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超高强度钢和热成型钢激光拼焊技术

激光拼焊板
 
● 激光拼焊板由2片或多片钢板通过激光拼焊而成
● 这些钢板可以有:
     - 不同的厚度
     - 不同的材质
     - 不同的镀层
 
● 通过使用激光拼焊板,汽车工程师可以在设计中将需要的材料放在零件最需要的位置上,进而实现最优化的成本、重量和安全性能
 
 
 
通过激光拼焊板实现材料利用率优化
 
● 激光拼焊板提升材料利用率进而降低成本
 
 
 
激光拼焊板的应用
 
● 最优的轻量化和强度之间的平衡
 
 

热成型钢的激光拼焊

 

● Usibor®和Ductibor® 作为热成型钢,出厂时覆盖着铝硅镀层(AlSi)

     - 铝硅镀层的主要成分是88%的铝和12%的硅(质量百分比)
 
● 铝硅镀层的主要功能:
     - 避免在加热过程中表面生成氧化皮和表面脱碳现象
     - 为热冲压成型后的零件提供卓越的抗腐蚀性能
 
● 出厂时,铝硅镀层大致可以分为两层:
     - 表面层的成分接近纯铝,包含局部的硅富集区域,厚度在15到30微米之间
     - 接近基板的中间层是非常坚硬的合金层(Fe2Al5+ FeAl3) ,厚度在5到10微米之间
 
 
 
传统的激光拼焊工艺造成焊缝污染
 
● 采用传统工艺进行激光拼焊,铝硅镀层会熔化并混合到焊缝中,造成焊缝污染
     - 在铝浓度相对较高的区域,溶解的铝硅镀层会与基板形成非常脆的金属间络合物
     - 在铝浓度相对较低的区域,溶解的铝硅镀层会改变焊缝部位的冶金性质,在热冲压后,焊缝部位的金相组织会和基板不同,机械强度大幅下降
 
 
 
局部镀层剥离是避免焊缝失效的必要条件
 
● 焊缝污染导致焊缝的机械强度大幅下降,成为拼焊板的最薄弱环节,断裂失效会在富含铝的区域发生
                                                  焊缝在动态拉伸实验中断裂
● 上图案例:Usibor® AiSi1.75mm和Usibor® AiSi1.75mm拼接的等厚激光拼焊板
     - 极限拉伸强度为1139 Mpa
     - 屈服强度为531 MPa
 
 
专有的Usibor® AlSi拼焊技术
 
● 在激光拼焊之前,基板在靠近激光焊接边部分的铝硅镀层由激光部分去除
     - 镀层的表面层被完全去除,以避免焊缝的铝溶解污染
     - 镀层的合金层被特别保留,以保证最佳的抗腐蚀性能
 
● 安赛乐米塔尔的特别工艺避免了焊缝污染,以得到最优的产品质量
 

 

简单工艺带来稳定产品质量

 

● GONVVAMA的所有工厂全部装配有激光去镀层生产线

● 激光去除镀层之后,后续的激光拼焊工艺和其他普通板材完全一致

● 采用激光去除镀层技术,焊缝的冶金性能和机械性能均得到提升

    - 热冲压后,与板材一致的均质马氏体显微结构

    - 热冲压后,与板材一致的硬度

    - 避免机械失效发生在焊缝区域