CN108890134A - 一种超高强双相钢激光拼焊板焊缝增塑装置及工艺 - Google Patents

一种超高强双相钢激光拼焊板焊缝增塑装置及工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN108890134A
CN108890134A CN201810867982.2A CN201810867982A CN108890134A CN 108890134 A CN108890134 A CN 108890134A CN 201810867982 A CN201810867982 A CN 201810867982A CN 108890134 A CN108890134 A CN 108890134A
Authority
CN
China
Prior art keywords
superelevation
dual phase
phase steel
weld seam
tailor welded
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810867982.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108890134B (zh
Inventor
邢飞
邱小明
郭瑞
卢裕臻
阮野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN201810867982.2A priority Critical patent/CN108890134B/zh
Publication of CN108890134A publication Critical patent/CN108890134A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108890134B publication Critical patent/CN108890134B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/60—Preliminary treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明公开了一种超高强双相钢激光拼焊板焊缝增塑装置及工艺，属于焊接与连接技术领域。通过设计一套拼焊板加热控温装置，所述装置由(1)导热材料、(2)高频线圈、(3)超高强双相钢拼焊板、(4)焊缝、(5)冷却板和(6)冷却液管组成，通过控制焊缝配分温度、保温时间以及淬火温度，实现碳原子重新分布，细化马氏体晶粒的同时提高焊缝塑性变形能力，焊接得到的焊缝晶粒尺寸平均值1.5μm‑4.0μm，超高强钢双相钢拼焊板杯突值为7.3～9.9mm，拼焊板杯突值提高了43％。

