轮辋焊接部成型性优异的闪光对焊部件及闪光对焊方法与流程

本发明涉及一种可以提高应用于汽车轻质钢轮等的拉伸强度为780mpa以上且钢材厚度为6mm以下的高强度热轧钢材的焊接部强度和成型性的闪光对焊部件的制造，更详细地，涉及一种闪光对焊部件和焊接方法，其中，在闪光对焊时导入预热/顶锻加热/后加热(pre-/upset-/post-heat)的优化模式，因此可以将焊接部的硬度控制在220hv以上且270hv以内，并且通过微细晶粒热影响区(fine-grainedheataffectedzone)对成为降低焊接部的韧性的因素的粗晶粒热影响区(coarse-grainedheataffectedzone)的区域进行补强，从而在制造构件时可以通过提高焊接部的韧性来确保成型性。

背景技术：

由于根据全球变暖问题等环境保护的燃油效率管制政策，在汽车领域中车身和构件类的轻量化技术研究正在成为重大问题。根据这种基本趋势，对汽车行驶性能重要的底盘构件类中目前也需要应用用于轻量化的高强度钢材。为了实现构件的轻量化，需要材料的高强度化，特别是，为了制造构件，在焊接后进行成型时，可以认为确保焊接部的成型性是重要的因素。

组装汽车轮辋时主要利用的闪光对焊的情况下，由于利用闪光电弧通过接合面的熔融飞散和熔融部的顶锻来实现接合的工艺，因此重要的是选择用于确保焊接部的成型性的最佳条件。特别是高强度钢的情况下，由于相对高的碳当量，接合部的固化导致的脆性组织的生长成为降低成型性的因素，因此需要开发可以控制接合部的相变的工艺条件。目前，在实际的制造轮辋的生产线中，当焊接部的成型裂纹缺陷高时，难以进行大量生产，因此找到针对上述问题的解决方案是重要的。

作为用于解决上述问题的现有技术的一个实例，可以列举专利文献1中记载的发明。根据所述专利文献1，提出在接合步骤中提升顶锻量，以有效地排出在闪光对焊时高温下形成的氧化夹杂物。此外，专利文献2中提出一种涂油装置，该涂油装置用于抑制高强度钢在闪光对焊时形成氧化夹杂物。

但是，由于现有技术未提出用于控制上述高强度钢的闪光对焊部组织的方案，未能提出制造构件时用于提高焊接部成型性的基本解决方案，因此存在局限性。

[现有技术文献]

[专利文献]

(专利文献1)韩国授权专利10-1281294号

(专利文献2)韩国授权专利10-0711459号

技术实现要素：

要解决的技术问题

本发明的一个方面的目的在于提供一种轮辋焊接部成型性优异的闪光对焊部件及焊接方法，作为控制应用于汽车轻质钢轮等的拉伸强度为780mpa以上且钢材厚度为6mm以下的高强度热轧钢材的焊接时的相变组织的方案，为了防止维氏硬度为300hv以上的马氏体相的生长导致焊接部韧性降低，在闪光对焊时通过导入预热/顶锻加热/后加热模式，可以将焊接部硬度控制在220hv以上且270hv以内，并且通过微细晶粒热影响区对成为降低焊接部的韧性的因素的粗晶粒热影响区的区域进行补强，从而可以确保焊接部的韧性和成型性。

此外，本发明中要解决的技术问题并不受限于以上说明的技术问题，本发明所属技术领域中的技术人员可以从以下记载明确理解未说明的其它技术问题。

技术方案

用于实现上述目的的本发明涉及一种轮辋焊接部成型性优异的焊接部件，其特征在于，所述焊接部件具有焊接部，所述焊接部通过利用电极对两个钢板进行闪光对焊而获得，所述焊接部的硬度为220-270hv，将在所述焊接部的左侧和右侧彼此面向而形成的微细晶粒haz区(fine-grainedhaz)之间的最近距离设为d，并将焊接母材的厚度设为t时，满足d<0.25t，并且将形成所述焊接部的顶锻部的总长度设为l时，满足l/t>2。

所述焊接部优选满足d<0.13t。

所述焊接部优选满足3<l/t<4。

形成所述焊接部的粗晶粒haz区的平均晶体粒径可以为100μm以下，所述微细晶粒haz区的平均晶体粒径可以为10μm以下。

此外，本发明涉及一种轮辋焊接部成型性优异的闪光对焊方法，其特征在于，所述闪光对焊方法中利用电极对两个钢板的待焊接面进行闪光对焊后顶锻加热，在所述闪光对焊之前，将所述钢板的待焊接面进行预热，并且将经顶锻加热的所述焊接部进行冷却，然后将所述焊接部进行后加热处理。

通过所述后加热处理获得的焊接部的硬度为220-270hv，将在所述焊接部的左侧和右侧彼此面向而形成的微细晶粒haz区之间的最近距离设为d，并将焊接母材的厚度设为t时，满足d<0.25t，并且将形成所述焊接部的顶锻部的总长度设为l时，可以满足l/t>2。

