用于影響激光焊縫表面特性的方法及構(gòu)件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于影響激光焊縫表面特性的方法以及一種構(gòu)件。
【背景技術(shù)】
[0002]通過激光焊接方法連接的構(gòu)件、如在汽車結(jié)構(gòu)中的車身構(gòu)件在焊接過程之后往往必須上漆。上漆過程在此例如可以包括多個步驟，例如預(yù)處理，例如磷化處理，上防腐蝕底漆，例如電泳漆(KTL)以及上底料/中漆、基漆和清漆。
[0003]在鋼材的焊接過程期間，尤其在借助觸覺式焊縫引導(dǎo)方式進(jìn)行激光束焊接時，在焊縫表面上產(chǎn)生不同的雜質(zhì)、如各種各樣的鐵氧化物。由于焊接過程而產(chǎn)生的雜質(zhì)通常被稱為氧化皮。氧化皮僅有不足以附著在材料上的附著性。氧化皮也可以不經(jīng)過磷化處理。因此，含有氧化皮雜質(zhì)的焊縫會導(dǎo)致不足的電泳/油漆附著性。
[0004]為了改善油漆附著性，通常會除去雜質(zhì)。對此，使焊縫經(jīng)受再加工，如通過機(jī)械地擦刷焊縫或借助干冰除去雜質(zhì)/氧化皮。然而，該工藝步驟是難以控制的，因為不存在要監(jiān)控的參數(shù)。經(jīng)常不能有效地保證雜質(zhì)被完全除去。也可能會出現(xiàn)不想要的鋅磨粒。此外不利的是，凈化焊縫產(chǎn)生額外的場地/時間需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此本發(fā)明任務(wù)在于，提出一種簡單且經(jīng)濟(jì)的方法以及一種相應(yīng)的構(gòu)件，通過該方法可以改善被焊接的構(gòu)件上的油漆附著性。
[0006]該任務(wù)通過按照權(quán)利要求1的方法和按照權(quán)利要求10的構(gòu)件解決。
[0007]在按本發(fā)明的用于影響激光焊縫的表面特性的方法中，激光束在構(gòu)件的接合位置上引導(dǎo)，選擇工藝參數(shù)，使得在接合位置上構(gòu)造焊縫和附著在焊縫上的含鐵氧化物的層。
[0008]尤其是在大批量制造中，在焊縫上形成雜質(zhì)不能完全被避免。然而本發(fā)明的認(rèn)識在于，可以通過合適地選擇工藝參數(shù)來影響雜質(zhì)，從而雜質(zhì)不再損害后續(xù)的上漆過程。更確切地說，如此選擇焊接過程的工藝參數(shù)，使得在焊縫上構(gòu)造有附著性的含鐵氧化物的層。
[0009]含鐵氧化物的層附著在焊縫上。也就是說，含鐵氧化物的層滿足粘膠帶撕除實驗的要求。在粘膠帶撕除實驗中，借助4.6±0.5N/cm的粘接力將粘膠帶沿著激光焊縫平行地牢固地壓緊到鋼上并且以60°角度猛地拔起。已焊接的構(gòu)件在施加粘膠帶之前上漆，該構(gòu)件例如可以是電泳涂裝的或完全上漆的，即具有多個漆層。在撕下粘膠帶時，無附著性的或附著性差的顆粒作為油漆脫落物遺留在粘膠帶上。當(dāng)在焊縫的區(qū)域內(nèi)的油漆脫落率最大為5%時，則認(rèn)為滿足粘膠帶撕除實驗。
[0010]因此本發(fā)明如下選取一種新途徑，使得不再嘗試避免雜質(zhì)的形成或除去該雜質(zhì)，而是如此構(gòu)造雜質(zhì)，使得雜質(zhì)不會使后續(xù)的上漆過程構(gòu)成障礙。已表明，通過合適的工藝參數(shù)在焊縫上形成具有改進(jìn)附著性的含鐵氧化物的層。通過所述含鐵氧化物的層的良好的附著性同樣地可以免除雜質(zhì)去除。既不需要對焊縫進(jìn)行再加工，也不需要為除去含鐵氧化物的層在上漆車間中進(jìn)行預(yù)處理。因此，可以減少必要工藝步驟的數(shù)量。由于該方法尤其適用于大批量生產(chǎn)，所以不會導(dǎo)致生產(chǎn)節(jié)拍損失。
[0011 ] 工藝參數(shù)例如是光束強(qiáng)度、激光束的焦點位置、激光束的橫向偏角和激光束的縱向偏角、保護(hù)氣體的量和種類、鋼絲量以及機(jī)器人速率，通過這些工藝參數(shù)可以影響四氧化三鐵的份量并且因而影響含鐵氧化物的層的附著性。
[0012]在一種構(gòu)造形式中，激光束的縱向偏角小于85°，尤其是優(yōu)選激光束的縱向偏角至少為75°并且小于85°。所述縱向偏角在此是沿著焊接方向的角度，激光束相對于工件表面以該縱向偏角傾斜?？v向偏角小于90°意味著緩慢地進(jìn)行焊接。通過在上述范圍內(nèi)調(diào)整縱向偏角，實現(xiàn)對焊接位置的更久的光束作用，該光束作用對含鐵氧化物的層的組織產(chǎn)生積極影響。
