CN111065486A - 激光焊接一个或多个可模压淬火钢钢板的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于熔焊由可模压淬火钢，优选锰硼钢制成的一个或多个钢板(1、2；2')的方法及装置，在方法中，熔焊通过将填充焊丝(11)输送至由激光束(6)产生的熔浴(9)中进行。为提高焊缝淬透性，无论待彼此焊接的钢板是相同还是不同材料质量的钢板，本发明建议，填充焊丝(11)在熔焊前以石墨颗粒涂层并将由此涂层的填充焊丝(11)直接引入熔浴(9)，使得填充焊丝(11)尖端在熔浴(9)中熔化，其中石墨颗粒与蜡质或液体载体介质混合以施加到填充焊丝(11)上，并将混合物作为涂层(11.1)施加到填充焊丝(11)上。本发明方法和相应装置特征在于高生产率和相对低能耗。该方法可以用相对较低设备费用来实现。

Description

激光焊接一个或多个可模压淬火钢钢板的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于熔焊由可模压淬火钢，优选锰硼钢制成的一个或多个钢板的方法，在该方法中，熔焊是在将填充焊丝输送至仅通过激光束产生的熔浴中的情况下进行的。
此外，本发明涉及一种用于熔焊一个或多个钢板的装置，尤其是用于执行上述类型的方法的装置，该装置具有激光焊接头和焊丝供应装置以将填充焊丝运送到仅借助于激光束产生的熔融浴中。
背景技术
所谓的可热成型的，即可模压淬火的、由锰硼钢制成的金属板，例如钢级22MnB5，在汽车制造中越来越重要。在交货状态下，也就是说在模压淬火之前，锰硼钢的抗拉强度约为600MPa，并且具有铁素体-珠光体组织结构。通过模压淬火和与此相关快速冷却可以在成型后调整得到完全的马氏体结构，其抗拉强度可以在1500到2000MPa之间。这样的部件通常由所谓的拼焊板制造；这意味着通常通过激光焊接在根据需求的不同板材厚度和/或材料质量之间进行连接。
在进一步加工拼焊板的热成型和硬化过程中，通常应将其焊缝以与组成拼焊板的钢板坯的基材相同的程度进行淬火。为了确保这一点，可能例如在焊接不同厚度的钢板坯期间，对热成型过程提出重大挑战，其中在这些钢板坯中在接合处产生相对较大的厚度跳变。于是，用于充分的淬火过程的过程窗口(参数窗口)相对较小。另外，淬火过程是敏感的并且必须非常精确地设置，这通常给用户带来与生产有关的限制。
可热成型的可模压淬火的钢板的熔焊进一步受到通常所设置的铝制表面涂层的限制。通常设置这样的涂层，例如铝硅涂层，以防止在热成型过程中工件起皮。但是，这种表面涂层对焊缝的质量有非常不利的影响。因为通过对经涂层的钢板的熔焊，除基材外，含铝的表面涂层也会熔化，并且由此将铝引入到焊缝中。如果焊缝中的铝含量在2重量％与10重量％之间，则导致形成铁素体区域(相)，这导致焊缝强度的降低。在这种情况下，焊缝的强度低于基材的强度，从而可以预期焊缝中相关组件的失效，而不论接合的板厚组合如何。
为了防止铁素体的形成，根据现有技术，在焊接过程之前通过机械工具或通过激光烧蚀在待焊接的板边缘的边缘区域中至少部分地去除表面涂层(参见EP 2 007 545B1)。然而，为了至少部分地去除表面涂层，需要额外的处理步骤，这是昂贵且费时的，因此损害了此处所述类型的部件制造的经济性。
在US 2008/0011720 A1中，说明了激光电弧混合焊接工艺，其中由锰硼钢制成的具有含铝表面层的板通过对接彼此连接在一起。激光束在此与至少一个电弧结合，以便在对接接头处熔化金属并将板坯焊接在一起。电弧通过钨焊接电极形成，或者是在填充焊丝尖端处使用MIG焊接燃烧器时形成的。填充焊丝可以含有元素(例如，Mn，Ni和Cu)，这些元素引起钢转变成奥氏体组织结构并有助于维持熔浴中的奥氏体转化。通过这种混合焊接工艺，应实现具有铝硅基涂层的、由锰硼钢制成的可热成型板坯的焊接，而无需在待产生的焊缝区域内事先去除涂层材料，但在此应确保，位于板坯接头边缘处的铝不会导致焊缝中组件强度的降低。通过在激光束后面设置电弧，应将熔浴均质化，并由此应消除产生铁素体结构的大于1.2重量％的局部铝浓度。
