CN110480154B - 激光拼焊板的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光拼焊板的焊接方法，包括以下步骤：A、冲裁落料：先将第一钢板坯和第二钢板坯冲裁为第一钢板和第二钢板；再将第二钢板的一条纵向侧边的两端各冲裁一个工艺缺口；B、拼板：将第一钢板与第二钢板相拚接得拚焊边，并使第一钢板与第二钢板的两端的工艺缺口围合成两个拼焊缺口；C、激光焊接：先使激光在拼焊缺口的第一钢板的缺口侧边的一端沿拼焊方向行进0.5毫米，激光起弧开始，然后沿着第一钢板和第二钢板的拚焊边进行焊接形成焊缝，最后激光行进至另一个拼焊缺口并距第一钢板的缺口侧边的另一端0.5毫米时收弧终止焊接即可。较之现有技术，本发明可以解决现有激光拼焊板焊缝的两端易产生缺陷的问题。

Description

激光拼焊板的焊接方法

技术领域

本发明涉及汽车制造技术领域，尤其是一种用于汽车制造的激光拼焊板的焊接方法。

背景技术

激光拼焊板通常是由两种差强差厚的钢板经过激光拼焊组成，现已经广泛用于汽车白车身前纵梁、车门内板、全景天窗等零件生产。在完成拼焊的激光拼焊板中发现焊缝两端0至5毫米的区域极易产生缺陷，导致零件在后续冲压开裂；为保障焊缝两端缺陷不出现零件上，需对激光拼焊板焊缝的两端部进行切除，从而致使钢材利用率降低；现已有工程师采用动态调整激光焊接参数试图改善激光拼焊板两端焊缝的缺陷，焊接方法是首先使激光在起弧端沿母材法线入射，行进一段距离后，使该激光的入射方向也就是起弧端与焊接方向呈钝角；其次在收弧阶段，该激光行进一段距离后，使激光的入射方向也就是收弧端与焊接方向呈锐角。这种方法在生产过程中存在如下问题：1、行业内一般采用固定参数的激光焊接方法，该方法允许起弧和收弧处存在缺陷；2、动态调整激光焊接入射角度的方法对缩短起弧和收弧处缺陷有一定作用，后续冲压或汽车行驶过程中仍然存在从缺陷处开裂的风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种激光拼焊板的焊接方法，以解决现有激光拼焊板焊缝的两端易产生缺陷的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为：一种激光拼焊板的焊接方法，激光拼焊板由第一钢板和第二钢板通过焊缝焊接连接，所述第一钢板的厚度大于所述第二钢板的厚度，其特征在于包括以下步骤：

A、冲裁落料：先将第一钢板坯和第二钢板坯冲裁为具有两条横向侧边和两条纵向侧边的所述第一钢板和所述第二钢板；再将所述第二钢板的一条纵向侧边的两端各冲裁一个工艺缺口，所述工艺缺口具有一端与所述第二钢板的一条所述纵向侧边连结的弧形内围边，所述弧形内围边的另一端与缺口辅助侧边的一端连结，所述缺口辅助侧边的另一端与所述第二钢板的一条横向侧边连结，备用；

B、拼板：将所述第一钢板的一条纵向侧边与两端冲裁有工艺缺口的所述第二钢板的纵向侧边相拚接得拼焊边，并使所述第一钢板的纵向侧边与所述第二钢板的纵向侧边两端的两个所述工艺缺口分别围合成两个拼焊缺口；

所述拼焊缺口由缺口外宽、缺口侧边、所述弧形内围边和所述缺口辅助侧边围合而成；其中，所述缺口侧边设在所述第一钢板的纵向侧边上；

C、激光焊接：先使激光在所述拼焊缺口的所述第一钢板的所述缺口侧边的一端沿拼焊方向行进0.5毫米，激光起弧开始，然后沿着所述第一钢板和所述第二钢板的所述拼焊边进行焊接形成所述焊缝，最后激光行进至另一个拼焊缺口并距所述第一钢板的所述缺口侧边的另一端0.5毫米时收弧终止焊接即可。