Description

一种超高强双相钢激光拼焊板焊缝增塑装置及工艺
技术领域
本发明涉及一种超高强双相钢激光拼焊板接头增塑装置及工艺，通过对焊接接头施加局部配分工艺，改变焊缝相组成特征，使马氏体晶粒细化，从而提高超高强双相钢拼焊板接头塑性成型性能，属于焊接与连接技术领域。
背景技术
自上世纪80年代开始，高强钢激光拼焊板作为车身零部件生产与制造的重要手段，由于其高能、高速以及高效等特点受到汽车厂商的关注。高强钢激光拼焊板将不等厚板和不同级别的高强钢通过激光焊接，再经精密塑性成形后装配焊接而成的车身构件，可简化车身结构，降低冲压成本和装配公差，提高整车的安全性能和稳定性能。在高强钢激光拼焊板生产过程中，异质高强钢的母材焊缝区历经熔化、非平衡凝固和固态相变过程，生成非均质的多相多尺度铸态组织(除铁素体和马氏体之外，还可能出现不同形态的贝氏体、残余奥氏体和碳化物等)，完全破坏了母材原有组织的平衡状态；此外，在焊后塑性成形中，焊接接头承受集中应力作用，极易产生焊缝开裂现象，降低了高强钢拼焊板可靠性和稳定性能。
随着拼焊板异质母材强度级别差和板厚差的增加，超高强钢拼焊板接头焊缝的成型难度逐渐增加。与高强钢激光拼焊板相比，超高强钢拼焊板由于其合金元素含量丰富，焊接质量较难控制，导致拼焊板焊缝组织的均匀性以及其力学性能均降低；再者，超高强钢拼焊板焊缝含碳量较高，硬度较大，塑性变形能力差；在冲压过程中，焊缝产生应力集中，极易发生冲压开裂和延迟开裂现象，降低超高强钢拼焊板的可靠性和整车的安全性能。目前，有关改善拼焊板焊缝力学性能的发明专利很多，如CN105562959A,CN106825956A和CN101169642A等等，通过采用变质处理、设置冷却装置以及焊缝结构设计等方法来改善高强钢焊缝的塑性成形性能；其中，针对超高强钢拼焊板的发明专利较少，多采用温冲压或热冲压方法实现热成型拼焊板的塑性成形，该方法可降低变形抗力，提高尺寸精度和成型极限高度，但其冲压装备较为昂贵，加工工艺复杂，且对异质母材，如双相钢和TRIP钢的组织和性能产生不利影响。迄今为止，有关提高超高强钢双相钢拼焊板塑性成型性能，同时简化成型工艺及装备，降低生产成本的技术尚未见详细报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种超高强双相钢激光拼焊板焊缝增塑装置及工艺，通过对焊接接头施加局部配分工艺，改变焊缝相组成特征，使马氏体晶粒细化，从而提高超高强双相钢拼焊板接头塑性成型性能。
本发明的技术方案结合附图说明如下：
一种超高强双相钢激光拼焊板焊缝增塑装置，该装置由加热控温器和冷却板组成，所述加热控温器由导热材料1和高频加热线圈2组成，所述冷却板5内部布置冷却液管6，所述加热控温器和冷却板5分别布置在超高强双相钢拼焊板3上下面上，所述加热控温器和冷却板内的冷却液管6分别布置在超高强双相钢拼焊板3的焊缝4处，通过调整高频加热线圈2的输出功率和冷却液管6中的冷却介质流动速度，实现对配分温度、保温时间以及淬火温度工艺参数的有效控制。
一种采用上述装置进行超高强双相钢激光拼焊板焊缝增塑工艺，采用焊缝局部配分工艺，实现碳元素的配分，细化马氏体晶粒，改善焊缝塑性成型性能，包括以下工艺步骤：
第一步，装配；
将超高强双相钢拼焊板3的焊缝4置于导热材料1与冷却板5之间，保证焊接板材的平整度的同时采用电磁吸盘精确定位；
第二步，奥氏体化；
接通高频加热线圈2，调整输出功率，保证输出温度800～850℃，保温时间3～5min，对焊缝组织进行奥氏体化；
第三步，冷却；
采用注有冷却液的冷却板5对超高强双相钢拼焊板3的焊缝4进行快速冷却；调整高频加热线圈2输出功率，保证输出温度250-300℃，保温5～30s；
第四步，配分；
降低冷却液流速，提高高频加热线圈2输出功率，保证输出温度300～380℃，保温时间10～90s，对焊缝进行局部配分过程；
第五步，冷却；
将高频加热线圈2输出功率减小到零；采用注有冷却液的冷却板5对超高强双相钢拼焊板3的焊缝4进行快速冷却至室温。
所述超高强双相钢材料选用DP1180，杯突值为9.75mm，高强钢选用HC660、DP590和DP780，杯突值分别为9.74mm，12.98mm和11.32mm进行超高强双相钢与高强双相钢钢异质激光拼焊试验。焊缝局部配分工艺是通过焊缝马氏体中的碳原子配分过程，将马氏体内过饱和的碳原子向残余奥氏体中富集，降低马氏体碳含量的同时增加奥氏体的稳定性能，保持原有焊缝高强度基础上，提高焊缝塑性变形能力的工艺。在激光焊后设置配分加热控温装置，通过焊缝局部奥氏体化、淬火以及配分过程，调整焊缝马氏体、残余奥氏体以及渗碳体等相组成的同时，细化马氏体晶粒，增加马氏体塑性变形能力，从而提高超高强双相钢激光拼焊板塑性成形性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所述的一种超高强双相钢激光拼焊板焊缝焊缝增塑工艺和方法，在拼焊板焊后增加一套加热控温装置，通过对焊接接头施加局部配分工艺，改变焊缝相组成特征，使马氏体晶粒细化，从而提高超高强双相钢拼焊板接头塑性成型性能，见图2和图3。
附图说明
图1焊缝配分加热装置。
图2未焊缝局部配分的焊缝组织。
图3焊缝局部配分的焊缝组织。
图中：1-导热材料；2-高频加热线圈；3-超高强双相钢拼焊板；4-焊缝；5-冷却板；6-冷却水管。
具体实施方式
通过以下给出的实施例对本发明方法作进一步具体阐述。
本发明所述的一种超高强双相钢激光拼焊板焊缝焊缝增塑工艺和方法，在拼焊板焊后增加一套加热控温装置，通过对焊接接头施加局部配分工艺，调整焊缝碳原子配分关系，提高残余奥氏体含量的同时细化马氏体组织，增加焊缝马氏体塑性变形能力，改善超高强双相钢塑性成形性能。
本发明所述一种超高强双相钢激光拼焊板焊缝增塑工艺和方法，包括以下工艺步骤：
第一步，装配；
将超高强双相钢激光拼焊板焊缝放置于导热材料(1)与冷却板(5)之间，保证焊接板材的平整度的同时采用电磁吸盘精确定位；
第二步，奥氏体化；
接通高频加热线圈(2)，调整输出功率，保证输出温度800～850℃，保温时间3～5min，对焊缝组织进行奥氏体化；
第三步，冷却；
采用注有冷却液的冷却板(5)对拼焊板焊缝进行快速冷却；调整高频加热线圈(2)输出功率，保证输出温度250-300℃，保温5～30s；
第四步，配分；
降低冷却液流速，提高高频加热线圈(2)输出功率，保证输出温度300～380℃，保温时间10～90s，对焊缝进行局部配分过程；
第五步，冷却；
将高频加热线圈(2)输出功率减小到零；采用注有冷却液的冷却板(5)对拼焊板焊缝进行快速冷却至室温。
下述所有实施例均按上述工艺步骤和工艺参数进行激光焊接，实施例见下表1～表3。
表1 DP1180/DP590超高强双相钢焊缝焊缝配分工艺、组织及性能
表2 DP1180/HC660超高强双相钢焊缝焊缝配分工艺、组织及性能
表3 DP1180/DP780超高强双相钢焊缝焊缝配分工艺、组织及性能
本发明所述的一种超高强双相钢激光拼焊板焊缝焊缝增塑工艺和方法，按照上述工艺步骤进行焊后超高强双相钢焊缝配分处理，所达到的技术指标：
(1)增加焊缝残余奥氏体含量，通过扫描电镜背散射衍射分析(EBSD分析)，随机选五处进行测量，残余奥氏体含量平均值0.6％～1.5％，残余奥氏体含量增加了6倍；
(2)超高强双相钢激光拼焊板塑性成形性能提高，接头塑性成形性能试验按照《GB/T4156-2007金属材料薄板和薄带埃里克森杯突试验》在GBW-60B半自动杯突试验机上完成，杯突值平均值7.3～9.9mm，杯突值提高了43％。