[0013]在一個構(gòu)造形式中，如此選擇激光束的橫向偏角，使得該橫向偏角大于45°，并且優(yōu)選處于大于45°至最大值為60°的范圍內(nèi)。所述橫向偏角是與焊接方向成橫向的角度，激光束相對于工件表面以該橫向偏角傾斜。由此可以實現(xiàn)對于含鐵氧化物的層的附著適宜性來說在上金屬板和下金屬板上的最佳的溫度分度。
[0014]如果所述焊接為熱傳導(dǎo)焊接，即在焊接期間不會形成蒸汽洞，優(yōu)選含鐵氧化物的層的附著可以被進(jìn)一步促進(jìn)。例如可以通過對光束強(qiáng)度的相應(yīng)選擇(小于106W/cm2)來實施熱傳導(dǎo)焊接。在一個可替代的構(gòu)造形式中，激光束的焦點位置在焊接位置上方、例如在焊接位置上方5mm以下。優(yōu)選激光束的焦點位置在焊接位置上方3mm至5mm處。在熱傳導(dǎo)焊接時比在深層焊接時較小的當(dāng)前絕對溫度促進(jìn)有附著性的含鐵氧化物的層的構(gòu)成。
[0015]在一個優(yōu)選的構(gòu)造中，使用具有觸覺式焊縫引導(dǎo)方式的激光焊接方法，其中，填充焊條同時作為用于引導(dǎo)焊縫的機(jī)械鍵。
[0016]為了實施該方法，優(yōu)選使用雙焦點透鏡。在雙焦點透鏡中，激光束被分成兩個光束，這兩個光束相互緊挨著傳導(dǎo)到工件上。
[0017]按本發(fā)明的方法尤其適合用于借助焊縫將第一和第二構(gòu)件材料鎖合地連接。優(yōu)選第一和第二工件是汽車車身的車身部件并且焊縫構(gòu)造在第一工件的卷邊彎折部上。
[0018]關(guān)于構(gòu)件，本發(fā)明的任務(wù)通過具有至少一個第一工件和在第一工件上構(gòu)造的焊縫的構(gòu)件解決，其中，在焊縫表面上設(shè)置有附著性的含鐵氧化物的層。該有附著性的含鐵氧化物的層覆蓋、優(yōu)選完全覆蓋焊縫表面。
[0019]所述構(gòu)件可以包括第二工件。取而代之，所述構(gòu)件可以具有第一工件以及至少一個第二工件。
[0020]所述第一和第二工件例如可以是金屬板，其中，可以是平面金屬板或立體成形的金屬板。取而代之，這些工件例如可以是金屬成型幾何體、如金屬型材。優(yōu)選是鋼板。例如可以是鍍鋅或鍍鋁的鋼板。
[0021]優(yōu)選第一和第二工件是車身構(gòu)件，如門板、門檻等。在一個構(gòu)造形式中，第一工件是車門外側(cè)板并且第二工件是車門內(nèi)側(cè)板。
[0022]所述焊縫例如可以構(gòu)造為角焊縫或卷邊焊縫。所述角焊縫例如可以設(shè)置在搭接接頭、T型接頭或角接頭上。所述卷邊焊縫例如可以沿著卷邊彎折部延伸并且使該卷邊彎折部閉合。焊縫例如可以使第一和第二工件材料鎖合地連接。第一和第二工件例如可以部分重疊地設(shè)置，其中，在第二工件端面和第一工件表面之間的焊縫可以構(gòu)造為正面角焊縫。
[0023]在一個構(gòu)造形式中，第一工件具有卷邊彎折部并且焊縫設(shè)置在卷邊彎折部上。焊縫例如可以作為端面角焊縫設(shè)置在第二工件端面和第一工件表面之間，例如作為端面角焊縫設(shè)置在具有卷邊彎折部的車門外側(cè)板和車門內(nèi)側(cè)板之間。
[0024]焊縫可以構(gòu)造為具有或者不具有焊接填料。優(yōu)選在使用填充焊條的情況下構(gòu)造焊縫。
[0025]含鐵氧化物的層可以包含不同的鐵氧化物，如氧化亞鐵(FeO)、三氧化二鐵(Fe2O3)、四氧化三鐵(Fe3O4)。所述鐵氧化物例如可以以赤鐵礦和/或磁鐵礦的形式存在。含鐵氧化物的層可以由鐵氧化物組成，取而代之，除鐵氧化物之外，該含鐵氧化物的層還可包含其他材料。
[0026]通過在焊縫上構(gòu)造有附著性的含鐵氧化物的層提供了一種表面，該表面適用于后續(xù)的上漆工藝，而不需要為了保證油漆附著力而進(jìn)行焊縫再加工。因此，構(gòu)件尤其適用于在大批量生產(chǎn)中的應(yīng)用。
[0027]優(yōu)選含鐵氧化物的層具有的厚度在I微米到4微米范圍內(nèi)。在該厚度范圍內(nèi)產(chǎn)生具有特別好的穩(wěn)定性和附著性的含鐵氧化物的層。優(yōu)選含鐵氧化物的層具有連續(xù)的層狀結(jié)構(gòu)，而傳統(tǒng)的“氧化皮”存在于易碎的和片狀的結(jié)構(gòu)中。
[0028]如果