arco a laser, no qual placas de aço manganês- boro, que possuem uma camada superficial de alumínio, são unidas entre si na junta de topo, em que o feixe de laser é combinado com pelo menos um arco elétrico, para derreter o metal na junta de topo e soldar as placas umas às outras. O arco elétrico é formado por meio de um eletrodo de tungstênio para solda ou na ponta de uma vareta de enchimento ao usar um queimador para solda MIG. A vareta de enchimento pode conter elementos (por exemplo, Mn, Ni e Cu) que induzem a transformação do aço em uma estrutura austenítica e favorecem a transformação austenítica no banho de fusão. O objetivo deste processo de solda híbrida é garantir que as placas de aço manganês-boro moldadas a quente, providas de um revestimento à base de alumínio e silicone, possam ser soldadas na área da costura de solda a ser produzida, sem remoção anterior do material de revestimento, embora deva ser garantido, que o alumínio nas bordas adjacentes das placas não levará a uma redução na resistência à tração do componente na costura da solda. Ao prever um arco elétrico atrás do feixe de laser, o banho de fusão deve ser homogeneizado e, portanto, as concentrações locais de alumínio superiores a 1,2% em peso, que geram uma estrutura ferrítica, devem ser eliminadas.

[0007] Esse processo de soldagem híbrida conhecido é relativa mente caro em termos de consumo de energia devido à geração do arco elétrico. Além disso, a velocidade de soldagem é comparativamente lenta. Além disso, uma costura de solda produzida pela soldagem híbrida a arco a laser apresenta um formato de costura que é desfavorável para a moldagem secundária e que pode exigir um processamento posterior.

[0008] A presente invenção é baseada no objetivo de especificar um processo de soldagem por feixe de laser, no qual as chapas de aço revestidas de alumínio feitas de aço manganês-boro, endurecido na prensa, podem ser unidas, cuja costura após soldagem a quente (endu-recimento na prensa) possui uma resistência comparável à do material base, em que o processo é caracterizado por alta produtividade bem como um consumo de energia comparativamente baixo.

[0009] Para atingir esse objetivo, é proposto um método. Formas de concretização preferidas e vantajosas do método de acordo com a invenção são especificadas.

[0010] A invenção prevê que, em um processo de soldagem por feixe de laser do tipo mencionado no início, o feixe de laser seja colocado em oscilação de forma que ele oscile transversalmente à direção da soldagem, em que a frequência de oscilação do feixe de laser é de pelo menos 200 Hz, preferencialmente de pelo menos 500 Hz.

[0011] Através da condução da vareta de enchimento, essencialmente livre de alumínio, com propriedades estabilizadoras de austenita no banho de fusão gerado pelo feixe de laser, o alumínio introduzido no banho de fusão por fusão do revestimento de superfície contendo alumínio é diluído e a costura da solda é homogeneizada.

[0012] A invenção é baseada na idéia de obter uma homogeneização posterior da costura de solda através de uma oscilação do feixe de laser transversalmente à direção da soldagem (em linha ou em figuras de aço definidas) para obter uma homogeneização adicional da costura de solda e minimizar o entalhe metalúrgico no material de base. Através da oscilação do feixe de laser obtém-se uma mistura otimizada do alumínio introduzido em toda a seção transversal da solda. Testes mostraram que através da oscilação do feixe de laser o revestimento de alumínio na área da raiz da solda é empurrado para fora do banho de fusão, de modo que através da oscilação do feixe de laser seja minimizado o fluxo de entrada de alumínio no banho de fusão e, portanto, o conteúdo de alumínio na costura de solda.

[0013] O método de acordo com a invenção oferece vantagens de custo, uma vez que no caso desse método, a etapa adicional de processo de remoção do revestimento de alumínio na área da costura de solda das bordas da chapa a serem soldadas pode ser omitida. Em comparação com a soldagem a laser convencional de chapas de aço de manganês-boro revestidas de alumínio após decapagem prévia das bordas da chapa a serem unidas na junta de topo, o método de acordo com a invenção consegue uma geometria de costura de solda otimizada na forma de uma seção transversal de suporte maior. Em particular, isso melhora a resiliência dinâmica da solda ou reduz a fadiga do material na área da solda.