上述激光拼焊板的焊接方法技术方案中，更具体的技术方案还可以是：进行步骤C的激光焊接时，激光光束偏向所述第一钢板一侧。

进一步的：所述弧形内围边为圆弧形，所述弧形内围边的半径为半径r；所弧形内围边的切线与所述焊缝之间的夹角为弧形切线角θ，所述弧形切线角θ＝90°。

进一步的：所述缺口外宽的尺寸应满足：0.5毫米≤所述缺口外宽≤5毫米；所述缺口辅助侧边的尺寸应满足：0≤所述缺口辅助侧边≤4.5毫米。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：1、由于在两种差强差厚的第一钢板和第二钢板的两端设有拼焊缺口，拼焊时，激光在厚钢板的拼焊边的一端沿拼焊方向行进0.5毫米后，激光起弧开始，此时，拼焊边厚钢板侧的熔化的铁水在焊缝起弧端切线角θ顶点处自然形成弧形过渡焊缝端面；同时，激光行进至距拼焊边的另一端0.5毫米时收弧终止，也使得拼焊边厚钢板侧的熔化的铁水在焊缝收弧端切线角θ顶点处自然形成弧形过渡焊缝端面；这两个工艺缺口的存在可改善起弧和收弧处因铁水补充不足造成的气孔、裂纹、塌陷等缺陷，弧形过渡焊缝端面可改善焊缝起弧和收弧处焊缝端面因应力集中导致的冲压开裂或疲劳开裂等问题，提高焊缝两端动、静态力学性能，提升前纵梁、后纵梁等对结构性能和耐疲劳性能要求高的零件的使用寿命；2、随着焊缝两端动、静态力学性能改善，在一定设计工况下，激光拼焊板冲压成型的零件焊缝两端可以保留在零件本体上，以至于可以对成型后的零件进行免切边，有利于钢材利用率提高，降低零件生产成本。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是图1的A处的局部放大图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详述：

实施例1：

如图1所述的激光拼焊板通过焊缝3焊接连接的第一钢板1和第二钢板2，本实施例的第一钢板1为780DP、板厚为2.2毫米的冷轧板，第二钢板2为590DP、板厚为1.6毫米的冷轧板，第一钢板1的厚度大于第二钢板2的厚度，其第一钢板1与第二钢板2通过激光拼焊成激光拼焊板的焊接方法包括以下步骤：

A、冲裁落料：先将第一钢板坯和第二钢板坯冲裁为具有两条横向侧边和两条纵向侧边的第一钢板1和第二钢板2，第一钢板1的两条横向侧边分别是横向侧边1－1和横向侧边1－2，第二钢板2的两条横向侧边分别是横向侧边2－1和横向侧边2－2；再将第二钢板2的一条纵向侧边的两端各冲裁一个工艺缺口，该工艺缺口具有一端与第二钢板2的一条纵向侧边连结的弧形内围边d4，弧形内围边d4的另一端与缺口辅助侧边d3的一端连结，缺口辅助侧边d3的另一端与第二钢板2的一条横向侧边2－1连结；第二钢板2的另一个工艺缺口的缺口辅助侧边的另一端与第二钢板2的另一条横向侧边2－2连结；弧形内围边d4的切线与焊缝之间的夹角为弧形切线角θ，本实施例的弧形切线角θ为90°；本实施例的弧形内围边d4的半径r为0.5毫米，缺口辅助侧边d3与缺口侧边d1呈平行设置；本实施例的缺口侧边d1的尺寸为0.5毫米；本实施例的缺口外宽d2的尺寸为0.5毫米，缺口外宽d2的尺寸满足了：0.5毫米≤缺口外宽d2≤5毫米的要求；本实施例的缺口辅助侧边d3的尺寸为0，该缺口辅助侧边d3的尺寸应满足了：0≤缺口辅助侧边d3≤4.5毫米的要求，备用；

B、拼板：将第一钢板1的一条纵向侧边与两端冲裁有工艺缺口的第二钢板2的纵向侧边相拚接得拼焊边，并使第一钢板1的纵向侧边与第二钢板2的纵向侧边两端的两个工艺缺口分别围合成两个拼焊缺口；

拼焊缺口由缺口外宽d2、缺口侧边d1、弧形内围边d4和缺口辅助侧边d3围合而成；其中，缺口侧边d1设在第一钢板1的纵向侧边上；本实施例的缺口侧边d1的尺寸为0.5毫米，弧形切线角θ为90°，弧形内围边d4的半径为0.5毫米，缺口辅助侧边d3的尺寸为0，如图2所示；

