用于影响激光焊缝表面特性的方法及构件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于影响激光焊缝表面特性的方法以及一种构件。
【背景技术】
[0002]通过激光焊接方法连接的构件、如在汽车结构中的车身构件在焊接过程之后往往必须上漆。上漆过程在此例如可以包括多个步骤，例如预处理，例如磷化处理，上防腐蚀底漆，例如电泳漆(KTL)以及上底料/中漆、基漆和清漆。
[0003]在钢材的焊接过程期间，尤其在借助触觉式焊缝引导方式进行激光束焊接时，在焊缝表面上产生不同的杂质、如各种各样的铁氧化物。由于焊接过程而产生的杂质通常被称为氧化皮。氧化皮仅有不足以附着在材料上的附着性。氧化皮也可以不经过磷化处理。因此，含有氧化皮杂质的焊缝会导致不足的电泳/油漆附着性。
[0004]为了改善油漆附着性，通常会除去杂质。对此，使焊缝经受再加工，如通过机械地擦刷焊缝或借助干冰除去杂质/氧化皮。然而，该工艺步骤是难以控制的，因为不存在要监控的参数。经常不能有效地保证杂质被完全除去。也可能会出现不想要的锌磨粒。此外不利的是，净化焊缝产生额外的场地/时间需求。
【发明内容】
[0005]因此本发明任务在于，提出一种简单且经济的方法以及一种相应的构件，通过该方法可以改善被焊接的构件上的油漆附着性。
[0006]该任务通过按照权利要求1的方法和按照权利要求10的构件解决。
[0007]在按本发明的用于影响激光焊缝的表面特性的方法中，激光束在构件的接合位置上引导，选择工艺参数，使得在接合位置上构造焊缝和附着在焊缝上的含铁氧化物的层。
[0008]尤其是在大批量制造中，在焊缝上形成杂质不能完全被避免。然而本发明的认识在于，可以通过合适地选择工艺参数来影响杂质，从而杂质不再损害后续的上漆过程。更确切地说，如此选择焊接过程的工艺参数，使得在焊缝上构造有附着性的含铁氧化物的层。
[0009]含铁氧化物的层附着在焊缝上。也就是说，含铁氧化物的层满足粘胶带撕除实验的要求。在粘胶带撕除实验中，借助4.6±0.5N/cm的粘接力将粘胶带沿着激光焊缝平行地牢固地压紧到钢上并且以60°角度猛地拔起。已焊接的构件在施加粘胶带之前上漆，该构件例如可以是电泳涂装的或完全上漆的，即具有多个漆层。在撕下粘胶带时，无附着性的或附着性差的颗粒作为油漆脱落物遗留在粘胶带上。当在焊缝的区域内的油漆脱落率最大为5%时，则认为满足粘胶带撕除实验。
[0010]因此本发明如下选取一种新途径，使得不再尝试避免杂质的形成或除去该杂质，而是如此构造杂质，使得杂质不会使后续的上漆过程构成障碍。已表明，通过合适的工艺参数在焊缝上形成具有改进附着性的含铁氧化物的层。通过所述含铁氧化物的层的良好的附着性同样地可以免除杂质去除。既不需要对焊缝进行再加工，也不需要为除去含铁氧化物的层在上漆车间中进行预处理。因此，可以减少必要工艺步骤的数量。由于该方法尤其适用于大批量生产，所以不会导致生产节拍损失。
[0011 ] 工艺参数例如是光束强度、激光束的焦点位置、激光束的横向偏角和激光束的纵向偏角、保护气体的量和种类、钢丝量以及机器人速率，通过这些工艺参数可以影响四氧化三铁的份量并且因而影响含铁氧化物的层的附着性。
[0012]在一种构造形式中，激光束的纵向偏角小于85°，尤其是优选激光束的纵向偏角至少为75°并且小于85°。所述纵向偏角在此是沿着焊接方向的角度，激光束相对于工件表面以该纵向偏角倾斜。纵向偏角小于90°意味着缓慢地进行焊接。通过在上述范围内调整纵向偏角，实现对焊接位置的更久的光束作用，该光束作用对含铁氧化物的层的组织产生积极影响。