[0014] Além disso, o método de soldagem por feixe a laser de acordo com a invenção oferece a vantagem, em comparação à soldagem híbrida a arco a laser, de que a costura de solda a laser produzida é relativamente estreita e é caracterizada por uma melhor geometria de costura, particularmente na área da raiz.

[0015] O método de acordo com a invenção pode ser usado não apenas ao unir várias placas de aço com a mesma ou diferente espessura da chapa na junta de topo, das quais pelo menos uma placa é feita de aço de manganês-boro e é provida em um ou ambos os lados, de um revestimento de alumínio, mas também, por exemplo, na soldagem por feixe de laser de uma única chapa ou chapa de aço em forma de placa ou tira, feita de aço de manganês-boro endurecível na prensa, que apresenta um revestimento de alumínio, em que neste último caso, as bordas de chapa a serem soldadas umas às outras, são movidas uma para a outra, por moldagem secundária, por exemplo, chanfradura ou moldagem por laminação, de modo que finalmente sejam dispostas de frente uma para a outra na junta de topo. Além disso, o método de acordo com a invenção também é usado na soldagem por feixe a laser de uma ou várias chapas de aço feitas de aço de manganês-boro endu- recível na prensa, em uma junta de sobreposição, em que pelo menos uma das chapas de aço é provida de revestimento de alumínio em um ou ambos os lados e a soldagem por feixe a laser é feita sob condução de vareta de enchimento no banho de fusão produzido exclusivamente por meio do feixe de laser e em que a vareta de enchimento contém pelo menos um elemento de liga estabilizadora de austenita, dentro do escopo da invenção.

[0016] Uma concretização da invenção prevê que a chapa ou cha pas de aço seja unida durante a soldagem por feixe de laser em uma junta de topo ou junta de sobreposição com uma folga menor do que 0,8 mm, preferencialmente menor do que 0,6 mm, particularmente preferencialmente menor do que 0,4 mm. Uma pequena seção de ranhura da ordem de alguns décimos de milímetro favorece uma alta velocidade de soldagem e, portanto, uma alta produtividade do processo de soldagem. Além disso, uma pequena seção de ranhura na ordem de magnitude indicada favorece a otimização da geometria da costura.

[0017] Outra forma de concretização da invenção reside no fato de que a amplitude da oscilação do feixe de laser é inferior a 2 mm, prefe-rencialmente inferior a 1 mm. Uma amplitude da oscilação do feixe de laser dessa magnitude permite a realização de uma alta velocidade de soldagem e, portanto, uma alta produtividade do processo de soldagem. A amplitude relativamente pequena da oscilação do feixe de laser pode ser alcançada por meio de dispositivos condutores de feixe laser de construção compacta, preferencialmente por meio de um espelho de deflexão rotativo ou oscilante.

[0018] A frequência de oscilação do feixe de laser no método de acordo com a invenção situa-se preferencialmente na faixa de 200 Hz a 1,2 kHz, particularmente preferencialmente na faixa de 300 Hz a 1 kHz. Em altas velocidades de soldagem, essa configuração favorece uma mistura otimizada de alumínio que flui para o banho de fusão a partir do revestimento da superfície, assim como uma redução do entalhe metalúrgico no material de base.

[0019] Para obter uma costura de solda o mais homogênea possível com um conteúdo mínimo de alumínio e uma geometria de costura otimizada, também é vantajoso se, ao executar o método de acordo com a invenção, a soldagem a laser for feita com uma velocidade de avanço (velocidade de solda) superior a 4 m / min, preferencialmente com uma velocidade de avanço na faixa de 5 até 8 m / min.

[0020] De acordo com uma outra concretizaqção da invenção, a os cilação do feixe de laser é feita com um perfil de oscilação em forma de linha, em forma de anel ou poligonal. Tais perfis de oscilação (figuras de feixe) são favoráveis à homogeneização da costura da solda e à redução do entalhe metálico ao material base.

[0021] Além disso, é proposto que a geometria da costura de solda por feixe de laser seja detectada e que a frequência de oscilação e / ou a amplitude do feixe de laser oscilante variem em função da geometria detectada da costura de solda a laser. Essa regulação da frequência de oscilação e / ou da amplitude do feixe de laser em função da geometria da costura de solda é preferencialmente uma regulação automática usando um dispositivo sensor que detecta a geometria da costura de solda, um computador para avaliar os sinais de medição do dispositivo sensor e um dispositivo de acionamento controlado pelo computador para controlar um osciladores de feixe de laser, por exemplo, um espelho de deflexão rotativo ou oscilante. Isso garante alta qualidade de solda com alta produtividade.