由于电弧的产生，就能量消耗而言，这种已知的混合焊接工艺相对昂贵。此外，焊接速度相对较低。另外，通过激光电弧混合焊接产生的焊缝具有不利于进一步成形的焊缝形状，其在可能情况下需要后续的加工。
从EP 2 919 942 B1中已知一种使用填充焊丝在对接接头中激光焊接由可模压淬火的锰硼钢制成的板的方法，其中填充焊丝包含至少一种选自锰，铬，钼，硅和/或镍的合金元素，其有利于在使用激光束产生的熔浴中形成奥氏体，并且其中该至少一种合金元素以比在钢板的可模压淬火钢中高至少0.1重量％的质量比例存在于填充焊丝中。这里，填充焊丝具有以下组成：0.05-0.15重量％的C，0.5-2.0重量％的Si，1.0-2.5重量％的Mn，0.5-2.0重量％的Cr+Mo和1.0-4.0重量％的镍，其余为铁和不可避免的杂质，其中填充焊丝的碳质量比例比钢板的可模压淬火钢低至少0.1重量％。另外，该方法的特征在于，所使用的钢板是未涂覆的，或者在焊接之前通过沿待彼此焊接的接头边缘在边缘区域中剥除其涂层来部分去除涂层。
在EP 2 737 971 A1中说明了一种激光焊接方法，该方法利用填充焊丝来由涂层钢板制造拼焊板，其中所使用的钢板由硼合金钢组成并且具有铝硅或锌涂层。填充焊丝包含碳或锰，其中该元素在填充焊丝中的质量比例比在涂层钢板的基材中更大。因此，填充焊丝的碳含量应比钢板的基材的碳含量高0.1重量％至0.8重量％，并且锰含量应高1.5重量％至7.0重量％。与模压淬火的钢板相比，由此应防止由于涂层材料进入由激光束产生的熔浴而导致的焊缝强度降低。
EP 2736672 B1公开了一种方法，该方法通过使用填充焊丝的激光焊接来由涂层钢板制造部件，其中该钢板具有铝基涂层，该铝基涂层在焊接前已在沿待彼此焊接的接头边缘的边缘区域中以这样的程度被去除，使得金属间合金层仍保留在那里。在该已知方法中，填充焊丝具有以下组成：0.6至1.5重量％的C，1.0至4.0重量％的Mn，0.1至0.6重量％的Si，最大2.0重量％的Cr和最大0.2重量％的Ti，其余为铁和加工引起的杂质。
DE 10 2010 019 258 A1说明了一种生产钢板产品的方法，在该方法中，由不同厚度的锰硼钢制成的板坯通过激光束沿接头焊接在一起，其中在焊接过程之前，在待焊接在一起的钢板的至少一个接合边缘上涂覆粘性液体，所述粘性液体包含至少一种增加待产生的焊缝强度的成分。例如，这里使用矿物油或其中分散有石墨颗粒的液体作为粘性液体。
发明内容
因此，本发明的目的是给出一种开头所述类型的方法和装置，通过该方法和装置可以将其至少一个板由可模压淬火的钢制成并具有铝涂层的钢板连接起来，使得可以拦截热成型(模压淬火)后焊缝中硬度扰动，其中该方法和装置的特征在于高生产率和相对低的能耗。尤其应给出一种开头所述类型的方法，通过该方法可改善焊缝的淬透性，而这与待焊接在一起的钢板具有相同还是不同的材料质量无关。此外，实施该方法的与设备有关的成本也应该相对较低。因此，应该给出在开头所提到的类型的方法和装置，通过该方法和装置，可以将由可模压淬火的钢制成的涂层板，尤其是具有铝基涂层的涂层板以经济的方式彼此焊接在一起，并提高焊缝的淬透性，从而扩大了合适淬火过程的过程窗口，并减少了对用户的生产技术相关的限制。
为了实现该目的，提出了一种具有权利要求1所述特征的方法和一种具有权利要求13所述特征的装置。在从属权利要求中给出了根据本发明的方法和装置的优选和有利的设计方案。
在开头所述类型的激光焊接方法中，本发明设定，在熔焊之前用石墨颗粒涂覆填充焊丝，并且将以此方式涂覆的填充焊丝直接引入到熔浴中，使得填充焊丝的尖端在熔浴中熔化，其中将石墨颗粒与蜡状或液体载体介质混合以涂覆在填充焊丝上，并将混合物作为涂层涂覆在填充焊丝上。
