一种淬火配分QP980与QP1180非等强度钢材的焊接工艺专利检索-电阻焊接用电阻加热方式的切割专利检索查询-专利查询网

一种淬火配分QP980与QP1180非等强度 钢材的焊接工艺

专利类型	发明授权	法律事件	公开; 实质审查; 授权;
专利有效性	有效专利	当前状态	授权
申请号	CN202211213430.2	申请日	2022-09-30
公开(公告)号	CN115464242B	公开(公告)日	2024-05-10
申请人	北京科技大学; 河钢股份有限公司邯郸分公司;	申请人类型	学校
发明人	杨永刚; 米振莉; 常江; 雷明钢; 何方; 卫志超; 江海涛; 吴彦欣;	第一发明人	杨永刚
权利人	北京科技大学,河钢股份有限公司邯郸分公司	权利人类型	学校
当前权利人	北京科技大学,河钢股份有限公司邯郸分公司	当前权利人类型	学校
省份	当前专利权人所在省份：北京市	城市	当前专利权人所在城市：北京市海淀区
具体地址	当前专利权人所在详细地址：北京市海淀区学院路30号	邮编	当前专利权人邮编：100083
主IPC国际分类	B23K11/00	所有IPC国际分类	B23K11/00 ; B23K11/16 ; B23K11/34 ; B23K11/36 ; C22C38/02 ; C22C38/06 ; C22C38/34 ; C22C38/38
专利引用数量	3	专利被引用数量	0
专利权利要求数量	5	专利文献类型	B
专利代理机构	北京金智普华知识产权代理有限公司	专利代理人	岳野;
摘要	本发明公开了一种淬火配分QP980与QP1180非等强度钢材的焊接工艺，其步骤包括，S1：获取淬火配分QP980钢材与QP1180钢材；S2：使用砂纸等磨去钢板表面的锈迹，使用酒精或丙酮等试剂进行清洗，清除油污、灰尘等杂质，并进行烘干；S3：将两板进行搭接，调节焊接工艺参数，将非等强度QP980与QP1180钢材进行搭接连接。本发明提供的焊接工艺可以实现淬火配分QP980与QP1180非等强度钢材的连接；且具有高的焊接效率，焊接后可以得到平整、光滑的焊接接头，可以高效地应用到汽车制造行业。
权利要求	1.一种淬火配分QP980与QP1180非等强度钢材的焊接工艺，其特征在于，包括如下步骤： S1，获取淬火配分QP980钢材与QP1180钢材，其中，QP980的化学成分包括：按重量百分比计，C：0.17％，Mn：2.6％，Si：1.8％，Al：0.02%，Cr：0.014％，余量为Fe和不可避免的杂质； QP980的抗拉强度为992 MPa；QP1180的化学成分包括：按重量百分比计，C：0.18％，Mn： 2.9％，Si：1.9％，Al：0.03%，Cr：0.018％，余量为Fe和不可避免的杂质；QP980的抗拉强度为 1208 MPa； S2，去除QP980钢材与QP1180钢材表面的锈迹，对钢材表面进行清洗，清除杂质并进行烘干； S3，利用电阻焊采用搭接方式将两种钢材进行搭接，调节焊接工艺参数，将非等强度QP980与QP1180钢材进行搭接连接；其中，所述焊接工艺参数为：焊接电流为5.7‑7.1 KA，焊接时间为180‑420 ms，电极压力为2‑8 KN，焊接搭接量1.3‑10 mm；步骤S4：S4‑1，将焊接接头及母材以特定参数进行加热和保温，其中，所述加热和保温参数为：以0.1‑15K/s的加热速率加热至383‑553K范围，保温300‑3300s；S4‑2，将保温结束的焊接接头及母材以特定参数冷却至室温，其中，所述冷却过程参数为：以0.1‑10K/s的冷却速率冷却至室温。 2.根据权利要求1中任一项所述的一种淬火配分QP980与QP1180非等强度钢材的焊接工艺，其特征在于，所述步骤S3中，所述焊接工艺参数为：焊接电流为6.0 KA，焊接时间为340 ms，电极压力为 4.4 KN，焊接搭接量8 mm。 3.根据权利要求1或2所述的一种淬火配分QP980与QP1180非等强度钢材的焊接工艺，其特征在于，焊接无需额外的过渡材料。 4.根据权利要求1所述的一种淬火配分QP980与QP1180非等强度钢材的焊接工艺，其特征在于，所述QP980与QP1180均为板材。 5.根据权利要求1所述的一种淬火配分QP980与QP1180非等强度钢材的焊接工艺，其特征在于，QP980与QP1180中较厚的钢板与较薄的钢板厚度之比≤1.33。