[0022] Em uma concretização preferida da invenção, a chapa ou chapas de aço a serem soldadas são seleccionadas de modo que o seu material de base (aço de manganês-boro) tenha a seguinte composição: 0,10 a 0,50% em peso de C, máximo 0,40% em peso de Si, 0,50 a 2,00% em peso de Mn, máximo 0,025% em peso de P, máximo 0,010% em peso de S, máximo 0,60% em peso de Cr, máximo 0,50% em peso de Mo, máximo 0,050% em peso de Ti, 0,0008 a 0,0070% em peso de B e mínimo 0,010% em peso de Al, resíduo de Fe e impurezas inevitáveis. Os componentes fabricados com esse aço apresentam uma resistência à tração relativamente alta após o endurecimento na prensa.

[0023] São utilizadas particularmente preferencialmente chapas de aço de manganês e boro, com resistência à tração na faixa de 1500 a 2000 MPa após o endurecimento na prensa.

[0024] Uma outra forma de concretização vantajosa da invenção prevê que a vareta de enchimento utilizada no processo de soldagem por feixe de laser tenha uma porcentagem de massa de carbono de pelo menos 0,1% em peso, preferencialmente pelo menos 0,3% em peso. Isso melhora a capacidade de cura da costura de solda.

[0025] A vareta de enchimento utilizada no método de acordo com a invenção apresenta preferencialmente a seguinte composição: 0,10,4% em peso de C, 0,5-2,0% em peso de Si, 1,0-2,5 % em peso de Mn, 0,5-5,0% em peso de Cr + Mo e 1,0-4,0% em peso de Ni, resíduo de ferro e impurezas inevitáveis. Testes mostraram que, com uma tal vareta de enchimento, usando o método de acordo com a invenção, uma conversão completa da costura de solda em uma estrutura martensítica pode ser assegurada de uma maneira muito confiável durante o endurecimento na prensa das chapas de aço unidas.

[0026] Uma outra forma de concretização vantajosa da invenção é caracterizada por a vareta de enchimento ser aquecida a uma temperatura de pelo menos 50oC, preferencialmente pelo menos 90oC. Desse modo, pode-se obter velocidades maiores de processo e maior produtividade. Em particular, não é necessário usar tanta energia com o feixe de laser para derreter a vareta de enchimento. Além disso, o aquecimento da vareta de enchimento favorece a homogeneização da solda.

[0027] A fim de impedir a fragilização da costura de solda, uma outra concretização do método de acordo com a invenção prevê que o banho de fusão seja ativado com gás protetor (gás inerte) durante a soldagem a laser. O gás protetor usado é, preferencialmente, argônio puro, hélio, nitrogênio ou uma mistura dos mesmos ou uma mistura de argônio, hélio, nitrogênio e / ou dióxido de carbono e / ou oxigênio.

[0028] As chapas de aço utilizadas no método de acordo com a invenção apresentam uma espessura de chapa que se situa, por exemplo, na faixa de 0,5 a 4 mm, preferencialmente na faixa de 0,8 a 2,5 mm. As chapas de aço podem ter uma espessura de chapa diferente e / ou uma resistência à tração diferente.

[0029] A invenção será explicada em mais detalhes com referência a um desenho que mostra vários exemplos de concretização.:

[0030] A figura 1 é uma representação esquemática de partes de um dispositivo para executar o método de soldagem por feixe de laser de acordo com a invenção, parcialmente em vista em corte vertical, em que duas placas de aço endurecíveis na prensa de mesma espessura são soldadas juntas;

[0031] A figura 2 é uma representação esquemática de partes de um dispositivo para executar o método de soldagem por feixe de laser de acordo com a invenção, parcialmente em vista em corte vertical, em que aqui são soldadas duas placas de aço de diferentes espessuras, endurecíveis na prensa; e

[0032] A figura 3 é uma representação esquemática em perspectiva de partes de um dispositivo para executar o método de soldagem por feixe de laser de acordo com a invenção, em que novamente duas placas de aço endurecíveis na prensa são soldadas juntas.

