本發明屬于拼焊，具體涉及一種具有環狀結構的激光拼焊產品、加工方法及其熱沖壓成形構件。

背景技術：

1、目前，具有環狀結構的激光拼焊產品的焊接方法主要存在兩條生產路徑：一是采用專用工裝進行單一工序拼合的焊接路徑，二是無需工裝的多工序焊接路徑。為了降低成本、縮短開發周期并提高項目靈活性，后者已成為技術和生產人員的首選。該路徑采用多工序焊接方式，每個工序完成單一焊縫焊接，最后再完成共線焊縫焊接，其中，最后兩條焊縫的焊接需要彌補前面所有工序累積的偏差，因而對焊接過程提出了很高的要求。

2、在產品設計階段至少設計兩條共線的焊縫并作為焊接過程的最后兩條焊縫進行焊接。此外，在非共線焊縫焊接過程中，會累計誤差，最終導致共線焊縫同側的兩條焊接邊不共線，所以在共線焊縫焊接之前，還需要對共線焊縫兩側的待焊接料片剪切，確保焊接邊共線，從而最小化共線焊縫兩側焊接邊拼合后的間隙。然而，在生產過程中發現，由于環狀結構的激光拼焊產品的輪廓度是基于料片上的主、副定位孔測試的，而這些定位孔并非前序焊接及剪切定位的基準，同時考慮到前序落料和焊接過程中的偏差，常導致成品輪廓度偏差大，甚至達到±5mm，無法滿足行業標準的±3mm要求。

技術實現思路

1、針對現有技術存在的上述不足，本發明提供了一種具有環狀結構的直線焊激光拼焊產品及其加工方法，以及將其熱沖壓成形后的激光拼焊構件。該產品由兩個對應的部件通過共線焊縫焊接制得，剪切件經過剪切加工后得到相應部件。本發明將產品設計和加工過程方法關聯優化，能夠顯著提升無工裝拼焊過程最終成品的輪廓尺寸精度，達到高精度的要求，具體而言，主副定位孔距離偏差不超過2mm，產品輪廓度偏差不大于3mm。

2、本發明的技術方案為：

3、本發明提供一種具有環狀結構的激光拼焊產品，其包括數量為n的激光拼焊焊縫：

4、其中，2≤n≤6，

5、所述產品具有至少一對共線焊縫，

6、所述共線焊縫兩側分別記為第一部件與第二部件，所述第一部件和第二部件上分別具有主定位孔和副定位孔，將所述主定位孔的中心和所述副定位孔中距離主定位孔中心最近的圓心之間的連線方向定義為x向，與x方向垂直的方向定義為y向；

7、其特征在于，所述共線焊縫與y向平行，此時主副定位孔孔距偏差最小。

8、優選地，所述主定位孔或副定位孔與共線焊縫的其中一條焊縫之間不存在激光拼焊焊縫。

9、優選地，所述主定位孔或副定位孔與共線焊縫的其中一條焊縫之間存在1條激光拼焊焊縫，該條焊縫與y向平行。

10、優選地，所述第一部件和第二部件上均存在長度大于等于30mm的與x向平行的直線輪廓。該直線輪廓與共線焊縫的焊接階段過程中所用的y向機械限位配合使用。在共線焊縫的焊接階段，一般y向的定位采用機械限位作為焊縫兩側部件的對齊基準，上述所用的y向機械限位為該機械限位方法中起到y向限位作用的部件。

11、主定位孔和和副定位孔所在的料片均記為定位基準料片，上述直線輪廓位置設計要求為：

12、當定位基準料片上能夠設置與x向平行的直線輪廓時，將所述直線輪廓設于相應的所述定位基準料片上；

13、當定位基準料片上不能設置與x向平行的直線輪廓時，將所述直線輪廓設于部件上與相應的所述定位基準料片通過非共線焊縫相連的另一側子料片上，且需保證對應的非共線焊縫與x向的夾角為兩條與定位基準料片連接的非共線焊縫中夾角更小的那個。

