[发明专利]用于制备镁/钢异种金属的激光-电弧复合填丝焊接方法

说明书

本发明公开了一种用于制备镁/钢异种金属拼焊板的激光‑电弧复合填丝焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、选择镁合金/高强钢汽车拼焊板所对应的板材并进行装配，所述板材包括镁板和钢板；S2、选择焊丝成分，所述焊丝成分为镁合金焊丝；S3、采用激光‑电弧复合焊接方法进行焊接；S4、在焊接过程中，使得激光束和电弧电极均向钢侧母材偏移一定偏移量。本发明解决了现有技术存在针对镁/钢异种材料拼焊板焊接时出现的接头成型差、力学性能低等的缺陷，本发明通过控制镁/钢界面瞬时温度以及优化焊接接头能量密度梯度，获得高界面结合性能以及高精度焊接接头成型的镁/钢对接焊接头，进而满足镁/钢拼焊板制备后续冲压环节需求。

技术领域

本发明属于材料加工技术领域，具体的说是涉及一种用于制备镁/钢异种金属拼焊板的激光-电弧复合填丝焊接方法。

背景技术

拼焊板技术是汽车车身设计制造中出现的一个崭新的概念，是利用焊接热源将几块不同材质、不同厚度、不同涂层的板材拼合和焊接成一块整体板再冲压生产，以满足零部件不同部位对材料不同性能的要求。对于汽车的轻量化、减少模具种类和数量等成效显著。汽车拼焊板技术的研究目前主要集中于钢结构件和铝合金结构件，其中汽车钢拼焊板已经实现批量应用。随着汽车轻量化要求不断提高，作为最轻的金属结构材料镁合金与高强钢之间组成拼焊板成为新的重要发展方向。

汽车钢拼焊板多采用激光对接焊接的方式来生产，而镁合金和高强钢异种金属材料拼焊板在激光对接焊接制备阶段时仍存在以下困难：(1)钢的熔点 (1539℃)远大于镁的沸点(1090℃)，极易在焊接过程中出现镁侧焊漏或烧损缺陷，难以获得良好成型；(2)Mg和Fe是难固溶不反应异种金属材料的典型代表，常规焊接方法很难形成牢固的冶金结合；(3)液态镁对固态钢的润湿性差，焊接过程易产生氧化，结合性能低；(4)镁/钢的热膨胀系数、结晶收缩率等差异，极易产生裂纹。

国内外基于上述困难，解决镁/钢异种金属焊接熔沸点差异大主要采用搭接和熔钎焊的方式，促进镁/钢界面的冶金结合主要通过加夹层、镀层和填丝的方式，但是上述焊接方法均不能满足镁/钢拼焊板的对接焊接制备需求。目前关于镁/钢对接焊接的研究非常少且对于拼焊板制备均存在较大的局限性，例如吉林大学提出了一种3mm厚板钢-镁对接MIG熔钎焊方法(CN103495796A)，不适宜0.6～2.5mm厚度镁/钢汽车薄板拼焊且焊接接头强度仍较低；哈尔滨工业大学提出了一种镁/钢对接激光偏移焊方法(CN102091872A)，该方法工艺参数要求严格、成型差，难以满足后续冲压所需综合性能指标以及批量生产工艺需求。

由上述内容，可知现有的焊接技术均不能满足镁合金/高强钢汽车拼焊板制备工艺的焊接要求。

发明内容

鉴于现有技术存在针对镁/钢异种材料拼焊板焊接时出现的接头成型差、力学性能低等的缺陷，本发明的目的是要提供一种用于制备镁/钢异种金属拼焊板的激光-电弧复合填丝焊接方法，其特别适用于镁合金/高强钢汽车拼焊板制备，其通过控制镁/钢界面瞬时温度以及优化焊接接头能量密度梯度，获得高界面结合性能以及高精度焊接接头成型的镁/钢对接焊接头，进而满足镁/钢拼焊板制备后续冲压环节需求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：

一种用于制备镁/钢异种金属拼焊板的激光-电弧复合填丝焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、选择镁合金/高强钢汽车拼焊板所对应的板材并进行装配，所述板材包括镁板和钢板；

S2、选择焊丝成分，所述焊丝成分为镁合金焊丝；

S3、采用激光-电弧复合焊接方法进行焊接；

S4、在焊接过程中，使得激光束和电弧电极均向钢侧母材偏移一定偏移量。

基于上述方案，进一步优选的，