[0033] Um dispositivo de soldagem por feixe de laser é esboçado na figura 1, por meio do qual o método de acordo com a invenção pode ser realizado. O dispositivo compreende uma base (não mostrada) na qual duas tiras ou placas 1, 2, feitas de aço da mesma qualidade de material ou de material diferente, são dispostas de tal maneira que suas bordas a serem soldadas se encostam umas nas outras como uma junta de topo. Pelo menos uma das chapas de aço 1, 2 é feita de aço de manganês-boro endurecível na prensa. As chapas de aço 1, 2 são unidas com uma folga 3 de alguns décimos de milímetro na junta de topo (ver figura 3). A folga 3 é, por exemplo, inferior a 0,6 mm, preferencialmente inferior a 0,4 mm. Se as chapas de aço 1, 2 forem feitas de aço de qualidade de material diferente, então uma chapa de aço 1 ou 2 apresentará, por exemplo, uma qualidade de repuxo profundo relativamente macia, enquanto a outra chapa de aço 2 ou 1 consistirá em aço de alta resistência.

[0034] O aço endurecível na prensa, do qual é feita pelo menos uma das chapas de aço 1, 2, por exemplo, a serem ligadas na junta de topo, pode apresentar a seguinte composição química, por exemplo: máximo 0,45 % em peso de C, máximo 0,40 % em peso de Si, máximo 2,0 % em peso de Mn, máximo 0,025 % em peso de P, máximo 0,010 % em peso de S, máximo 0,8 % em peso de Cr + Mo, máximo 0,05 % em peso de Ti, máximo 0,0050 % em peso de B, e mínimo 0,010 % em peso de Al, Resíduo de Fe e impurezas indesejáveis.

[0035] Na condição de entrega, isto é, antes do tratamento térmico e do resfriamento rápido, as placas endurecíveis na prensa 1, 2 apresentam um limite de estiramento Re de preferência de pelo menos 300 MPa; a sua resistência à tração Rm é, por exemplo, pelo menos 480 MPa, e o seu alongamento à ruptura A80 é de preferência pelo menos 10%. Após a moldagem a quente (endurecimento na prensão), ou seja, aquecimento a uma temperatura de austenitização de aproximadamente 900 a 950°C, moldagem secundária a essa temperatura e subsequente resfriamento rápido, as placas de aço 1, 2 apresentam um limite de estiramento Re de aproximadamente 1.100 MPa, uma resistência à tração Rm de aproximadamente 1.500 a 2.000 MPa e um alongamento à ruptura A80 de aproximadamente 5,0%.

[0036] As chapas de aço 1, 2 são providas de um revestimento metálico 4 feito de alumínio. Ele é preferencialmente um revestimento de Al-Si. O revestimento metálico 4 é aplicado ao material de base em ambos os lados, por exemplo, por galvanização por imersão a quente, em que uma tira de aço de manganês-boro endurecível na prensa é conduzida através de um banho de fusão de Al-Si, o excesso de material de revestimento é expelido da tira e a tira revestida é então pós-tratada, em particular aquecida. O teor de alumínio do revestimento 4 pode se situar na faixa de 70 a 90% em peso.

[0037] Alternativamente, apenas uma das chapas de aço 1, 2 a serem soldadas pode apresentar um revestimento de alumínio 4. Além disso, o revestimento de alumínio 4 pode opcionalmente ser aplicado apenas a um lado da chapa ou chapas de aço 1, 2, por exemplo, por meio de deposição física de vapor (PVD) ou por processo de revestimento eletrolítico.

[0038] No exemplo de concretização mostrado na figura 1, as cha pas de aço 1, 2 são, por exemplo, essencialmente da mesma espessura. A espessura da chapa se situa, por exemplo, na faixa de 0,8 a 3,0 mm, em que a espessura do revestimento no respectivo lado de chapa é inferior a 100 μm, em particular inferior a 50 μm.

[0039] Acima das chapas de aço 1, 2, é esboçado um segmento de uma cabeçote de solda a laser 5, que é provido de um sistema óptico para moldar e alinhar um feixe de laser 6, em particular uma lente de foco 7. O feixe de laser 6 é gerado, por exemplo, por meio de uma instalação de laser Nd: YAG, que fornece uma potência na faixa de 5 a 6 kW, por exemplo.

[0040] Uma linha 8 para conduzir gás protetor é atribuída ao cabe çote de solda a laser 5. A desembocadura da linha de gás protetor 8 é essencialmente direcionada ao banho de fusão 9 gerado com o feixe de laser 6. Argônio puro ou, por exemplo, uma mistura de argônio, hélio e / ou dióxido de carbono é preferencialmente usado como gás protetor.