有益效果

根据具有上述结构的本发明，通过优化拉伸强度为780mpa以上且钢材厚度为6mm以下的高强度热轧钢材的闪光对焊焊接部的微细组织，可以提高焊接部的韧性，因此制造用于汽车的轻质钢轮辋时，可以有效地提高焊接部的强度和成型性。因此，通过将该解决方案应用于商用车辆轻质钢轮辋等，具有创造新的钢铁材料的需求和扩大销售的效果。

附图说明

图1是本发明的一个实施方案的闪光对焊模式(预热(pre-heat)步骤、顶锻加热(upset-heat)步骤、后加热(post-heat)步骤)的示意图。

图2是示出通过本发明的一个实施方案制造的焊接部的截面形状的图。

图3(a-b)是示出闪光对焊焊接部截面组织的照片，(a)示出比较例5的焊接部截面组织，(b)示出发明例1的焊接部截面组织。

图4是示出本发明的实施方案中对发明例2的拉伸强度为780mpa级的复相钢的闪光对焊焊接部的拉伸和三点弯曲(4r)结果的照片。

图5是示出本发明的实施方案中对发明例3的拉伸强度为780mpa级的复相钢的闪光对焊焊接部的拉伸和三点弯曲(4r)结果的照片。

最佳实施方式

以下，对本发明进行说明。

本发明的特征在于提供一种如下的技术，在闪光对(flashbutt)焊时导入预热/顶锻加热/后加热(pre-/upset-/post-heat)模式，因此可以将焊接部的硬度控制在220hv以上且270hv以内，并且通过微细晶粒热影响区对成为降低焊接部的韧性的因素的粗晶粒热影响区的区域进行补强，从而可以提高焊接部的韧性。

因此，本发明提供一种焊接部件，其特征在于，所述焊接部件具有焊接部，所述焊接部通过利用电极对两个钢板进行闪光对焊而获得，所述焊接部的硬度为220-270hv，将在所述焊接部的左侧和右侧彼此面向而形成的微细晶粒haz区之间的最近距离设为d，并将焊接母材的厚度设为t时，满足d<0.25t，并且将形成所述焊接部的顶锻部的总长度设为l时，满足l/t>2。

图1是本发明的一个实施方案的闪光对焊模式(预热步骤、顶锻加热步骤、后加热步骤)的示意图。

如图1所示，本发明的闪光对焊工艺主要包括：1)烧除(burnoff)(使材料的待接合面熔融并飞散)，2)预热(preheat)(均匀地预热待接合面)，3)闪光(flash)(用高电弧热使待接合面熔融并飞散)，4)顶锻(upset)(用一定的力对待接合面施加压力以排出并接合熔融部[此时，通过导入顶锻加热来缓解接合部的快速冷却])和5)后加热(用于对接合部的相变后的低温相变脆性组织进行回火(tempering)的后加热处理)。

即，本发明提供一种轮辋焊接部成型性优异的闪光对焊方法，其特征在于，所述闪光对焊方法中利用电极对两个钢板的待焊接面进行闪光对焊后顶锻加热，在所述闪光对焊之前，将所述钢板的待焊接面进行预热，并且将经顶锻加热的所述焊接部进行冷却，然后将所述焊接部进行后加热处理。

就通过利用如上所述的焊接工艺而获得的焊接部而言，可以进一步改善所述焊接部的韧性和成型性。即，通过依次利用预热、闪光、顶锻加热、后加热等，可以获得韧性和成型性优异的焊接部。此时，在本发明中，所述工艺中的具体的工艺条件不受限制。

但是，将短路电流设为100％时，优选以如下范围施加电流：预热时为30-40％，闪光时为60-70％，顶锻加热时为30-40％，后加热时为10-15％。

此外，优选地，将预热时间控制为1.5-4.0秒，顶锻加热时间控制为0.17-0.3秒，并将后加热时间控制为0.1-0.3秒的范围。

并且，在顶锻加热时，优选地，将顶锻力设为7.0-11.0吨，并将顶锻长度设为7.0-7.5mm的范围。

应用如上所述的焊接条件时，可以满足焊接部的d和l/t的适当值，并且通过适当地控制焊接部的加热速度和冷却速度，将最终连续冷却相变组织的硬度控制在200hv以上且270hv以内，从而可以通过提高焊接部的韧性来确保优异的成型性。

在本发明中，利用通过优化所述闪光对焊工艺的适当的顶锻(upset)，使熔融部的排出适度化，最小化通过高温累积热形成的粗晶粒热影响区(coarse-grainedheataffectedzone，cghaz)的区域，并最小化形成在待接合面两侧的微细晶粒热影响区(fine-grainedheataffectedzone，fghaz)的区域之间的距离，从而可以防止加工构件时产生裂纹。另外，本发明中的粗晶粒热影响区(cghaz)是指加热至1200℃以上而形成的脆性大的粗大化晶粒热影响区，微细晶粒热影响区(fghaz)是指加热至850-1000℃而形成的细颗粒化晶粒热影响区，通过再结晶而微细化，并且具有韧性等机械性质优异的特性。