不管待焊接在一起的钢板是相同还是不同材料质量的钢板，通过填充焊丝含石墨的涂层中的额外碳，焊缝的可淬性都得到了显著改善。根据本发明的方法尤其提供离了这样的前景，即，在激光焊接可模压淬火的钢板，例如具有铝基涂层的不同厚度的相同类型的锰硼钢板时，在待彼此焊接的钢板边缘的边缘区域中，省去部分脱涂层过程，或者整个过程。通过省略脱涂层处理，可以显著提高这种激光焊接方法的生产率。与激光电弧混合焊接方法不同，根据本发明的激光焊接方法能够实现相对较高的焊接速度。
另外，与激光电弧混合焊接方法相比，根据本发明的激光焊接方法具有以下优点，即，所产生的激光焊缝相对较窄并且特征在于改进的焊缝几何形状。
与例如在从EP 2 737 971 A1已知的方法中使用含碳的填充焊丝相比，根据本发明的方法的优点在于基本上可以使用任何常规的填充焊丝并涂覆有石墨颗粒。然而，用于实施根据本发明的方法的填充焊丝应不含铝或除了不可避免的杂质优选不含铝。因此，不需要为执行根据本发明的方法来制造或提供特殊的填充焊丝。因此，也可以通过多个填充焊丝供应商供货。可引入熔浴的碳量在此基本上仅受载体介质的吸收性或石墨颗粒在用作涂层材料的载体介质中的分散性和熔浴的吸收性的限制。
由DE 10 2010 019 258 A1已知在待彼此焊接的钢板的接合边缘上施加粘性的液体，其中该粘性液体包含至少一种提高待产生的焊缝强度的成分，例如石墨颗粒，与此相比，根据本发明的方法的优点在于，借助于填充焊丝相应的涂层，碳到熔浴中以及因此到焊缝中的引入显著比通过涂覆接合边缘更加均匀和有效。另外，根据本发明的方法的实施在设备技术方面比用所述类型的粘性液体涂覆接合边缘更简单。
根据本发明的方法不仅可以用于连接多个相同或不同板厚的钢板坯，其中至少一个板坯由可模压淬火的钢，优选锰硼钢制成，而且尤其也用于激光焊接由可模压淬火钢制成的单个板状或带状钢板，其中在后者情况下，通过成型，例如卷边或辊轧成型将待彼此焊接的板边缘彼此相向移动，使得其最终在对接接头中彼此面对地布置。此外，根据本发明的方法在搭接接头中激光焊接由可模压淬火钢，优选锰硼钢制成的一个或多个钢板中的应用也属于本发明的范围。
本发明的一种优选的设计方案规定，在熔焊位置处，优选在熔焊过程中连续地以石墨颗粒涂覆所述填充焊丝。由此可以降低生产成本。通过将填充焊丝在熔融焊接的位置处涂覆，优选在熔焊过程中连续地进行涂覆，本发明可以在设备技术方面以紧凑的结构来实现。这里，可以根据焊丝供应速度和/或焊接速度在确定的量范围内适当地设置施加在填充焊丝上的涂覆量。该设计方案尤其包括以下选项，即，根据待彼此焊接在一起的钢板的组成，尤其是根据钢板表面涂层的类型和/或厚度，适当地设置涂层材料的涂覆量或石墨颗粒含量，使得焊缝在热成型(模压淬火)后具有与钢板基材相当或优选甚至更高的硬度和强度。
根据本发明的另一个设计方案，在焊丝进给装置和将填充焊丝供应到熔浴中的引导线之间用石墨颗粒涂覆填充焊丝。以这种方式，填充焊丝可以在靠近熔浴的地方涂覆有石墨颗粒，并且可以非常可靠地将涂覆的填充焊丝供应到熔浴中。
根据本发明的填充焊丝的涂层可以以不同的方式实现。填充焊丝优选地借助于浸镀浴，辊涂装置或喷涂装置形式的涂层装置以石墨颗粒涂覆。这里，辊涂装置可以设置有一个或多个施加辊，所述施加辊优选分别设置有环形槽，所述环形槽的横截面轮廓在一定程度上大于待涂覆的填充焊丝的厚度或直径，其中，填充丝这样引导，使得其至少部分地啮合在环形凹槽中。可以通过相对于填充焊丝的进给速度来控制至少一个施加辊的旋转速度来设置待涂覆的涂层材料的量。
为了用石墨颗粒涂覆填充焊丝，将这些石墨颗粒与蜡状或液体载体介质混合。石墨颗粒的平均粒径D50在此例如为最大300μm，优选为最大200μm，特别优选为最大100μm。D50表示50％的颗粒小于指示值。