[0041] Além disso, um dispositivo de condução de vareta 10 é atribuído ao cabeçote de solda a laser 5, por meio do qual um material adicional especial na forma de uma vareta 11 é conduzido ao banho de fusão 9, que também é derretido pelo feixe de laser 6. A vareta de enchimento 11 é de preferência conduzida ao banho de fusão 9 no estado aquecido. Para este fim, o dispositivo de condução de vareta 10 é equipado com pelo menos um elemento de aquecimento 12, por exemplo, uma serpentina de aquecimento, que circunda a vareta 11. Com o elemento de aquecimento, a vareta de enchimento 11 é de preferência aquecida a uma temperatura de pelo menos 50°C, particularmente preferencialmente a pelo menos 90°C.

[0042] A vareta de enchimento 11 não contém essencialmente alumínio. Possui a seguinte composição química, por exemplo: 0,1 % em peso de C, 0,8 % em peso de Si, 1,8 % em peso de Mn, 0,35 % em peso de Cr, 0,6 % em peso de Mo, e 2,25 % em peso de Ni, Resíduo de Fe e impurezas inevitáveis.

[0043] A vareta de enchimento 11 é conduzida ao banho de fusão 9 gerado por meio do feixe de laser 6, a fim de reduzir o conteúdo de massa do alumínio introduzido no banho de fusão 9 por derretimento do revestimento 4 e homogeneizar o banho de fusão 9 ou a costura de solda. A vareta de enchimento 11 contém elementos de liga estabilizadora de austenita.

[0044] O teor de manganês da vareta de enchimento 11 é sempre superior ao teor de manganês do material de base das chapas de aço revestidas 1, 2. O teor de manganês da vareta de enchimento 11 é de preferência cerca de 0,2% em peso superior ao teor de manganês do material de base das chapas de aço revestidas 1, 2. Além disso, é vantajoso se o teor de cromo e molibdênio da vareta de enchimento 11 também for maior do que no material de base das chapas de aço 1, 2. O teor combinado de cromo-molibdênio da vareta de enchimento 11 é de preferência aproximadamente 0,2% em peso superior ao teor combinado de cromo-molibdênio do material de base das chapas de aço 1, 2. O teor de níquel da vareta de enchimento 11 situa-se preferencialmente na faixa de 1 até 4% em peso. Além disso, a vareta de enchimento 11 apresenta, preferencialmente, um teor de carbono de pelo menos 0,1% em peso, particularmente preferencialmente de pelo menos 0,3% em peso.

[0045] A fim de obter uma homogeneização adicional da costura de solda e reduzir o entalhe metálico ao material de base, o feixe de laser 6 é colocado em oscilação de tal maneira que ele oscila em alta frequência transversal à direção da soldagem. A oscilação do feixe de laser 6 é indicada na figura 1 pelas setas 14 direcionadas transversalmente à junta de junção. A frequência de oscilação do feixe de laser 6 é de pelo menos 200 Hz, preferencialmente de pelo menos 500 Hz, particularmente preferencialmente de pelo menos 600 Hz. A oscilação do feixe de laser 6 é produzida, por exemplo, por meio de um espelho de deflexão (espelho de desvio) 15 disposto no cabeçote de solda a laser 5, que é provido com um atuador 16 que coloca o espelho 15 em vibrações de alta frequência, por exemplo, um acionador piezo (atuador piezo). O espelho de deflexão 15 também pode ser vantajosamente projetado como um espelho de foco

[0046] A amplitude da oscilação do feixe de laser é preferencialmente menor do que 2 mm. Ao unir as placas de chapa de aço 1, 2 com uma fenda 3 de alguns décimos de milímetro, por exemplo, uma largura de fenda na faixa de 0,9 a 0,2 mm, a amplitude da oscilação do feixe de laser pode se situar, por exemplo, na faixa de 1,5 a 0,5 mm. A oscilação do feixe de laser 6 é realizada com um certo perfil de vibração (figura do feixe). O atuador 16 atribuído ao espelho de deflexão (espelho de desvio) 15 e o apoio do espelho de deflexão 15 são preferencialmente projetados ou ajustáveis de modo que a oscilação do aço laser 6 tenha um perfil de vibração em forma de linha, em forma de anel ou poligonal. A figura do feixe anular pode apresentar um contorno de perfil oscilante circular, oval ou em forma de 8. Em contrapartifa, a figura do feixe poligonal pode, em particular, apresentar um contorno de perfil oscilante triangular, retangular ou trapezoidal. O espelho de deflexão oscilante 15 é montado, por exemplo, por meio de uma suspensão elástica e / ou uma articulação de corpo sólido.