说明书全文	一种淬火配分QP980与QP1180非等强度钢材的焊接工艺技术领域 [0001] 本发明涉及QP980与QP1180钢的焊接工艺领域，特别涉及一种淬火配分QP980与QP1180非等强度钢材的焊接工艺。背景技术 [0002] 淬火配分钢(QP)是第三代先进高强钢的典型代表之一，是生产汽车车身结构件的重要材料。QP980和QP1180是我国科研工作者基于淬火配分工艺及相应的碳等元素配分机制而开发的商用QP钢，其抗拉强度分别为980MPa级和1180MPa级。然而，在连续退火生产线上或者在汽车结构件生产过程中，经常面临需要将两种不同强度级别的QP钢连接起来的问题。高效率、高质量的连接技术是解决此问题的重要手段。 [0003] 电阻焊是生产汽车结构件及其材料过程中常用的连接方式之一，其利用电阻热融化待连接的材料，然后冷却至室温，形成稳定的连接接头。通过其原理分析，可知电阻焊的连接过程一般分为预压、通电加热和冷却三个阶段。QP980和QP1180的微观组织包含超细晶粒的相结构。与普通强度钢板相比，超细晶粒的相结构导致钢板具有更低的高温强度和更大的电流路径直径，导致超细晶粒高强度钢板的可接受焊接电流范围会转移到更高的电流域，最终导致焊接难度大，加工效率低。 [0004] QP980和QP1180是两种不同强度级别的淬火配分钢，其化学成分、生产工艺和微观组织存在差异，从而造成了连接的困难性。因此，如何利用电阻焊实现QP980和QP1180的高质量的连接是目前需要解决的技术问题。解决此问题将有助于高效率地生产QP980和QP1180汽车结构件。发明内容 [0005] 基于上述分析，本发明提出了一种淬火配分QP980与QP1180非等强度钢材的焊接工艺。 [0006] 本发明是通过以下技术方案实现的： [0007] 一种淬火配分QP980与QP1180非等强度钢材的焊接工艺，包括如下步骤： [0008] S1，获取淬火配分QP980钢材与QP1180钢材； [0009] S2，使用砂纸等磨去钢板表面的锈迹，使用酒精或丙酮等试剂进行清洗，清除油污、灰尘等杂质，并进行烘干； [0010] S3，将两板进行搭接，调节焊接工艺参数，将非等强度QP980与QP1180钢材进行搭接连接。 [0011] 进一步地，所述步骤S3中，所述焊接工艺参数为： [0012] 焊接电流为5.7‑7.1KA，焊接时间为180‑420ms，电极压力为2‑8KN，焊接搭接量1.3‑10mm。 [0013] 优选地，焊接电流为6.0KA，焊接时间为340ms，电极压力为4.4KN，焊接搭接量8mm。 [0014] 通过所述工艺参数可以实现非等强度QP980和QP1180的连接，且连接过程的焊透率高、无飞溅、无缩孔和无裂纹的产生。 [0015] 进一步地，QP980的化学成分包括：按重量百分比计，C：0.17‑0.28％，Mn：2.0‑2.9％，Si：1.30‑1.98％，Al：0.01‑0.08％，Cr：0.009‑1.48％，余量为Fe和不可避免的杂质； QP980的抗拉强度为650‑1098MPa。 [0016] 优选地，C：0.17％，Mn：2.6％，Si：1.8％，Al：0.02％，Cr：0.014％，余量为Fe和不可避免的杂质；QP980的抗拉强度为992MPa。 [0017] 进一步地，QP1180的化学成分包括：按重量百分比计，C：0.17‑0.28％，Mn：2.0‑2.9％，Si：1.30‑1.98％，Al：0.01‑0.08％，Cr：0.009‑1.48％，余量为Fe和不可避免的杂质； QP1180的抗拉强度为650‑1290MPa。 [0018] 优选地，C：0.18％，Mn：2.9％，Si：1.9％，Al：0.03％，Cr：0.018％，余量为Fe和不可避免的杂质；QP980的抗拉强度为1208MPa。 [0019] 碳(C)可以提高组织中奥氏体的稳定性，其还可以产生固溶强化的作用，提升材料的强度。为确保QP980/QP1180焊接接头的性能，针对本发明而言C的含量至少为0.17。另一方面当C的含量超过0.28％时将导致焊接性能恶化。从以上角度出发，C的成分范围为0.17‑0.28％； [0020] 锰(Mn)可以扩大奥氏体相区，增加奥氏体的稳定性。为了确保QP980/QP1180初始组织获得合适的奥氏体，除了需要合适的C含量之外，还需要Mn≥2.0％。当Mn含量过高时，组织中的偏析现象显著，导致性能恶化。因而Mn的上限设为2.9％。