本发明的一种有利的设计方案规定，使用油，优选石蜡油，例如白油作为液体载体介质。在这种载体介质中，石墨颗粒可以非常稳定地分散。该混合物还可以包含稳定剂和/或添加剂，例如润湿剂或其他分散助剂。此外，油，尤其是矿物油或石蜡油本身具有高的碳含量，这有助于改善焊缝的淬透性。
由石墨颗粒和载体介质组成的、用于涂覆填充焊丝的混合物的固体含量例如可以在20至80重量％的范围内，优选在40至80重量％的范围内。
根据本发明的方法的另一种设计方案，钢板具有铝或铝硅基表面层，该表面层延伸至钢板的至少一个待焊接的纵向边缘。这种设计方案提供了成本优势，因为在这种设计方案中，在引入足够的碳时，可以省去在待焊接的板边缘的区域中去除铝涂层的额外工艺步骤。另外，与涂覆铝的锰硼钢板的常规激光焊接不同，这种设计方案在预先对要在对接接头中接合的板边缘的边缘进行脱涂层之后，以更大的支撑横截面的形式产生了最佳的焊缝几何形状。这尤其改善了焊缝的动态承载能力或减小了焊缝区域中的材料疲劳。
使用根据本发明的方法接合的由可模压淬火的钢板，尤其是锰硼钢制成的一个或多个钢板具有例如至少1.8mm或至少2.0mm的厚度。这里，钢板可以具有不同的板厚和/或不同的材料质量，尤其是抗拉强度。
根据本发明的方法尤其设置用于焊接由可模压淬火钢，例如锰硼钢制成的钢板，其在对接接头中焊接，其中对接接头上有着至少为0.4mm的厚度跳变。通过使用不同板厚的钢板，或者在使用单个钢板或相同板厚的多个钢板的情况下，厚度跳变通过待彼此接合的板边缘的偏移而产生。
本发明的另一种设计方案规定，将石墨颗粒在由载体介质和石墨颗粒制成的混合物中的比例设定为，使得在将混合物作为涂层施加在填充焊丝上之后，填充焊丝具有至少0.2重量％，优选至少0.3重量％的碳质量比例。以这种方式，在许多情况下已经实现了，在将钢板工件模压淬火之后，焊缝具有与钢板的基材相当的硬度或强度。
根据本发明的另一优选设计方案，将石墨颗粒在由载体介质和石墨颗粒制成的混合物中的比例设定为，使得在将混合物作为涂层施加到填充焊丝上之后，填充焊丝具有比钢板的基材的碳质量比例高0.1重量％至1.2重量％的碳质量比例。
选择性地，在根据本发明的涂层之前，仍未涂层的填充焊丝可以包含至少一种合金元素，该合金元素有利于在由激光束产生的熔浴中奥氏体的形成。由此，无论待焊接在一起的钢板是相同还是不同材料质量的钢板，都可以进一步改善焊缝的淬透性。
为了防止焊缝变脆，本发明的另一种设计方案规定，在激光焊接过程中将保护气体(惰性气体)施加到熔浴。该保护气体优选是纯氩气，氦气，氮气或它们的混合物，或者由氩气，氦气，氮气和/或二氧化碳和/或氧气组成的混合物。
本发明的另一设计方案规定，钢板在激光焊接过程中以小于0.8mm，优选小于0.6mm，特别优选小于0.4mm的间隙在对接接头或搭接接头中接合。在十分之几毫米数量级内的小间隙宽度有利于高焊接速度，因此有利于焊接方法的高生产率。另外，在所示数量级内的小间隙宽度有利于接缝几何形状的优化。
在本发明的优选设计方案中，待焊接的钢板这样选择，使得其基材具有以下组成：0.10至0.50重量％的C，最大0.40重量％的Si，0.50至2.00重量％的Mn，最大0.025重量％的P，最大0.010重量％的S，最大0.60重量％的Cr，最大0.5重量％的Mo，最大0.050重量％的Ti，0.0008至0.0070重量％的B，以及最少0.010重量％的Al，其余的Fe和不可避免的杂质。由这种钢制成的部件(工件)在模压淬火之后具有相对较高的抗拉强度。
在根据本发明的方法中进一步优选使用锰硼钢板，其在模压淬火之后具有在1500至2000MPa范围内的抗拉强度。
在根据本发明的方法中使用的填充焊丝优选具有以下组成：0.1至0.4重量％的C，0.5至2.0重量％的Si，1.0至2.5重量％的Mn，0.5至5.0重量％的Cr+Mo和1.0至4.0重量％的Ni，其余为铁和不可避免的杂质。试验表明，当使用根据本发明的方法时，用这种填充焊丝可以确保在接合的钢板的模压淬火过程中焊缝向马氏体结构的强烈转变。
