用激光束改变镀层金属板表面形状的方法和具有这种类型形状改变的镀层金属板技术

在很多情况下，镀层金属板的镀层材料具有比金属板材料更低的熔点。这样会在通过焊接连接此类钢板时出现镀层材料的爆炸性汽化，因而对连接质量产生消极影响。为了提高连接质量，利用隔离物形成允许汽化的镀层材料流入的窄缝。例如通过激光照射金属板来形成隔离物。本发明专利技术的目的在于通过形成合适的隔离物形状来降低板间距的偏差。这通过如下方法实现，即激光束穿过并且／或者围绕其加工面的中心、包含横向和纵向分量的运动，以形成圆球形的表面形状改变，即具有大于所述表面形状改变的高度的顶端半径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的总概念的镀层板的激光加工方法，以及一种根据权利要求8或10的总概念的镀层板。此类的方法和板已经由DE44 07 190 A1所揭示。
技术介绍
对于很多镀层板而言，尤其是对于汽车工业所采用的镀锌板而言，镀层材料的沸点总比板材的熔点更低。由此会在激光焊接此类板时，导致在搭接接头内的镀层材料出现爆炸性的汽化现象，从而极大地降低了连接的质量。 为了改善连接质量，已经有人建议利用隔离物(Abstandshalter)在板之间形成的窄缝，以使汽化的镀层材料流入该窄缝。根据JP11-047967，可以通过激光照射表面来形成合适的环形山(kraterfrmig)隔离物。根据DE 44 07 190 A1，可以用脉冲激光束制作滚花式的(rndelungsartig)隔离物。都未发现对隔离物几何形状造成影响。 其中缺点主要在于，如此形成的隔离物相对尖锐。因此，随着所采用的夹紧力的变化，隔离物比较容易压入被分隔的板或者自身变形，从而出现所不希望的板间距偏差。对于薄板而言，这还会在被分隔的板的反面上形成疙瘩(Noppe)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过形成合适形状的隔离物来降低板间距的偏差。 结合要提供的方法及合适的板，本专利技术由权利要求1、8和10的特征来表述。其他权利要求包含了根据本专利技术的方法(权利要求2到6)和板(权利要求9)的有益的形式和改进。 根据要提供的本专利技术的方法，利用激光在至少一块镀层板的至少一面上形成至少一个突出表面的表面形状的改变而实现该目的，其中激光束通过穿过并且/或者围绕其加工面的中心进行带有横向和纵向分量的运动而产生至少一个表面形状改变。 这种形式的优点在于，激光束在熔液的交互作用区内的运动，将额外地激发起由加热感应而成的搅拌或者准搅拌。这导致所获得的表面形状改变，在其顶端形成得“圆球形”，即具有大于表面形状改变高度的顶端半径。作为隔离物，此类表面形状改变比上述的更为合适，因为它由于“圆球形”而更少地压入要分隔的板内或者自身变形，由此将出现更少的所不期望的板间距偏差。此外对于薄板而言，在要分隔的板的反面上不会显现表面形状改变。另外，具有本专利技术的表面形状改变的镀层板，比用现有方法制作的此类板具有更好的抗腐蚀性。一方面圆球形的顶端更少地压入要分隔的板中，从而更少地损害或完全不损害其镀层。另一方面，由其材料所形成的突出的表面形状改变的板的凹陷度，基本上比其他现有方法更平坦，因而引起更少的湿气侵入(更少的毛细管作用)。 尤其有益的是利用扫描装置将激光束引导到表面上。扫描装置是一种特别快速且灵活的射束偏转装置，例如镜系(由至少一个单轴或多轴可控摆动的镜子组成)或者是声-光调制器。 对比于JP11-047967所推荐的方法，本专利技术方法的最大优点在于，扫描装置相对于板的表面呈均匀运动，同时扫描装置在短的加工时间内将引导激光束到加工面上，从而很快地转换到另一加工面上。由此几乎完全省去了激光束位置转换所需的时间。这样可能实现激光系统的很高功率运行。相反，对于传统的激光系统，例如JP11-047967中所采用的激光系统来说，是利用刚性的透镜系统将激光束引导到加工面上。为了过渡到第二个加工面，透镜系统必须相对于部件运动，这期间激光必须熄灭。另外，根据本专利技术，可以自由编程控制表面形状改变在激光扫描器的加工区域内的位置及分布。与刚性的透镜系统相比，激光扫描器无须定位在各个表面形状改变的上方，而能以有效的方式被引导到表面形状改变之间的最佳轨迹上。