从以上角度出发，Mn范围设为2.0‑2.9％； [0021] 硅(Si)可以产生固溶强化的作用，并抑制碳化物的生成。为了减少C以碳化物的形式析出，本发明中Si的含量为1.30％以上。另一方面过高的Si导致塑性和焊接性能的恶化，因此本发明中Si的含量应≤1.98％。从上述角度出发，Si的含量为1.30‑1.98％； [0022] 铝(Al)作为补充元素，可以起到脱氧的作用，为了确保QP980/QP1180中能够减少杂质的影响，且避免过多的Al不易于连续化生产，因而Al的范围为0.01‑0.08％； [0023] 铬(Cr)元素可以增加材料的淬透性，有利于调整冷却工艺得到含有马氏体的组织，然而过高的Cr会导致碳化物恶化性能。从上述角度出发Cr的含量设为0.009‑1.48％。 [0024] 进一步地，焊接无需额外的过渡材料。 [0025] 进一步地，所述QP980与QP1180均为板材。 [0026] 进一步地，QP980与QP1180中较厚的钢板与较薄的钢板厚度之比≤1.33。优选地，较厚的钢板与较薄的钢板厚度之比为1.33。 [0027] 进一步地，所述步骤S3之后，还包括步骤S4： [0028] S4‑1，将焊接接头及母材以特定参数进行加热和保温； [0029] S4‑2，将保温结束的焊接接头及母材以特定参数冷却至室温。 [0030] 进一步地，所述步骤S4‑1中，所述加热和保温参数为： [0031] 以0.1‑15K/s的加热速率加热至383‑553K范围，保温300‑3300s。 [0032] 进一步地，所述步骤S4‑2中，所述冷却过程参数为：以0.1‑10K/s的冷却速率冷却至室温。 [0033] 通过上述参数，促进了碳配分，实现配分与烤漆理念的结合，得到优异力学性能的淬火配分钢焊接接头。 [0034] 优选地，所述步骤S4‑1中，所述加热和保温参数为： [0035] 以0.2K/s的加热速率加热至443K范围，保温1200s。 [0036] 优选地，所述步骤S4‑2中，所述冷却过程参数为：以0.6K/s的冷却速率冷却至室温。 [0037] 非等强度淬火配分钢的化学成分、生产工艺和微观组织存在差异，从而造成了连接的困难性。本发明提出的一种淬火配分QP980与QP1180非等强度钢材的焊接工艺，无需额外的过渡材料，通过化学成分设计结合电阻焊利用搭接方式以及后续热处理，即可实现非等强度钢材的连接，并且具有高的焊接效率，焊接后可以得到平整、光滑的焊接接头，可以高效地应用到汽车制造行业。附图说明 [0038] 图1为本发明实施例中一种淬火配分QP980与QP1180非等强度钢材焊接工艺的流程示意图。 [0039] 图2为通过本发明提出的淬火配分QP980与QP1180非等强度钢材焊接工艺焊接后焊接接头的最大剪切载荷和吸收能。具体实施方式 [0040] 为了更清晰地展示本发明的目的、技术方案及优点，下面将结合具体实施方式及说明书附图，进一步详细描述本发明。需要理解，所描述的具体实施方式并不用于限定本发明，而仅用于解释本发明。任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效教学方法以及方案均属于在本发明的涵盖范围。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。需要理解的是，在没有这些细节部分的描述的情况下，本领域技术人员也可以完全理解本发明。 [0041] 参考图1，本发明提出一种淬火配分QP980与QP1180非等强度钢材的焊接工艺； [0042] 所述方法包括如下步骤： [0043] S1，获取淬火配分QP980钢材与QP1180钢材； [0044] S2，使用砂纸等磨去钢板表面的锈迹，使用酒精或丙酮等试剂进行清洗，清除油污、灰尘等杂质，并进行烘干； [0045] S3，将两板进行搭接，调节焊接工艺参数，将非等强度QP980与QP1180钢材进行搭接连接。 [0046] 进一步地，焊接工艺参数为：焊接电流为5.7‑7.1KA，焊接时间为180‑420ms，电极压力为2‑8KN，焊接搭接量1.3‑10mm。优选地，焊接电流为6.0KA，焊接时间为340ms，电极压力为4.4KN，焊接搭接量8mm。 [0047] 进一步地，QP980的化学成分包括：按重量百分比计，C：0.17‑0.28％，Mn：2.0‑2.9％，Si：1.30‑1.98％，Al：0.01‑0.08％，Cr：0.009‑1.48％，余量为Fe和不可避免的杂质； QP980的抗拉强度为650‑1098MPa。