CN102470491A - 用于焊接片材的辅助材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于焊接钢制片材的辅助材料，其中，所述辅助材料含有为15-40wt％的Zn、5-30wt％的Mn、0.01-10wt％的Ni和不大于1wt％的典型杂质，以及余量为铜。

Description

用于焊接片材的辅助材料
技术领域
本发明涉及一种用于焊接片材的辅助材料，所述辅助材料具有权利要求1的特征。
背景技术
本介绍中提及的此类型的辅助材料被特别用于汽车工业中，所述辅助材料被用于结合车身的薄壁部分。当结合通常镀锌的薄壁车身片材时，特别重要的是使结合需要的热量输入最小化，这样一方面，将要被结合在一起的所述片材可以以最小可能的形变结合，同时另一方面，在结合操作中尽可能少地损坏这些片材的锌镀层，因此可能制造出具有可能最小腐蚀敏感性的结合接缝。
基于已知含铜辅助材料的熔点通常高于1000℃的事实，相应地为了完成结合操作需要高温条件。首先，这些高温会导致在被结合的连接区域内所述车身片材锌镀层的气化，其次，由于所述高温在已按尺寸切割并被结合在一起的片材中产生热应力，所以，为了防止被切割片材坯料的变形，需要应用相应的抑制力，否则会导致被切割片材的形变和/或结合间隙的不规则间隙发展，结合间隙由片材金属坯料的结合边缘确定。
从现有技术已知的缺点中，显然存在对含铜辅助材料的需求，含铜辅助材料使在薄壁片材金属上、甚至是在比较低结合温度下进行的结合操作成为可能从而避免已知的缺点，这样一方面防止了或至少减少了锌镀层的气化，同时另一方面，在结合操作中发生的形变力可能减少，形变力的减少甚至允许比较低的力就足够保证所述片材金属坯料被结合在一起。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种含铜辅助材料，该辅助材料具有比较低的熔点。
通过一种具有权利要求1所述特征的辅助材料获得这个目的。
根据本发明，所述辅助材料含有15-40wt％的Zn、5-30wt％的Mn、0.01-10wt％的Ni和不大于1wt％的常见杂质，以及余量的铜。
根据本发明的所述辅助材料是特别抗腐蚀的，所述辅助材料不仅能被用于焊接不锈钢片材金属的以气体-金属-电弧焊(GMA)方法或激光焊接或特别是以金属-惰性-气体(MIG)方法的熔接中，而且最格外适合于片材厚度可能小于1.5mm的薄片金属的结合中，因为所述辅助材料相对较低的熔点，依靠在具体范围限定中合金的成分，所述辅助材料的熔点可以明显低于900℃，这样的事实，特别归因于与其他合金组成协同的比较高的锌含量。
因为低熔点，所以对通过焊接结合薄金属片材的适宜性，特别归因于低能量需求。因此，能被相应减少的能量输入，最终导致金属片材的较少变形。
因为低变形风险，根据本发明的所述辅助材料，也特别适合于结合不同厚度的片材金属，例如，在车身和底盘之间的过渡中就是如此。
低熔点使得根据本发明的所述辅助材料格外适合于结合镀锌钢板，因为与使用已知的辅助材料相比，在锌的气化温度911℃时，能获得低得多的锌镀层气化速率。
另外，因为根据本发明含有Zn、Mn和Ni的合金，多数辅助材料具有良好的流动性和润湿性以及良好的间隙桥接特征，因此保证了紧密稳定的接缝。熔化的辅助材料的高表面张力也特别为获得间隙的良好桥接做出了贡献，间隙的良好桥特别是能归因于与低熔点相结合的合金的锰含量。
此外，根据本发明的所述辅助材料具有很好的冷成形性能的事实是归因于比较高的锌含量，所以根据本发明的所述辅助材料制造的熔接条或焊接条能廉价制造甚至以直径0.8mm或更小。
基于由合金成分造成的所述辅助材料的良好润湿行为表现和浅灰颜色，所述辅助材料外观类似片材金属表面，所以所述辅助材料格外适用于车身的外表面区域。因此，尽管有焊接接缝，但由不同片材金属坯料组成的外表面具有连成一体的外观。
此外，因为良好的流动性和润湿性，所以有可能在相对较低能量需求下获得比较高的结合速度。
具体实施方式
在优选实施方式中，所述辅助材料含有20-25wt％的Zn、8-13wt％的Mn、0.2-1.2wt％的Ni。特别因为相对较高的锰含量，该实施方式适合于结合高合金化的不锈钢金属片材。
已经发现，不管在给定的情况下被结合的高合金化片材的实际成分，含有22wt％的Zn、10wt％的Mn、0.5wt％的Ni的辅助材料的合金能够被格外普遍地用于固定的合金成份，特别是同时维持各自±10％的容差范围。
根据另一种优选实施方式，如果所述辅助材料含有27-33wt％的Zn、15-25wt％的Mn、2-6wt％的Ni，那么，因为由于提高的镍含量而产生的强度增加，该辅助材料格外适合于结合高强度的片材。锰含量的增加与材料韧性增加相关，因此特别促进了接缝减少的产品。
不管被结合的高强度片材的实际给定成分，已经发现含有30wt％的Zn、20wt％的Mn、4wt％的Ni的辅助材料能够普遍地，特别是在±10％容差范围内被使用。
为了能很大程度上排除常见杂质(usual impurities)对所述辅助材料的优越性能的影响，所述常见杂质不应当含有超过0.2wt％的Al和Sn，以及不超过0.1wt％的Mg、Cr和Co。
已经证明含有组分0.01-4wt％Fe作添加物的辅助材料对于强度以及对钢材料的更容易的润湿性是格外有利的。0.01-0.05wt％Si的添加也已有增加强度的效果。
使用所述辅助材料进行结合时所能获得的上述有利效果，特别归因于所述辅助材料的低熔点，通过使用所述辅助材料来实施使用照射/辐射源(beam/radiation source)作为热量输入设备的焊接或熔接方法，所述有利效果能被进一步增加。既然使用照射源有可能获得非常不连续的热量输入，那么可能保证结合温度(所述温度无论如何是相对较低的)被限定到窄的局部范围内，更进一步最小化片材金属坯料在结合过程中和/或当用在片材金属坯料的锌镀层气化速率高时的变形风险。根据本发明的所述辅助材料特别适于以连续操作和脉冲操作用在电弧法中。