由于这些区别，获得了差别很大的所需加工时间利用激光扫描器，可以在大约0.3秒内形成30个合适的表面形状改变，传统的系统需要大约10倍的加工时间，并且其可能的运动轨迹受到很大限制，而本扫描装置却能容易且极快地控制本专利技术的所有的运动轨迹。 在本专利技术方法的一个有效的实施方式中，至少有一块板由高强度钢制成。高强度钢的概念指的是抗拉强度大于350Mpa的钢，特别是三相钢和两相钢(例如TRIP700，DP600)。实验表明，对于此类高强度钢，用现有的方法根本不能形成可用作隔离物的表面形状改变一但用本专利技术的方法就可以形成。 在本专利技术另一个有益的实施方式中，考虑其功率曲线和/或速度曲线，激光束是不连续控制的，即发射功率和/或速度在整个加工过程中不是固定的，而是具有至少两个不同的数值。例如，在为形成表面形状改变的运动开始时激光束的功率提高并在结束时又降低。或者速度在加工中心附近控制得比在边缘更低。由于板的激光加工的这种改变使得表面形状改变呈现可控的、不同的几何外形。 在本专利技术的方法的一个有益的实施方式中，激光束没有聚焦在表面上。焦点最好离开要加工的板的表面一段距离，使得激光的照射面超出其焦点平面的表面至少50％，更好是超出200％。这种平面型的加热将调整镀层和板的熔化过程，有利于合适的表面形状改变的形成。 在本专利技术方法的另一个有益的实施方式中，激光束在其运动中描绘出椭圆形、梅花形或费马图形。后者由极方程(1)表示 r2＝a2θ，r＝半径，θ＝极角，a＝常数(1) 依照此类图形引导激光束的优点，在于所获得的表面形状改变为合适的“圆球形”几何形状。 在本专利技术的方法的另一个有效的实施方式中，激光束通过在其加工面上的区域内彻底熔化板，而在至少一块板的激光束移动的一面上形成至少一个表面形状改变。为此规定了直到通过为止的合适的加工时间，或者也能要求设有能控制加工时间的通过传感器。在将多板焊接在一起时，这种设置形式能进一步加速加工过程。对于根据JP11-047967的方法而言，首先对准单独一块板，然后在该板上出现表面形状改变，接着输入另一块板且相对于第一块对准并使两者压合在一起和焊接在一起。更为有益的是，没有压紧力地对齐两块板。缺少压紧力，在板之间仍留有一条对于大多数应用来说是足够大的最小缝隙，该缝隙也可利用合适的对准装置来保证。然后，按照本专利技术的该有益实施方式的方法对其中一块板或者两块板引入表面形状改变。然后板被压在一起并互相焊接在一起。考虑到可使用的扫描装置和表面形状改变的高速度，对准过程的节省意味着时间上的显著节约。 在本专利技术的方法的另一个有益的实施方式中，至少一块其他的板与至少一块镀层板如此接触，使得至少一个突出的表面形状改变导致至少两块板之间的至少有一条缝隙的形成，并且以所出现的汽化产物能流入至少一条缝隙中，在至少一条缝隙的区域内使至少两块板互相焊接在一起。汽化产物的流入保证了焊缝的较高质量。 在本专利技术的方法的其他有益的实施方式中，至少两块板以如下方式互相焊接在一起，使得所产生的焊缝至少部分地焊在先前产生的至少一个表面形状改变上面。 每个此种表面形状改变都对镀层造成了损坏，因为镀层由于激光束作用而汽化，只留下裸露的板材。尤其是在汽车制造中的锌镀层是用于防护腐蚀。每个破坏能形成一个腐蚀晶核(Korrosionskeim)。尽管焊缝也形成此类破坏，但它对于连接是必须的。通过焊缝跨过表面形状改变，至少部分地替代这些表面形状改变，减少了可能的腐蚀晶核的数量，从而降低了腐蚀危险。对于后面的防腐蚀处理，特别是电镀，表面形状改变的形状很重要根据本专利技术形成的是均匀连续坡，根据JP11-047967形成的是环形山。坡比由等量材料所形成的环形山具有更本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光加工镀层板的方法，在该方法中，利用激光在至少一块金属板的至少一面上形成至少一种从表面突出的表面形状改变，其特征在于，所述激光束通过和／或围绕加工面的中心、进行横向和纵向分量的运动，而形成至少一种表面形状改变。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔夫冈贝克尔，延斯比勒，克劳斯戈特，迈克帕尔默，克劳斯迪特尔赖尼格，丹尼尔曹纳，
申请(专利权)人：戴姆勒克莱斯勒股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]