优选地，C：0.17％，Mn：2.6％，Si：1.8％，Al：0.02％，Cr： 0.014％，余量为Fe和不可避免的杂质；QP980的抗拉强度为992MPa。 [0048] 进一步地，QP1180的化学成分包括：按重量百分比计，C：0.17‑0.28％，Mn：2.0‑2.9％，Si：1.30‑1.98％，Al：0.01‑0.08％，Cr：0.009‑1.48％，余量为Fe和不可避免的杂质； QP1180的抗拉强度为650‑1290MPa。优选地，C：0.18％，Mn：2.9％，Si：1.9％，Al：0.03％，Cr： 0.018％，余量为Fe和不可避免的杂质；QP980的抗拉强度为1208MPa。 [0049] 进一步地，焊接无需额外的过渡材料。 [0050] 进一步地，所述QP980与QP1180均为板材。 [0051] 进一步地，QP980与QP1180中较厚的钢板与较薄的钢板厚度之比≤1.33。优选地，较厚的钢板与较薄的钢板厚度之比为1.33。 [0052] 下面将结合具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步的解释说明。应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明中的实施例基础上，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。进一步的，为了描述特定实施例的目的，本发明实施例中可能使用某些术语，请并非旨在限制本发明。除非上下文清楚地表示其他含义的情况下，本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式。 [0053] 实施例1 [0054] 将非等强度的淬火配分QP980与QP1180钢材进行焊接等处理，焊接过程如图1所示，焊接过程的参数均为优选参数。参见图2的RSW‑1，在本实施例中，通过拉剪实验验证QP980与QP1180的焊接接头能承载的最大剪切力均值达到22.4KN，吸收能平均值为21.5J，可见非等强度钢材焊接质量优良。 [0055] 实施例2 [0056] 参见图1所示的步骤，进行淬火配分QP980与QP1180非等强度钢材的焊接等处理，连接过程的焊接电流为5.7mA，其余均为优选参数。参见图2的RSW‑2，在本实施例中，通过拉剪实验验证QP980与QP1180的焊接接头能承载的最大剪切力平均值达到20KN，吸收能平均值为17.8J，非等强度钢材焊接质量良好。 [0057] 实施例3 [0058] 将非等强度的淬火配分QP980与QP1180钢材进行焊接等处理，焊接过程如图1所示，连接过程的焊接电流为7.1mA，其余均为优选参数。参见图2的RSW‑3，在本实施例中，通过拉剪实验验证QP980与QP1180的焊接接头能承载的最大剪切力平均值达到22KN，吸收能平均值为19.4J，非等强度钢材焊接质量良好。 [0059] 综上，本发明提出的一种淬火配分QP980与QP1180非等强度钢材的焊接工艺，利用电阻焊采用搭接方式即可实现非等强度钢材的连接，不需额外的过渡材料，并且具有高的焊接效率，焊接后可以得到平整、光滑的焊接接头。 [0060] 以上详细介绍了本申请实施例所提供的一种淬火配分QP980与QP1180非等强度钢材的焊接工艺，其中实施例的说明是为了帮助理解本申请的方法及其核心思想。对于本领域的一般技术人员而言，在本申请的思想的基础上，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。 [0061] 上述说明展示出并描述了本申请的优选实施例，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式。上述优选实施例不应看作是对其他实施例的排除，其在各种其他组合、修改和环境的条件下也可应用；且可以在本文所述申请构想范围内，基于上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。在不脱离本申请的精神和范围内，本领域人员所进行的改动和变化，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。

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