Claims (2)

1.一种超高强双相钢激光拼焊板焊缝增塑装置，其特征在于，该装置由加热控温器和冷却板组成，所述加热控温器由导热材料(1)和高频加热线圈(2)组成，所述冷却板(5)内部布置冷却液管(6)，所述加热控温器和冷却板(5)分别布置在超高强双相钢拼焊板(3)上下面上，所述加热控温器和冷却板内的冷却液管(6)分别布置在超高强双相钢拼焊板(3)的焊缝(4)处，通过调整高频加热线圈(2)的输出功率和冷却液管(6)中的冷却介质流动速度，实现对配分温度、保温时间以及淬火温度工艺参数的有效控制。
2.一种采用权利要求1所述装置进行超高强双相钢激光拼焊板焊缝增塑工艺，其特征在于，采用焊缝局部配分工艺，实现碳元素的配分，细化马氏体晶粒，改善焊缝塑性成型性能，包括以下工艺步骤：
第一步，装配；
将超高强双相钢拼焊板(3)的焊缝(4)置于导热材料(1)与冷却板(5)之间，保证焊接板材的平整度的同时采用电磁吸盘精确定位；
第二步，奥氏体化；
接通高频加热线圈(2)，调整输出功率，保证输出温度800～850℃，保温时间3～5min，对焊缝组织进行奥氏体化；
第三步，冷却；
采用注有冷却液的冷却板(5)对超高强双相钢拼焊板(3)的焊缝(4)进行快速冷却；调整高频加热线圈(2)输出功率，保证输出温度250-300℃，保温5～30s；
第四步，配分；
降低冷却液流速，提高高频加热线圈(2)输出功率，保证输出温度300～380℃，保温时间10～90s，对焊缝进行局部配分过程；
第五步，冷却；
将高频加热线圈(2)输出功率减小到零；采用注有冷却液的冷却板(5)对超高强双相钢拼焊板(3)的焊缝(4)进行快速冷却至室温。
CN201810867982.2A 2018-08-02 2018-08-02 一种超高强双相钢激光拼焊板焊缝增塑装置及工艺 Active CN108890134B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810867982.2A CN108890134B (zh) 2018-08-02 2018-08-02 一种超高强双相钢激光拼焊板焊缝增塑装置及工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810867982.2A CN108890134B (zh) 2018-08-02 2018-08-02 一种超高强双相钢激光拼焊板焊缝增塑装置及工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108890134A true CN108890134A (zh) 2018-11-27
CN108890134B CN108890134B (zh) 2020-04-17