14、優選地，所述直線輪廓與對應的主定位孔或副定位孔之間不存在焊縫。

15、優選地，所述第一部件、第二部件中任一部件的重心沿著y向引出的直線與該部件上的直線輪廓相交。在共線焊縫的焊接過程中，部件沿y向搬運，其與y向機械限位碰撞容易產生料片轉動，為了盡量減少這種轉動，優選將直線輪廓上至少一點設計為與該直線輪廓特征所在的部件的重心在y向共線。

16、本發明還提供一種具有環狀結構的激光拼焊產品的加工方法，用于上述激光拼焊產品，其具體步驟為：

17、步驟1：加工第一部件和第二部件；

18、步驟2：將第一部件和第二部件的待焊接邊拼合形成環狀結構，并進行沿直線的激光拼焊加工，形成具有環狀結構的激光拼焊產品。

19、優選地，步驟1中，所述第一部件和第二部件共線的待拼焊邊均基于剪切件通過剪切加工獲得。

20、優選地，所述第一部件和第二部件的共線待拼焊邊，任一部件的其中一條共線待拼焊邊為剪切基準邊，另一條共線待拼焊邊為非剪切基準邊，且所述非剪切基準邊內側的料片上設有x向的剪切后平臺；

21、所述剪切件設有x向的剪切前平臺、x向的第一剪切余量平臺和x向的第二剪切余量平臺，所述x向的第一剪切余量平臺的長度為h1，所述x向的第二剪切余量平臺的長度為h2，且h2的長度大于h1的長度；

22、所述x向的剪切前平臺、所述x向的第一剪切余量平臺位于加工非剪切基準邊所在料片，所述x向的第二剪切余量平臺位于加工剪切基準邊所在料片；所述x向的第二剪切余量平臺靠外一側的側邊為剪切定位基準邊，所述剪切定位基準邊與所述剪切基準邊平行且之間的距離為h2；

23、沿著與所述剪切基準邊共線的剪切線進行剪切后，所述x向的第二剪切余量平臺被剪除，所述x向的剪切前平臺、所述x向的第一剪切余量平臺剪切后的剩余部分為對應的所述第一部件或第二部件的x向的剪切后平臺。

24、優選地，作為剪切基準邊，滿足如下要求：

25、當定位基準料片為共線焊縫所在料片時，則所述剪切基準邊為所述定位基準料片上的待焊接邊；

26、當定位基準料片為非共線焊縫所在料片時，若所述定位基準料片通過一條y向非共線焊縫與其他料片連接時，則所述剪切基準邊為與相應的所述定位基準料片通過一條y向非共線焊縫連接的料片的待焊接邊。即剪切基準邊所在料片要選擇共線焊縫的待焊接邊相對主副定位孔在x方向位置精度更高的料片，優選與定位基準料片共用，次選剪切基準所在料片和定位基準料片通過一條y向焊縫連接。

27、優選地，與x向平行的剪切前平臺與第一剪切余量平臺具有共線的x向直線輪廓，對應的x向直線輪廓與剪切線相交產生的點為最終待焊接邊的端點。

28、優選地，所述x向的剪切前平臺的長度為l0，l0滿足如下關系：

29、

30、其中，a為步驟1所制得對應的第一部件或第二部件上焊縫的最大偏差值，b為安全裕度，a和b的單位為mm；

31、n為步驟1所制得對應的第一部件或第二部件上的焊縫數量，且n≥1；

32、θi為步驟1所制得對應的第一部件或第二部件上第i條焊縫與x向的夾角；

33、h2和h1滿足如下關系：

34、h1≥l0，且h2-h1≥5mm。

35、即使加工非剪切基準邊的料片上的剪切線產生x向移動的時候，由于與x向平行的剪切前平臺的存在，不會導致剪切線與輪廓邊的交點在y向產生偏差，即避免了剪切工序引入y向偏差而導致共線焊縫焊接工序的錯邊更加嚴重。

36、為確保實際剪切線位置與設計位置相同，本發明設定剪切基準邊和剪切余量，且設計剪切基準邊所在料片的剪切余量要大于非剪切基準邊所在料片的剪切余量。當剪切基準邊為定位基準料片上的待焊接邊時，上述余量設計可以避免前序拼焊偏差對非剪切基準邊剪切進度的影響，當剪切基準邊為定位基準料片通過一條y向非共線焊縫所連接的料片的待焊接邊時，前序拼焊偏差不影響x向距離。