[0013]在一个构造形式中，如此选择激光束的横向偏角，使得该横向偏角大于45°，并且优选处于大于45°至最大值为60°的范围内。所述横向偏角是与焊接方向成横向的角度，激光束相对于工件表面以该横向偏角倾斜。由此可以实现对于含铁氧化物的层的附着适宜性来说在上金属板和下金属板上的最佳的温度分度。
[0014]如果所述焊接为热传导焊接，即在焊接期间不会形成蒸汽洞，优选含铁氧化物的层的附着可以被进一步促进。例如可以通过对光束强度的相应选择(小于106W/cm2)来实施热传导焊接。在一个可替代的构造形式中，激光束的焦点位置在焊接位置上方、例如在焊接位置上方5mm以下。优选激光束的焦点位置在焊接位置上方3mm至5mm处。在热传导焊接时比在深层焊接时较小的当前绝对温度促进有附着性的含铁氧化物的层的构成。
[0015]在一个优选的构造中，使用具有触觉式焊缝引导方式的激光焊接方法，其中，填充焊条同时作为用于引导焊缝的机械键。
[0016]为了实施该方法，优选使用双焦点透镜。在双焦点透镜中，激光束被分成两个光束，这两个光束相互紧挨着传导到工件上。
[0017]按本发明的方法尤其适合用于借助焊缝将第一和第二构件材料锁合地连接。优选第一和第二工件是汽车车身的车身部件并且焊缝构造在第一工件的卷边弯折部上。
[0018]关于构件，本发明的任务通过具有至少一个第一工件和在第一工件上构造的焊缝的构件解决，其中，在焊缝表面上设置有附着性的含铁氧化物的层。该有附着性的含铁氧化物的层覆盖、优选完全覆盖焊缝表面。
[0019]所述构件可以包括第二工件。取而代之，所述构件可以具有第一工件以及至少一个第二工件。
[0020]所述第一和第二工件例如可以是金属板，其中，可以是平面金属板或立体成形的金属板。取而代之，这些工件例如可以是金属成型几何体、如金属型材。优选是钢板。例如可以是镀锌或镀铝的钢板。
[0021]优选第一和第二工件是车身构件，如门板、门槛等。在一个构造形式中，第一工件是车门外侧板并且第二工件是车门内侧板。
[0022]所述焊缝例如可以构造为角焊缝或卷边焊缝。所述角焊缝例如可以设置在搭接接头、T型接头或角接头上。所述卷边焊缝例如可以沿着卷边弯折部延伸并且使该卷边弯折部闭合。焊缝例如可以使第一和第二工件材料锁合地连接。第一和第二工件例如可以部分重叠地设置，其中，在第二工件端面和第一工件表面之间的焊缝可以构造为正面角焊缝。
[0023]在一个构造形式中，第一工件具有卷边弯折部并且焊缝设置在卷边弯折部上。焊缝例如可以作为端面角焊缝设置在第二工件端面和第一工件表面之间，例如作为端面角焊缝设置在具有卷边弯折部的车门外侧板和车门内侧板之间。
[0024]焊缝可以构造为具有或者不具有焊接填料。优选在使用填充焊条的情况下构造焊缝。
[0025]含铁氧化物的层可以包含不同的铁氧化物，如氧化亚铁(FeO)、三氧化二铁(Fe2O3)、四氧化三铁(Fe3O4)。所述铁氧化物例如可以以赤铁矿和/或磁铁矿的形式存在。含铁氧化物的层可以由铁氧化物组成，取而代之，除铁氧化物之外，该含铁氧化物的层还可包含其他材料。
[0026]通过在焊缝上构造有附着性的含铁氧化物的层提供了一种表面，该表面适用于后续的上漆工艺，而不需要为了保证油漆附着力而进行焊缝再加工。因此，构件尤其适用于在大批量生产中的应用。
[0027]优选含铁氧化物的层具有的厚度在I微米到4微米范围内。在该厚度范围内产生具有特别好的稳定性和附着性的含铁氧化物的层。优选含铁氧化物的层具有连续的层状结构，而传统的“氧化皮”存在于易碎的和片状的结构中。
[0028]如果