一种超高强双相钢激光拼焊板焊缝增塑装置及工艺的制作方法

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。

技术实现要素：

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1dp1180/dp590超高强双相钢焊缝焊缝配分工艺、组织及性能

表2dp1180/hc660超高强双相钢焊缝焊缝配分工艺、组织及性能

表3dp1180/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％。