37、優選地，步驟2中，所述第一部件和第二部件上均設有長度大于等于30mm的與x向平行的直線輪廓，將直線輪廓與焊接設備上的y向機械限位相抵，實現y向定位拼合形成環狀結構，并進行沿直線的激光拼焊加工，形成具有環狀結構的激光拼焊產品。

38、優選地，步驟1中，還包括剪切件的設計階段，對于剪切基準邊所在的料片，待焊接邊沿著x向往外側平移長度h2，對于非剪切基準邊所在的料片，待焊接邊具有剪切前平臺特征，同時，在前平臺靠外的一側沿著x向往外側平移長度h1。

39、本發明還提供一種具有環狀結構的激光拼焊熱沖壓成形構件，所述構件是由前述具有環狀結構的直線焊激光拼焊產品經熱沖壓后獲得。熱沖壓涉及將坯件加熱至鋼的微觀組織至少部分地轉變為奧氏體的溫度，從而通過對坯件進行沖壓使坯件在高溫下成型，并且對成型部件進行淬火以獲得具有高的強度的微觀組織。

40、優選地，微觀組織基本上是馬氏體，即以體積計，包括至少95％的馬氏體和至多5％的貝氏體和/或鐵素體。更優選地，微觀組織是完全馬氏體。

41、優選地，熱沖壓成形構件在鋼基材的至少一面上包含涂層。更優選地，涂層是鋁合金涂層。該涂層包含鋁和鐵，并且優選地還包含硅。在熱沖壓期間鋁合金預涂層與鋼之間相互擴散，熱沖壓后的涂層包括相互擴散層和擴散層延伸至涂層表面的外層。該相互擴散層位于涂層的最內側，即與鋼基材接觸，外層通常包括fe、al和可能的si的金屬間化合物或由fe、al和可能的si的金屬間化合物組成。

42、在沖壓之前的拼焊件狀態，兩條共線的焊縫位于同一平面內的同一條直線上，在沖壓過程中，沖壓主副定位孔基本保持相對位置不變，其他部位的材料發生塑性變形，形成3d的結構，在此過程中，焊縫會從直線狀態變成3d曲線，此時兩個焊縫的兩個端點近似分布于同一直線上。拼焊產品上的共線焊縫經沖壓后變為對應的第一焊縫和第二焊縫。此外，經沖壓后，拼焊產品上的主副定位孔受到沖壓模具上的定位銷的擠壓，將產生一定變形，往往通過在熱沖壓成形構件上在對應定位孔外圍切割一個更大的特征孔以消除定位孔的沖壓變形區域，而擴大的距離一般不超過8mm。

43、本發明的有益效果是：

44、(1)本發明優選設計共線焊縫的連線方向與主副定位孔連線方向垂直，這樣有助于提高主副定位孔距離精度，減小x向定位偏差；

45、(2)本發明還設計第一部件和第二部件具有x向的直線輪廓特征，該特征與y向機械限位配合使用，有助于減少y向定位偏差；

46、(3)本發明選擇合適的待焊接邊作為剪切基準邊，剪切基準邊所在料片要選擇待焊接邊相對主副定位孔x向位置精度高的料片，且x向的剪切前平臺與第一剪切余量平臺具有共線的x向直線輪廓特征，有助于保證剪切后待焊接邊y向位置，避免了剪切工序引入y向偏差而導致共線焊縫焊接工序的錯邊更加嚴重，從而減少共線焊縫兩側輪廓在y向的錯邊量；

47、(4)本發明對用于加工共線焊縫焊接的部件的剪切件進行了特殊設計，要求加工剪切基準邊所在料片的x向的第二剪切余量平臺長度要大于加工非剪切基準邊所在料片的x向的第一剪切余量平臺長度，第二剪切余量平臺靠外一側的側邊為剪切定位基準邊，剪切過程中，保證以剪切定位基準邊為唯一與剪板機后側定位擋板貼合的部位，有助于確保實際剪切線位置為剪切基準邊的位置；

48、(5)按照本發明的設計和加工方法，能夠使得激光拼焊產品的主副定位孔的距離偏差控制在±2mm以內，產品輪廓度偏差控制在±3mm以內。