Family

ID=64352964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810867982.2A Active CN108890134B (zh) 2018-08-02 2018-08-02 一种超高强双相钢激光拼焊板焊缝增塑装置及工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108890134B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109794679A (zh) * 2019-01-25 2019-05-24 闫羽 一种减缓焊液冷却速率的激光焊接设备
CN113547215A (zh) * 2021-08-23 2021-10-26 上海交通大学 基于自配分的超高强钢焊接接头强韧化的焊接装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101983823A (zh) * 2010-11-23 2011-03-09 常州尖能光伏科技有限公司 太阳能组件汇流条的焊接装置和焊接方法
CN201960266U (zh) * 2010-12-31 2011-09-07 深圳市常兴金刚石磨具有限公司 高频焊接设备
CN102994737A (zh) * 2012-12-31 2013-03-27 哈尔滨工业大学 一种高强钢材料成形时调节零件强度分布的方法
CN207386794U (zh) * 2017-08-31 2018-05-22 江苏先特能源装备有限公司 一种能通用的偏极柱感应电加热熔接装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101983823A (zh) * 2010-11-23 2011-03-09 常州尖能光伏科技有限公司 太阳能组件汇流条的焊接装置和焊接方法
CN201960266U (zh) * 2010-12-31 2011-09-07 深圳市常兴金刚石磨具有限公司 高频焊接设备
CN102994737A (zh) * 2012-12-31 2013-03-27 哈尔滨工业大学 一种高强钢材料成形时调节零件强度分布的方法
CN207386794U (zh) * 2017-08-31 2018-05-22 江苏先特能源装备有限公司 一种能通用的偏极柱感应电加热熔接装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109794679A (zh) * 2019-01-25 2019-05-24 闫羽 一种减缓焊液冷却速率的激光焊接设备
CN109794679B (zh) * 2019-01-25 2020-11-13 泰州市威力液压机具制造有限公司 一种减缓焊液冷却速率的激光焊接设备
CN113547215A (zh) * 2021-08-23 2021-10-26 上海交通大学 基于自配分的超高强钢焊接接头强韧化的焊接装置
CN113547215B (zh) * 2021-08-23 2022-08-02 上海交通大学 基于自配分的超高强钢焊接接头强韧化的焊接装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN108890134B (zh) 2020-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2610378C (en) Method for producing a metallic component comprising adjoining portions having differing material properties
JP5712302B2 (ja) 異物性部品の製造方法
CN103215421B (zh) 热处理低合金碳钢成分工件的方法
CN105755369B (zh) 一种易焊接低温抗层状撕裂性能优异的钢板及其制备方法
JP2006009141A (ja) 冷間加工性と焼き入れ性に優れた電縫鋼管とその製造方法
JP6318971B2 (ja) 熱間プレス成形方法
KR20140017001A (ko) 낮은 항복 인장 비 및 고인성을 갖는 강판 및 이의 제조 방법
CN106687607A (zh) 包括产生局部软区的热磁回火工艺的用于制造结构部件的方法
CN106086648A (zh) 一种实现具有trip效应的中锰钢件性能梯度分布的方法
CN101622365A (zh) 使用焊后热处理改善缝焊接头性能的方法
CN101006189A (zh) 制造硬化的锻钢部件的方法
CN106119688A (zh) 一种性能梯度分布的高强度q＆p钢件制备方法
CN108890134A (zh) 一种超高强双相钢激光拼焊板焊缝增塑装置及工艺
CN106435379A (zh) 550MPa级特厚易焊接高韧性抗层状撕裂钢板及其制造方法
CN105112815A (zh) 一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板及制造方法
CN103740913A (zh) 高温锻制马氏体不锈钢热处理方法
TWI798338B (zh) 塑膠注射模具及其製造方法
Xu et al. Softening behavior of electron beam welded 22SiMn2TiB steel
KR100708760B1 (ko) 자동차 드라이브 플레이트 및 이의 제조 방법
CN101220403A (zh) 一种球墨铸铁贝氏体等温处理方法
JP2004025247A (ja) 高強度化部品の製造方法
KR101482336B1 (ko) 이종 강도 영역을 갖는 열간 성형품의 제조방법
CN108624818A (zh) 400-500MPa级高均匀延伸率热连轧钢板及其制造方法
KR100842710B1 (ko) 열변형 방지 기능을 갖는 오일냉각 금형 및 이를 이용한기계 부품의 제조 방법
CN102994737A (zh) 一种高强钢材料成形时调节零件强度分布的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant