本发明涉及热成型钢的焊接，尤其涉及一种含铝涂层热成型钢的激光填丝焊接工艺。
背景技术：
1、背景技术中的下列内容仅指本发明人理解的与本发明有关的信息，旨在通过对与本发明相关的一些基础技术知识的说明而增加对本发明的理解，该信息并不必然已经构成被本领域一般技术人员所公知的知识。
2、热成型钢是指用于直接和间接热冲压成型的钢板或钢带，热成型用钢的原始组织为铁素体和珠光体，经热处理后快速冲压冷却型为马氏体组织，大幅提高了钢板的强度。热成型钢目前已经广泛应用于汽车领域，不仅提高了车身的抗碰撞能力和整体安全性，而且还能够有效减轻整车重量，降低能耗。为了防止热成型钢在热冲压成型过程中表面发生氧化、脱碳等现象，通常在热成型钢的表面镀覆一层涂层，包括常见的al-si涂层、zn-ni涂层等。
3、对于al-si涂层热成型钢，在进行焊接时涂层中的al容易进入焊缝中诱发δ铁素体的形成，这种相的强度较低，导致焊缝接头的力学性能劣化。为了克服上述问题，目前采用的一种方法是通过机械剥离或激光烧蚀等方法去除热成型钢表面待焊接部位的al-si镀层，然后再进行焊接。但这种方法不仅成本高，而且效率较低，不适合工业化应用。因此，有必要进一步探索含铝涂层热成型钢的焊接工艺。
技术实现思路
1、针对上述的问题，本发明提供一种含铝涂层热成型钢的激光填丝焊接工艺，该工艺无需在焊接前去除热成型钢表面的含铝涂层，且能够有效避免含铝涂层对热成型钢焊缝力学性能的劣化问题，得到的焊缝接头兼具良好的断裂强度和塑性。为实现上述发明目的，本发明公开了以下技术方案：
2、一种含铝涂层热成型钢的激光填丝焊接工艺，包括如下步骤：
3、（1）在待焊接的含铝涂层热成型钢板的接头端面上涂刷含有稀土金属粉的挥发性非水分散液。
4、（2）然后将两块所述热成型钢板的接头对接并在二者间形成间隙。待所述分散液挥发完毕后采用激光填丝焊接工艺进行焊接即可。
5、进一步地，步骤（1）中，所述分散液中稀土金属粉的含量为30~50g/l。可选地，所述稀土金属粉的细度不小于100目，如100~200目等。
6、进一步地，步骤（1）中，所述稀土金属包括镧、铈、钇、钐、镱等中的至少一种。
7、进一步地，步骤（1）中，所述挥发性非水分散液包括无水甲醇、无水乙醇等中的至少一种与丙二醇或丙三醇形成的混合液。可选地，二者体积比为1：0.25~0.4。
8、优选地，步骤（1）中，所述稀土金属粉为采用如下方法制备的预处理金属粉：（i）将稀土金属粉末分散到挥发性非水溶剂中，然后加入硅烷偶联剂和丙烯酸单体搅拌，完成后分离出固体物。（ii）将所述固体物再次加到挥发性非水溶剂中，并加热搅拌至所述非水溶剂挥发去除，即得所述预处理金属粉。
9、进一步地，步骤（i）、（ii）中，所述稀土金属粉末、固体物与非水溶剂的料液比均为1g：10~30ml。可选地，所述非水溶剂包括无水甲醇、无水乙醇、异丙醇等中的至少一种。
10、进一步地，步骤（i）中，所述非水溶剂中硅烷偶联剂的质量分数为0.02~0.035%。可选地，所述硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等中的至少一种。
11、进一步地，步骤（i）中，所述非水溶剂中丙烯酸单体的质量分数为0.1~0.18%。
12、进一步地，步骤（i）中，所述搅拌时间不小于10min，如10min、20min等。
13、进一步地，步骤（ii）中，所述加热温度的温度为60~80℃。
14、进一步地，步骤（2）中，所述间隙的宽度为0.5~1mm。所述激光填丝焊接工艺的焊丝可采用市售产品或者其他现有产品，本发明不进行特别限定。
15、进一步地，步骤（2）中，所述激光填丝焊接工艺的功率为3000~8000w。焊接速度为0.5~1.5m/min，保护气体流量为10~15l/min。
16、与现有技术相比，本发明至少具有以下方面的有益技术效果：
17、（1）针对含铝涂层热成型钢板之间焊接时涂层中的铝元素容易进入焊缝熔池中，在冷却过程中造成低强度δ铁素体形成，进而导致焊接接头强度降低的问题。本发明在含铝涂层热成型钢板的接头端面上涂刷含有稀土金属粉的挥发性非水分散液，待分散液挥发后再用激光填丝焊接工艺进行焊接，从而有效克服了上述的问题。因为在焊接过程中所述稀土金属在激光束的加热作用下熔融后附着在接头端面上，当成型钢板表面的涂层中铝元素在高温作用下向焊缝中扩散时，这些高活性的稀土金属原子对铝原子进行捕捉后形成固溶体（如al4la、al2ce、aly、aly3、al2y3等），其分布在焊缝中可以起到很好的细化晶粒、抑制晶体错位的作用。一方面防止了铝原子进入焊缝熔池中造成低强度δ铁素体形成。另一方面使焊缝中晶体的晶粒更加细小，同时克服了焊接热影响导致焊缝中晶体晶粒粗大，而且容易由于温度梯度的原因造成枝晶、树突状结构形成的问题，而晶粒越细小，焊缝的力学强度和韧性越好。本发明通过上述的方式有效避免了含铝涂层对热成型钢焊缝力学性能的劣化问题，得到的焊缝接头兼具良好的断裂强度和塑性。
18、（2）本发明还采用了经过表面改性的稀土金属粉末和挥发性非水分散液形成焊接接头处理剂，且所述挥发性非水分散液中加入了丙二醇或丙三醇，从而有助于降低稀土金属粉末的沉降。进一步地，本发明还通过预处理工艺在稀土金属粉末的表面接枝了丙烯酸单体，这些单体在后续加热去除所述挥发性非水溶剂的过程中逐渐聚合包覆在稀土金属粉末颗粒表面。一方面这种预处理金属粉进入分散液中后利用其表面的丙烯酸聚合物与丙二醇或丙三醇之间的亲和性而具有良好的抗沉降性能，便于将稀土金属粉末均匀分布到钢板的接头端面上。另一方面有助于防止稀土金属粉末颗粒的氧化，提高对铝原子的捕捉率，降低铝原子对焊缝造成的不利影响。另外，在焊接过程中所述丙二醇或丙三醇被高温碳化后还可以提供活性碳原子，有助于减小焊缝处界面处钢板的脱碳现象，提高焊缝接头的力学强度。
1.一种含铝涂层热成型钢的激光填丝焊接工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的含铝涂层热成型钢的激光填丝焊接工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述间隙的宽度为0.5~1mm。
3.根据权利要求1所述的含铝涂层热成型钢的激光填丝焊接工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述激光填丝焊接工艺的功率为3000~8000w；焊接速度为0.5~1.5m/min，保护气体流量为10~15l/min。
4.根据权利要求1-3任一项所述的含铝涂层热成型钢的激光填丝焊接工艺，其特征在于，步骤（1）中，所述稀土金属粉为采用如下方法制备的预处理金属粉：（i）将稀土金属粉末分散到挥发性非水溶剂中，然后加入硅烷偶联剂和丙烯酸单体搅拌，完成后分离出固体物；（ii）将所述固体物再次加到挥发性非水溶剂中，并加热搅拌至所述非水溶剂挥发去除，即得所述预处理金属粉。
5.根据权利要求4所述的含铝涂层热成型钢的激光填丝焊接工艺，其特征在于，步骤（i）、（ii）中，所述稀土金属粉末、固体物与非水溶剂的料液比均为1g：10~30ml。
6.根据权利要求4所述的含铝涂层热成型钢的激光填丝焊接工艺，其特征在于，步骤（i）、（ii）中，所述非水溶剂包括无水甲醇、无水乙醇、异丙醇中的至少一种。
7.根据权利要求4所述的含铝涂层热成型钢的激光填丝焊接工艺，其特征在于，步骤（i）中，所述非水溶剂中硅烷偶联剂的质量分数为0.02~0.035%。
8.根据权利要求4所述的含铝涂层热成型钢的激光填丝焊接工艺，其特征在于，步骤（i）中，所述非水溶剂中丙烯酸单体的质量分数为0.1~0.18%。
9.根据权利要求4所述的含铝涂层热成型钢的激光填丝焊接工艺，其特征在于，步骤（i）中，所述搅拌时间不小于10min。
10.根据权利要求4所述的含铝涂层热成型钢的激光填丝焊接工艺，其特征在于，步骤（ii）中，所述加热温度的温度为60~80℃。