本发明所基于的和上面给出的目的还通过一种用于熔焊一个或多个钢板的装置来实现，其中该装置具有激光焊接头，用于将填充焊丝供应到仅通过激光束产生的熔浴中的焊丝供应装置，和涂层装置，通过所述涂层装置，将填充焊丝涂覆有包含石墨颗粒的蜡状或液体混合物。
形成为根据本发明的装置的部件的涂层装置例如构造为浸镀浴，辊涂装置或喷涂装置的形式。根据本发明的优选设计方案，其被布置在焊丝进给装置和将填充焊丝供应到熔浴中的引导线之间。由此可以实现以上结合根据本发明的方法已经说明的优点。
附图说明
下面根据示出多个示例性实施例的附图详细解释本发明。它们示意性地显示：
图1示出了用于实施根据本发明的熔焊方法的装置的部件的透视图，其中通过激光束使用填充焊丝在对接接头中将两个基本上相等厚度的可模压淬火钢板焊接在一起；
图2示出了用于实施根据本发明的熔焊方法的装置的部件的透视图，其中通过激光束使用填充焊丝在对接接头中将两个不同厚度的可模压淬火钢板焊接在一起；
图3示出了用于涂覆根据图1或图2的用于激光焊接装置的填充焊丝的涂层装置的纵剖面图；
图4以正视图或侧视图示出了用于涂覆根据图1或图2的用于激光焊接装置的填充焊丝的涂层设备的另一示例性实施方式，其中焊丝引导件在纵剖面中示出；以及
图5以正视图或侧视图示出了用于涂覆根据图1或图2的用于激光焊接装置的填充焊丝的涂覆设备的另一示例性实施方式，其中该设备的部件局部地以垂直剖面示出。
具体实施方式
在图1和图2中示出了激光焊接装置，借助该装置可以实施根据本发明的方法。该装置包括底衬(未示出)，在底衬上布置有两个由相同或不同材料质量的钢制成的条或板1、2，使得其待焊接在一起的边缘彼此对接。钢板1、2中的至少一个由可模压淬火的钢，优选锰硼钢制成。钢板1、2在对接接头中以十分之几毫米的间隙3接合。间隙3例如小于0.6mm，优选小于0.4mm。如果钢板1、2由不同材料质量的钢生产，例如一块钢板1或2具有相对较软的深冲性能，而另一钢板2或1由较高强度的钢组成。
制成待彼此连接的钢板1、2中的至少之一的可模压淬火的钢例如可以具有以下化学成分：
最多0.45重量％的C，
最多0.40重量％的Si，
最多2.0重量％的Mn，
最多0.025重量％的P，
最多0.010重量％的S，
最多0.8重量％的Cr+Mo，
最多0.05重量％的Ti，
最多0.0050重量％的B，和
最少0.010重量％的Al，
其余的铁和不可避免的杂质。
在交货状态下，也就是说在热处理和快速冷却之前，可模压淬火的钢板1、2的屈服强度Re优选为至少300MPa；其抗拉强度Rm例如至少为480MPa，并且其断裂延伸率A80优选为至少10％。在热成型(模压淬火)之后，即加热到大约900至950℃的奥氏体化温度，在此温度下成形并随后快速冷却，钢板1、2的屈服强度Re约为1100MPa，抗拉强度Rm约1500至2000MPa，断裂延伸率A80约为5.0％。
钢板1、2优选地设置有由铝或锌制成的金属涂层4。其例如是Al-Si涂层。金属表面涂层4优选地例如通过热浸涂层施加到基材的两侧上，方法是将由可模压淬火的钢，优选地锰硼钢制成的带材引导穿过锌或Al-Si熔浴，从带材上吹除过量的涂层材料，然后对经涂层的带材进行后处理，尤其是加热。表面涂层4的铝含量可以在70至90重量％的范围内。
替代性地，也可以仅一块待焊接的钢板1、2具有含铝或锌的表面涂层4。此外，在可能情况下，表面涂层4可以仅施加在钢板1、2的一侧上，例如通过物理气相沉积(PVD)或通过电解涂层工艺。
如图1所示，钢板1、2可以具有基本相同的厚度。板厚例如在0.8至3.0mm的范围内，优选在1.8mm至3.0mm的范围内，而在相应的板侧面上的金属表面涂层4的厚度可以小于100μm，尤其是小于50μm。