Claims (9)

1.一种用于焊接片材金属的辅助材料，其特征在于，所述辅助材料含有15-40wt％的Zn、5-30wt％的Mn、0.01-10wt％的Ni和不大于1wt％的常见杂质，以及余量为铜。
2.根据权利要求1所述的辅助材料，其特征在于，所述辅助材料含有20-25wt％的Zn、8-13wt％的Mn、0.2-1.2wt％的Ni。
3.根据权利要求2所述的辅助材料，其特征在于，所述辅助材料含有22wt％的Zn、10wt％的Mn、0.5wt％的Ni。
4.根据权利要求1所述的辅助材料，其特征在于，所述辅助材料含有27-33wt％的Zn、15-25wt％的Mn、2-6wt％的Ni。
5.根据权利要求4所述的辅助材料，其特征在于，所述辅助材料含有30wt％的Zn、20wt％的Mn、4wt％的Ni。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的辅助材料，其特征在于，所述杂质包括Al＜0.2wt％、Sn＜0.2wt％、Mg＜0.1wt％、Cr＜0.1wt％、Co＜0.1wt％。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的辅助材料，其特征在于，所述辅助材料含有0.01-4wt％的Fe。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的辅助材料，其特征在于，所述辅助材料含有0.01-0.05wt％的Si。
9.前述权利要求中任意一项所述的辅助材料在使用照射源作为热量输入设备进行焊接和/或熔接的方法中的应用。
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