C、激光焊接：先使激光在拼焊缺口的第一钢板1的缺口侧边d1的一端沿拼焊方向行进0.5毫米，激光起弧开始，然后沿着第一钢板1和第二钢板2的拼焊边进行焊接形成焊缝3，进行激光焊接时，激光光束偏向第一钢板1也就是厚钢板的一侧；最后激光行进至另一个拼焊缺口并距第一钢板1的缺口侧边d1的另一端0.5毫米时收弧终止焊接即可。

实施例2：

如图1所述的激光拼焊板通过焊缝3焊接连接的第一钢板1和第二钢板2，本实施例的第一钢板1为780DP、板厚为2.2毫米的冷轧板，第二钢板2为590DP、板厚为1.6毫米的冷轧板，第一钢板1的厚度大于第二钢板2的厚度，其第一钢板1与第二钢板2通过激光拼焊成激光拼焊板的焊接方法包括以下步骤：

A、冲裁落料：先将第一钢板坯和第二钢板坯冲裁为具有两条横向侧边和两条纵向侧边的第一钢板1和第二钢板2，第一钢板1的两条横向侧边分别是横向侧边1－1和横向侧边1－2，第二钢板2的两条横向侧边分别是横向侧边2－1和横向侧边2－2；再将第二钢板2的一条纵向侧边的两端各冲裁一个工艺缺口，该工艺缺口具有一端与第二钢板2的一条纵向侧边连结的弧形内围边d4，弧形内围边d4的另一端与缺口辅助侧边d3的一端连结，缺口辅助侧边d3的另一端与第二钢板2的一条横向侧边2－1连结；第二钢板2的另一个工艺缺口的缺口辅助侧边的另一端与第二钢板2的另一条横向侧边2－2连结；弧形内围边d4的切线与焊缝之间的夹角为弧形切线角θ，本实施例的弧形切线角θ为90°；本实施例的弧形内围边d4的半径r为5毫米；本实施例的缺口侧边d1的尺寸为5毫米；本实施例的缺口外宽d2的尺寸为5毫米，缺口外宽d2的尺寸满足了：0.5毫米≤缺口外宽d2≤5毫米的要求，本实施例的缺口辅助侧边d3的尺寸为0，该缺口辅助侧边d3的尺寸应满足了：0≤缺口辅助侧边d3≤4.5毫米的要求，备用；

B、拼板：将第一钢板1的一条纵向侧边与两端冲裁有工艺缺口的第二钢板2的纵向侧边相拚接得拼焊边，并使第一钢板1的纵向侧边与第二钢板2的纵向侧边两端的两个工艺缺口分别围合成两个拼焊缺口；

拼焊缺口由缺口外宽d2、缺口侧边d1、弧形内围边d4和缺口辅助侧边d3围合而成；其中，缺口侧边d1设在第一钢板1的纵向侧边上；本实施例的缺口侧边d1的尺寸为5毫米，弧形切线角θ为90°，弧形内围边d4的半径r为5毫米，缺口辅助侧边d3的尺寸为0，如图2所示；

C、激光焊接：先使激光在拼焊缺口的第一钢板1的缺口侧边d1的一端沿拼焊方向行进0.5毫米，激光起弧开始，然后沿着第一钢板1和第二钢板2的拼焊边进行焊接形成焊缝3，进行激光焊接时，激光光束偏向第一钢板1也就是厚钢板的一侧；最后激光行进至另一个拼焊缺口并距第一钢板1的缺口侧边d1的另一端0.5毫米时收弧终止焊接即可。

实施例3：

如图1所述的激光拼焊板通过焊缝3焊接连接的第一钢板1和第二钢板2，本实施例的第一钢板1为780DP、板厚为2.2毫米的冷轧板，第二钢板2为590DP、板厚为1.6毫米的冷轧板，第一钢板1的厚度大于第二钢板2的厚度，其第一钢板1与第二钢板2通过激光拼焊成激光拼焊板的焊接方法包括以下步骤：