在钢板1、2上方示出了激光焊接头5的一部分，该激光焊接头设有用于形成和定向激光束6的光学器件，尤其是聚焦透镜7。激光束6例如通过以下方式产生：Nd：YAG激光设备，其输出功率在5至6kW之间。
将用于供应保护气体的管线8分配给激光焊接头5。保护气体管线8的汇入处基本上定向至由激光束6产生的熔浴9和焊缝14。用8.1表示用作保护气体源的高压气体罐。优选将纯氩气或例如由氩气，氦气和/或二氧化碳组成的混合物用作保护气体。
另外，给激光焊接头5分配了一条引导线10，通过其将焊丝11形式的填充材料供给到熔浴9中，其中将填充焊丝11的尖端在熔浴9中熔化。填充焊丝11基本上不包含铝。例如，其可具有以下化学组成：
0.1重量％的C，
0.8重量％的Si，
1.8重量％的Mn，
0.35重量％的Cr，
0.6重量％的Mo，和
2.25重量％的Ni，
其余为铁和不可避免的杂质。
图2图示的实施例与图1所示的示例的不同之处在于，钢板1、2’具有不同的厚度，使得在对接接头处存在厚度跳变d。例如，钢板2’的板厚在0.8mm至1.2mm的范围内，而另一钢板1的板厚在1.6mm至3.0mm的范围内。此外，待通过对接连接在一起的钢板1、2’在材料质量上也可以彼此不同。例如，较厚的板1由强度更高的钢制成，而较薄的板2’具有相对较软的深冲性能。钢板1、2’也以十分之几毫米的间隙3彼此连接。
根据本发明，激光焊接装置包括涂层装置12，通过该涂层装置12，将填充焊丝11以包含石墨颗粒的蜡状或液体混合物进行涂层。在图1和2中仅以箱的形式示出的涂层装置12可以在不同的实施方式中实现。优选将其布置在焊丝进给装置13和将填充焊丝11供应到熔浴9的引导线10之间(参见图3至图5)。
在图3中示出了一个实施例，其中涂层装置12具有腔室12.1作为用于容纳液体涂层剂的容器。因此，腔室12.1包含由液体涂层剂形成的浸镀浴15。涂层剂通过入口开口12.2供应到腔室12.1，该入口开口例如在靠近底部12.3的位置汇入到腔室12.1中。液体涂层剂是液体载体介质和石墨颗粒的混合物。载体介质优选是油，特别优选是石蜡油，例如所谓的白油。
腔室12.1具有入口12.4和出口12.5，以引导待涂层的填充焊丝11。焊丝进给装置13布置在入口12.4之前，其具有至少一个驱动辊13.1和配对辊13.2，配对辊以一定的压力抵靠在填充焊丝11上。
出口12.5的开口或横截面在一定程度上比未涂层的填充焊丝11的横截面大。出口12.5和填充焊丝11因此界定了环形间隙12.6，其径向间隙尺寸大约对应于待在填充金属丝11上涂覆的套形涂层11.1的所期望厚度。根据要涂覆的涂层材料的量选择环形间隙12.6的间隙尺寸。替代地或附加地，腔室12.1的出口12.5可设置有可变化调节的环形遮板，通过该环形遮板可改变地，优选可连续地调节存在于填充焊丝11和出口12.5之间的环形间隙12.6的间隙尺寸。
待涂层的填充焊丝11进入腔室12.1所经过的入口12.4这样布置并确定尺寸，使得填充焊丝11被尽可能同心地引导至出口12.5的内壁。为此，入口12.4可以通过滑动引导件12.41限定。
腔室12.1的出口12.5可以例如由套筒12.7限定，该套筒优选地具有圆柱形内壁并且伸入腔室12.1的内部。替代地，套筒12.7也可以在外部突出，例如在腔室12.1的底侧突出。在熔焊过程中将涂层的填充焊丝11引导至熔浴的引导线10与出口12.5邻接。此外，腔室12.1在浸镀浴液位15.1上方优选地设置有至少一个排气或压力补偿开口12.8。
在图4中示出了涂层装置12的另一实施例，借助于该涂层装置在熔焊过程中涂层待供应到熔浴9中的填充焊丝11。在该示例中，涂层装置12实施为辊涂系统。涂层装置12具有至少一个盆形容器12.9，以容纳液体涂层剂15'。涂层剂15'又是液体载体介质和石墨颗粒的混合物。载体介质可以尤其是石蜡油，例如白油。
将至少部分浸入涂层剂15’中的接收辊12.10分配给盆形容器12.9，该接收辊将从容器12.9中接收的涂层剂15’转移到施加辊12.11上。