[0047] As chapas de aço 1, 2 são soldadas a uma velocidade de avanço preferencialmente superior a 4 m/min, por exemplo, a uma velocidade de avanço na faixa de 5 a 6 m / min, ou as chapas de aço 1, 2 por meio de uma base móvel em relação ao feixe de laser 6 ou o feixe de laser 6 é movido em relação às chapas de aço 1, 2 por meio de um braço de robô. Existe uma sobreposição do perfil oscilante do feixe de laser 6 com o movimento de avanço das chapas de aço 1, 2 ou do cabeçote de solda a laser 5.

[0048] O exemplo de concretização esboçado na figura 2 difere do exemplo mostrado na figura 1, pelo fato de as chapas de aço 1, 2 ' apre-sentarem espessuras diferentes, de modo que há uma mudança brusca na espessura d na junta de topo. Por exemplo, uma chapa de aço 2 apresenta uma espessura de chapa na faixa de 0,8 mm a 1,2 mm, enquanto a outra chapa de aço 1 apresenta uma espessura de chapa na faixa de 1,6 mm a 3,0 mm. Além disso, as chapas de aço 1, 2 ' a a serem conectadas umas às outras na junta de topo também podem diferir uma da outra quanto à qualidade do material. Por exemplo, a placa mais grossa 1 é feita de aço de alta resistência, enquanto a placa de aço mais fina 2 ' apresenta uma qualidade de repuxo profundo relativamente macia. As chapas de aço 1, 2 ' também são unidas com uma folga de alguns décimos de milímetro.

[0049] O dispositivo de soldagem por feixe de laser usado para unir as chapas de aço 1, 2 ' corresponde essencialmente ao dispositivo de soldagem por feixe de laser descrito na figura 1, de modo que é feita referência à descrição acima com relação à configuração deste dispositivo.

[0050] A figura 3 mostra um exemplo de concretização adicional de um dispositivo para realizar o método de soldagem por feixe de laser de acordo com a invenção. O dispositivo de soldagem por feixe de laser compreende um gerador de feixe de laser 17, cujo feixe de laser 6 é direcionado para uma lente de foco 7 por meio de um espelho de deflexão 18 ou semelhante. O feixe de laser focalizado 6 é então direcionado por meio de pelo menos um dispositivo de deflexão oscilante para a junta de união das placas de aço 1, 2 a serem soldadas na junta de topo, que delimita uma pequena folga 3. O dispositivo de deflexão oscilante pode ser formado a partir de um ou mais espelhos de deflexão 15, 15 '. O espelho de deflexão 15, 15 ' é provido de um atuador de vibração 16, 16', por exemplo, um acionamento piezo.

[0051] Um material adicional que apresenta uma propriedade de es tabilização de austenita, é conduzido ao banho de fusão 9, gerado ex-clusivamente por meio do feixe de laser oscilante 6, em que a ponta da vareta de enchimento derrete no banho de fusão 9 ou no ponto de operação do feixe de laser 6. Por meio de uma linha de suprimento de gás 8, cuja abertura de saída é direcionada para o banho de fusão 9, esta é ativada com gás protetor, por exemplo argônio e / ou hélio.

[0052] Além disso, o dispositivo de solda por feixe de laser de acordo com a figura 3 apresenta um dispositivo, por meio do qual a geometria da costura de solda 13 é detectada e a frequência de oscilação e / ou a amplitude do feixe de laser oscilante 6 são automaticamente variadas dependendo da geometria detectada da costura de solda 13. A geometria da costura de solda por feixe de laser pode ser detectada, por exemplo, por meio de um dispositivo sensor 19 que possui uma câmera e uma iluminação de câmera de linha de laser, em que a geometria da costura de solda 13, pode ser detectada em particular diferentes perfis de altura e suas posições de acordo com o método de triangulação. Alternativamente ou adicionalmente, a geometria da costura de solda 13 também pode ser detectada por meio de métodos de medição indu-tivos, em particular testes de corrente de Foucault ou uma sonda de corrente de Foucault. Os sinais de medição do dispositivo sensor são transmitidos para um computador 20, que avalia os sinais de medição e controla o (s) atuador (es) de oscilação 16, 16 ', dependendo dos sinais de medição do dispositivo sensor.