A、冲裁落料：先将第一钢板坯和第二钢板坯冲裁为具有两条横向侧边和两条纵向侧边的第一钢板1和第二钢板2，第一钢板1的两条横向侧边分别是横向侧边1－1和横向侧边1－2，第二钢板2的两条横向侧边分别是横向侧边2－1和横向侧边2－2；再将第二钢板2的一条纵向侧边的两端各冲裁一个工艺缺口，该工艺缺口具有一端与第二钢板2的一条纵向侧边连结的弧形内围边d4，弧形内围边d4的另一端与缺口辅助侧边d3的一端连结，缺口辅助侧边d3的另一端与第二钢板2的一条横向侧边2－1连结；第二钢板2的另一个工艺缺口的缺口辅助侧边的另一端与第二钢板2的另一条横向侧边2－2连结；弧形内围边d4的切线与焊缝之间的夹角为弧形切线角θ，本实施例的弧形切线角θ为为 90°；本实施例的弧形内围边d4的半径r为0.5毫米，缺口辅助侧边d3与缺口侧边d1呈平行设置；本实施例的缺口侧边d1的尺寸为5毫米；本实施例的缺口外宽d2的尺寸为0.5毫米，缺口外宽d2的尺寸满足了：0.5毫米≤缺口外宽d2≤5毫米的要求；本实施例的缺口辅助侧边d3的尺寸为4.5毫米，该缺口辅助侧边d3的尺寸应满足了：0≤缺口辅助侧边d3≤4.5毫米的要求，备用；

B、拼板：将第一钢板1的一条纵向侧边与两端冲裁有工艺缺口的第二钢板2的纵向侧边相拚接得拼焊边，并使第一钢板1的纵向侧边与第二钢板2的纵向侧边两端的两个工艺缺口分别围合成两个拼焊缺口；

拼焊缺口由缺口外宽d2、缺口侧边d1、弧形内围边d4和缺口辅助侧边d3围合而成；其中，缺口侧边d1设在第一钢板1的纵向侧边上；本实施例的缺口侧边d1的尺寸为5毫米，缺口外宽d2的尺寸为0.5毫米，弧形内围边d4的半径r为0.5毫米，缺口辅助侧边d3的尺寸为4.5毫米，如图2所示；

C、激光焊接：先使激光在拼焊缺口的第一钢板1的缺口侧边d1的一端沿拼焊方向行进0.5毫米，激光起弧开始，然后沿着第一钢板1和第二钢板2的拼焊边进行焊接形成焊缝3，进行激光焊接时，激光光束偏向第一钢板1也就是厚钢板的一侧；最后激光行进至另一个拼焊缺口并距第一钢板1的缺口侧边d1的另一端0.5毫米时收弧终止焊接即可。

实施例4：

如图1所述的激光拼焊板通过焊缝3焊接连接的第一钢板1和第二钢板2，本实施例的第一钢板1为780DP、板厚为2.2毫米的冷轧板，第二钢板2为590DP、板厚为1.6毫米的冷轧板，第一钢板1的厚度大于第二钢板2的厚度，其第一钢板1与第二钢板2通过激光拼焊成激光拼焊板的焊接方法包括以下步骤：

A、冲裁落料：先将第一钢板坯和第二钢板坯冲裁为具有两条横向侧边和两条纵向侧边的第一钢板1和第二钢板2，第一钢板1的两条横向侧边分别是横向侧边1－1和横向侧边1－2，第二钢板2的两条横向侧边分别是横向侧边2－1和横向侧边2－2；再将第二钢板2的一条纵向侧边的两端各冲裁一个工艺缺口，该工艺缺口具有一端与第二钢板2的一条纵向侧边连结的弧形内围边d4，弧形内围边d4的另一端与缺口辅助侧边d3的一端连结，缺口辅助侧边d3的另一端与第二钢板2的一条横向侧边2－1连结；第二钢板2的另一个工艺缺口的缺口辅助侧边的另一端与第二钢板2的另一条横向侧边2－2连结；本实施例的弧形内围边d4的半径为5毫米；本实施例的缺口侧边d1的尺寸为9.5毫米；本实施例的缺口外宽d2的尺寸为5毫米，缺口外宽d2的尺寸满足了：0.5毫米≤缺口外宽d2≤5毫米的要求；本实施例的缺口辅助侧边d3的尺寸为4.5，该缺口辅助侧边d3的尺寸应满足了：0≤缺口辅助侧边d3≤4.5毫米的要求，备用；

B、拼板：将第一钢板1的一条纵向侧边与两端冲裁有工艺缺口的第二钢板2的纵向侧边相拚接得拼焊边，并使第一钢板1的纵向侧边与第二钢板2的纵向侧边两端的两个工艺缺口分别围合成两个拼焊缺口；