施加辊12.11优选设置有环形槽(未示出)，该环形槽的横截面轮廓在一定程度上大于待涂层的填充焊丝11的横截面轮廓，其中填充焊丝11这样引导，使得其至少部分地啮合到施加辊12.11的环形凹槽中。这里，接收辊12.10可以具有环绕的突起(未示出)，其也啮合到环形槽中。
可以通过相对于填充焊丝11的进给速度控制至少一个施加辊12.11和/或至少一个浸入涂层剂中的接收辊12.10的旋转速度来设置待施加的涂层材料的量。
然后，借助于至少一个施加辊12.11或多个这样的施加辊12.11涂层的填充焊丝11通过引导线10被供给到借助于激光束6产生的熔浴9中。布置在根据图4的涂层装置12上游的焊丝进给装置13又具有至少一个驱动辊13.1和配对辊13.2，其通过摩擦配合贴靠在填充焊丝11上。
在图5中示出了涂层装置12的另一示例性实施例，借助于该涂层装置在熔焊过程中涂层待供应至熔浴9的填充焊丝11。在这种情况下，涂层装置12包括浸镀浴15，其中浸没布置至少一个转向辊12.12，从而借助于布置在该浸镀浴15上游的焊丝进给装置13引导沿引导线10的方向输送的填充焊丝11通过浸镀浴15。另外的选择性的转向辊以12.13表示，其布置在浸镀浴15的外部。转向辊12.12、12.13优选地设有环形槽(未示出)，该环形槽的横截面轮廓(宽度)比待涂层的填充焊丝11的横截面轮廓(直径)在一定程度上更大。
在布置在浸镀浴15中的转向辊12.2与引导线10之间可布置有刮除或层厚度调整装置16，借助该装置可以设定要施加的涂层材料的厚度或量。刮除或层厚度调整装置16例如可以由至少一个环形的刮除遮板和/或指向涂层的填充焊丝11上的惰性气体喷嘴或加压空气喷嘴(未示出)形成。根据待涂覆的涂层材料量选择刮除遮板和填充焊丝11之间的环形间隙的间隙尺寸。刮除遮板16优选地是可变化调节的，因此存在于填充焊丝和刮除遮板之间的环形间隙12.6的间隙尺寸是可变的，优选是连续地可调节的。过量的涂层材料(涂层剂)在刮除或层厚度调整装置16处从填充焊丝11掉回到浸镀浴容器15.2中。
替代地，引导线10的入口开口也可以布置在浸镀浴15中，使得浸入浸镀浴15中的引导线10的端部承担层厚调整装置的功能。
本发明的实施方案不限于附图中所图示的实施例。而是许多变体方案都是可行的，其也可以用在本发明与图示的实例不同的设计方案中，如在所附权利要求中所指出的。尤其地，将基于图1至图5说明的实施例的单个或多个特征组合在一起也是在本发明的范围内。
附图标记说明
1 钢板(工件)
2 钢板(工件)
2’ 钢板(工件)
3 间隙(接合间隙)
4 金属涂层，例如由Al，Al-Si或Zn制成
5 激光焊接头
6 激光束
7 聚焦镜头
8 保护气体供应管线
8.1 保护气体源
9 熔浴
10 引导线(填充焊丝供给装置)
11 填充焊丝
11.1 11的涂层
12 涂层装置
12.1 腔室
12.2 入口开口
12.3 底部
12.4 入口
12.41 滑动引导部
12.5 出口
12.6 环形间隙
12.7 套筒
12.8 排气或压力补偿开口
12.9 盆形容器
12.10 接收辊
12.11 施加辊
12.12 转向辊
12.13 转向辊
13 焊丝进给装置
13.1 驱动辊
13.2 配对辊
14 焊缝
15 浸镀浴(涂层剂)
15’ 涂层剂
15.1 浸镀浴液位
15.2 浸镀浴容器(盆形容器)
16 刮除或层厚度调整装置
d 厚度跳变

Claims (15)