此时，本发明的特征在于，将在所述焊接部的左侧和右侧彼此面向而形成的微细晶粒haz区之间的最近距离设为d，并将焊接母材的厚度设为t时，满足d<0.25t。当d值超过0.25t时，不能保证焊接部的韧性和成型性。图2是示出通过本发明的一个实施方案制造的焊接部的截面形状的示意图。

更优选地，所述焊接部满足d<0.13t。

并且，本发明的其特征在于，将形成所述焊接部的顶锻部的总长度设为l时，满足l/t>2。当所述l/t值为2以下时，形成在接合界面的熔融部和氧化物的排出不充分，因此会成为降低接合强度的因素，并且不能满足所述d<0.25t，因此存在不能确保焊接部的优异的韧性和成型性的问题。

更优选地，所述焊接部满足3<l/t<4。

此外，在本发明中，通过适当地导入预热、顶锻加热、后加热，可以将焊接部的相变后的硬度控制在220hv以上且270hv以内，因此可以防止脆性引发的加工裂纹。

并且，在本发明中，优选地，形成所述焊接部的粗晶粒haz区的平均晶体粒径为100μm以下，所述微细晶粒haz区的平均晶体粒径为10μm以下。焊接前母材的平均晶体粒径为约4μm的水平，上述的焊接部的晶体粒径是为了确保通过本发明的技术思想而获得的焊接部的优异的成型性所需要的焊接部的晶体粒径，当闪光对焊热量过多时，晶粒生长导致的haz区的晶体粒径整体增加，因此会成为降低焊接部的物理性能的因素。

具体实施方式

以下，通过实施例对本发明进行详细的说明。

(实施例)

准备厚度为4.2mmt的拉伸强度为780mpa级的复相钢(complexphasesteel)焊接母材。之后，根据如下表1的焊接条件，分别对所述拉伸强度为780mpa级的复相钢焊接母材进行闪光对焊，然后测量所获得的各个形成焊接部件的焊接部的硬度，并将其结果也示于下表1中。

[表1]

*所述表1中的电流％是短路电流的比例。

此外，对所述获得的各个形成焊接部件的焊接部，测量在焊接部的左侧和右侧彼此面向而形成的微细晶粒haz区之间的最近的距离d、l(形成焊接部的顶锻部的总长度)/t(焊接母材的厚度)，并将其结果示于下表2中。此外，对具有如上所述获得的焊接部的各个焊接部件，如下表2中所示，进行拉伸试验以评价产生断裂的位置，并且进行三点弯曲试验(4r)以评价是否产生弯曲裂纹。

[表2]

如上述表1至表2所示，可知通过依次利用预热、顶锻加热、后加热工艺进行闪光对焊，因此获得的焊接部的d值、l/t值满足规定范围的本发明例1至发明例3在拉伸试验时均在母材产生断裂，并且弯曲实验时未产生弯曲裂纹。

与此不同，预热、顶锻加热、顶锻力和顶锻长度不适当或者未利用后加热处理工艺等的比较例4至比较例7的情况下，获得的焊接部的d值、l/t值均不在本发明的范围内，因此可以确认拉伸试验时在焊接部产生断裂，并且弯曲实验时产生弯曲裂纹。即，如比较例5所示，即使应用预热工艺，当顶锻长度为1.0mm而不是适当的值时，d和l/t值不在本发明中提出的适当范围内，而且还没有后加热工艺，因此可知焊接部的最大硬度值达到300hv，存在脆性增加的问题。

图3(a-b)是示出闪光对焊焊接部截面组织的照片，(a)示出比较例5的焊接部截面组织，(b)示出发明例1的焊接部截面组织。如图3所示，可以确认当焊接部的d(微细晶粒haz之间的距离)值为母材厚度t的13％以内，且l/t超过2时，防止焊接部产生拉伸断裂，并且不会产生弯曲裂纹。

另外，图4是示出本发明的实施方案中对发明例2的拉伸强度为780mpa级的复相钢的闪光对焊焊接部的拉伸和三点弯曲(4r)结果的照片，图5是示出本发明的实施方案中对发明例3的拉伸强度为780mpa级的复相钢的闪光对焊焊接部的拉伸和三点弯曲(4r)结果的照片，d值均小于t值的25％，因此可知所述焊接部的拉伸特性和弯曲特性优异。

如上所述，在本发明的详细说明中，对本发明的优选的实施方案进行了说明，但本发明所属技术领域的技术人员可以在不脱离本发明的范畴内进行各种变形。因此，本发明的权利范围并不受限于所说明的实施方案，应由权利要求书和与其等同的内容所决定。