拼焊缺口由缺口外宽d2、缺口侧边d1、弧形内围边d4和缺口辅助侧边d3围合而成；其中，缺口侧边d1设在第一钢板1的纵向侧边上；本实施例的缺口侧边d1的尺寸为9.5毫米，缺口外宽d2的尺寸为5毫米，弧形内围边d4的半径为5毫米，缺口辅助侧边d3的尺寸为4.5，如图2所示；

C、激光焊接：先使激光在拼焊缺口的第一钢板1的缺口侧边d1的一端沿拼焊方向行进0.5毫米，激光起弧开始，然后沿着第一钢板1和第二钢板2的拼焊边进行焊接形成焊缝3，进行激光焊接时，激光光束偏向第一钢板1也就是厚钢板的一侧；最后激光行进至另一个拼焊缺口并距第一钢板1的缺口侧边d1的另一端0.5毫米时收弧终止焊接即可。

由于在两种差强差厚的第一钢板和第二钢板的两端设有拼焊缺口，拼焊时，激光在拼焊缺口的第一钢板1的缺口侧边d1的一端沿拼焊方向行进0.5毫米后，激光起弧开始，此时，拼焊边厚钢板侧的熔化的铁水在起弧处形成一个椭圆形的起弧拼焊块；同时，激光行进至另一个拼焊缺口并距第一钢板1的缺口侧边d1的另一端0.5毫米时收弧终止，也使得拼焊边厚钢板侧的熔化的铁水在起弧处形成一个椭圆形的收弧拼焊块；这两个拼焊块均可改变起弧和收弧处金属蒸汽小孔形态，改善因铁水补充不足造成的气孔、裂纹等缺陷，使第一钢板和第二钢板拼焊边两端距端头L为0至5毫米的区域不会产生缺陷。

Claims (4)

1.一种激光拼焊板的焊接方法，激光拼焊板由第一钢板和第二钢板通过焊缝焊接连接，所述第一钢板的厚度大于所述第二钢板的厚度，所述第一钢板的厚度为2.2毫米，所述第二钢板的厚度为1.6毫米，其特征在于包括以下步骤：

A、冲裁落料：先将第一钢板坯和第二钢板坯冲裁为具有两条横向侧边和两条纵向侧边的所述第一钢板和所述第二钢板；再将所述第二钢板的一条纵向侧边的两端各冲裁一个工艺缺口，所述工艺缺口具有一端与所述第二钢板的一条所述纵向侧边连结的弧形内围边（d4），所述弧形内围边（d4）的另一端与缺口辅助侧边（d3）的一端连结，所述缺口辅助侧边（d3）的另一端与所述第二钢板的一条横向侧边连结，备用；

B、拼板：将所述第一钢板的一条纵向侧边与两端冲裁有工艺缺口的所述第二钢板的纵向侧边相拼接得拼焊边，并使所述第一钢板的纵向侧边与所述第二钢板的纵向侧边两端的两个所述工艺缺口分别围合成两个拼焊缺口；

所述拼焊缺口由缺口外宽（d2）、缺口侧边（d1）、所述弧形内围边（d4）和所述缺口辅助侧边（d3）围合而成；其中，所述缺口侧边（d1）设在所述第一钢板的纵向侧边上；

C、激光焊接：先使激光在所述拼焊缺口的所述第一钢板的所述缺口侧边（d1）的一端沿拼焊方向行进0.5毫米，激光起弧开始，然后沿着所述第一钢板和所述第二钢板的所述拼焊边进行焊接形成所述焊缝，最后激光行进至另一个拼焊缺口并距所述第一钢板的所述缺口侧边（d1）的另一端0.5毫米时收弧终止焊接即可。

2.根据权利要求1所述的激光拼焊板的焊接方法，其特征在于：进行步骤C的激光焊接时，激光光束偏向所述第一钢板一侧。

3.根据权利要求1或2所述的激光拼焊板的焊接方法，其特征在于：所述弧形内围边（d4）为圆弧形，所述弧形内围边（d4）的半径为半径r；所弧形内围边（d4）与焊缝的交点的切线与所述焊缝之间的夹角为弧形切线角θ，所述弧形切线角θ＝90°。

4.根据权利要求3所述的激光拼焊板的焊接方法，其特征在于：所述缺口外宽（d2）的尺寸应满足：0.5毫米≤所述缺口外宽（d2）≤5毫米；所述缺口辅助侧边（d3）的尺寸应满足：0≤所述缺口辅助侧边（d3）≤4.5毫米。

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