1.用于熔焊由可模压淬火钢，优选锰硼钢制成的一个或多个钢板(1、2；2')的方法，在所述方法中，熔焊是在将填充焊丝(11)输送至仅通过激光束(6)产生的熔浴(9)中的情况下进行，其特征在于，填充焊丝(11)在熔焊前先以石墨颗粒涂层并将以这种方式涂层的填充焊丝(11)直接引入到熔浴(9)中，使得填充焊丝(11)的尖端在熔浴(9)中熔化，其中石墨颗粒与蜡质或液体的载体介质混合以施加到填充焊丝(11)上，并将混合物以涂层(11.1)的形式施加到填充焊丝(11)上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在熔焊位置处，优选在熔焊过程中连续地以石墨颗粒涂覆所述填充焊丝(11)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在焊丝进给装置(13)和将填充焊丝(11)供应到熔浴(9)中的引导线(10)之间用石墨颗粒涂覆填充焊丝(11)。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，填充焊丝(11)借助于浸镀浴(15)，辊涂装置(12.10，12.11)或喷涂装置形式的涂层装置(12)以石墨颗粒涂覆。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，使用油，优选石蜡油，作为液体的载体介质。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于，一个或多个钢板(1，2；2’)具有铝或铝硅基的表面层(4)，所述表面层延伸至所述一个或多个钢板(1，2；2’)的至少一个待焊接的纵向边缘。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，其特征在于，钢板(1，2；2’)具有至少1.8mm或至少2.0mm的厚度。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的方法，其特征在于，钢板(1，2；2’)在对接接头中焊接，其中所述对接接头上有着至少为0.4mm的厚度跳变(d)。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的方法，其特征在于，将石墨颗粒在由载体介质和石墨颗粒制成的混合物中的比例设定为，使得在将混合物作为涂层(11.1)施加在填充焊丝(11)上之后，所述填充焊丝具有至少0.2重量％，优选至少0.3重量％的碳质量比例。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的方法，其特征在于，将石墨颗粒在由载体介质和石墨颗粒制成的混合物中的比例设定为，使得在将混合物作为涂层(11.1)施加到填充焊丝(11)上之后，所述填充焊丝碳具有比钢板(1，2；2’)的基材的碳质量比例高0.1重量％至1.2重量％的碳质量比例。
11.根据权利要求1至10中任意一项所述的方法，其特征在于，仍未涂层的填充焊丝(11)包含至少一种合金元素，所述合金元素有利于在由激光束(6)产生的熔浴(9)中奥氏体的形成。
12.根据权利要求1至11中任意一项所述的方法，其特征在于，在激光焊接过程中将保护气体施加到熔浴(9)。
13.用于熔焊一个或多个钢板(1，2；2’)的装置，尤其用于实施根据权利要求1至12中任意一项所述的方法，其中所述装置具有激光焊接头(5)，和用于将填充焊丝(11)供应到仅通过激光束(6)产生的熔浴(9)中的引导线(10)，其特征在于，具有涂层装置(12)，通过所述涂层装置，将填充焊丝(11)涂覆有包含石墨颗粒的蜡状或液体的混合物。
14.根据权利要求13所述的用于熔焊的装置，其特征在于，所述涂层装置(12)布置在焊丝进给装置(13)和将填充焊丝(11)供应到熔浴(9)中的引导线(10)之间。
15.据权利要求13或14所述的用于熔焊的装置，其特征在于，所述涂层装置(12)构造为浸镀浴(15)，辊涂装置(12.10，12.11)或喷涂装置的形式。
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