[0053] A concretização da invenção não está restrita aos exemplos de concretização descritos nos desenhos. Pelo contrário, são concebidas numerosas variantes que também fazem uso da invenção em uma configuração que difere dos exemplos descritos. Em particular, está dentro do escopo da invenção combinar uma ou mais das características dos exemplos de concretização explicados com referência às figuras 1 a 3. Lista de Sinais de Referência 1 chapa de aço (placa) 2 chapa de aço (placa) 3 ‘ chapa de aço (placa) 4 fenda 5 revestimento metálico de Al, por exemplo Al-Si 6 cabeçote da solda a laser 7 feixe de laser 8 lente de foco 9 linha de alimentação do gás protetor 10 banho de fusão 11 dispositivo de condução de vareta 12 vareta de enchimento 13 elemento de aquecimento 14 costura de solda 15 setas 16 , 15‘ espelho de deflexão (espelho de desvio) 17 , 16‘ Atuador 18 gerador de feixe de laser 19 espelho de deflexão 20 dispositivo sensor 21 computador (controle) d mudança abrupta de espessura

Claims (11)

1. Método para soldagem por feixe de laser de uma ou mais chapas de aço feitas de aço de manganês-boro endurecível na prensa, no qual pelo menos uma das chapas de aço (1, 2; 2') apresenta um revestimento (4) feito de alumínio e a soldagem por feixe de laser é feita sob condução de uma vareta de enchimento (11) para o banho de fusão (9) gerado exclusivamente por meio de um feixe de laser (6), sendo que a vareta de enchimento (11) contém pelo menos um elemento de liga estabilizadora de austenita, e sendo que o feixe de laser (6) é colocado em oscilação, de modo que oscila transversalmente na direção da soldagem, caracterizado pelo fato de que a frequência de oscilação do feixe de laser (6) é de pelo menos 200 Hz, preferencialmente de pelo menos 500 Hz, em que a geometria do cordão de solda (13) é detectada e que a frequência de oscilação e/ou a amplitude do feixe oscilante do laser (6) são variadas como uma função da geometria detectada do cordão de solda (13).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a chapa(s) de aço (1, 2; 2') é/são unida(s) durante a soldagem por feixe de laser na junta de topo ou em uma junta de sobreposição com uma folga (3) menor do que 0,8 mm, preferencialmente menor do que 0,6 mm, particularmente de preferência menor do que 0,4 mm.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a amplitude da oscilação do feixe de laser (6) é menor do que 2 mm, preferencialmente menor do que 1 mm.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a soldagem por feixe de laser é realizada a uma velocidade de avanço de mais de a 4 m / minuto, preferencialmente a uma velocidade de avanço na faixa de 5 a 8 m / minuto.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a oscilação do feixe de laser (6) é realizada com um perfil de oscilação linear, circular ou poligonal.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a vareta de enchimento (11) possui uma porcentagem em média de carbono de pelo menos 0,1% em peso, preferencialmente em torno de pelo menos 0,3% em peso.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a vareta de enchimento (11) apresenta a seguinte composição: 0,1 a 4,0% em peso de C, 0,5 a 2,0% em peso de Si, 1,0 a 2,5% em peso de Mn, 0,5 a 2,0% em peso de Cr + Mo, e 1,0 a 4,0% em peso de Ni, resíduo de ferro e impurezas inevitáveis.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a vareta de enchimento (11) é aquecida a uma temperatura de pelo menos 50°C, preferencialmente pelo menos a 90°C, pelo menos em uma seção longitudinal, antes de ser introduzida no banho de fusão (9).

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o banho de fusão (9) é acionado com gás protetor durante a soldagem a laser.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a(s) chapa(s) de aço (1, 2; 2 ') apresenta(m) uma espessura de chapa na faixa de 0,5 a 4 mm, preferencialmente 0,8 a 2,5 mm.

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que as chapas de aço (1, 2; 2 ') apresentam espessura de chapa diferente e / ou uma resistência à tração diferente.