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1、(10)申请公布号 CN 104334349 A (43)申请公布日 2015.02.04 C N 1 0 4 3 3 4 3 4 9 A (21)申请号 201380027064.4 (22)申请日 2013.05.28 61/651,645 2012.05.25 US 61/666,388 2012.06.29 US 61/701,909 2012.09.17 US 61/731,497 2012.11.30 US 61/784,184 2013.03.14 US B32B 33/00(2006.01) B32B 15/00(2006.01) B23K 26/40(2014.01) (71。
2、)申请人夏伊洛工业公司 地址美国俄亥俄州 (72)发明人詹姆士J伊万盖丽斯塔 迈克尔泰恩克 詹森E哈夫特 杰克A埃特克斯 詹姆士W沃尔瑟 安东尼M帕润特 (74)专利代理机构北京英赛嘉华知识产权代理 有限责任公司 11204 代理人余朦 王艳春 (54) 发明名称 具有焊接凹口的金属板材件及其形成方法 (57) 摘要 金属板材件(12)包括基础材料层(14)和一 个或多个中间材料层和涂覆材料层(16、18)以及 沿着该金属板材件的边缘区域(20)形成的焊接 凹口(30)。涂覆材料层和中间材料层的至少一部 分在焊接凹口处被去除，以使得来自这些层的某 些成分在后续沿着边缘区域形成焊接接头时不会 影。
3、响附近焊接接头(22)的完整性。可使用包括激 光烧蚀的多种烧蚀方法来形成焊接凹口。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.11.24 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/US2013/042882 2013.05.28 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/177590 EN 2013.11.28 (51)Int.Cl. 权利要求书3页 说明书12页 附图13页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书12页 附图13页 (10)申请公布号 CN 104334349 A CN 104334349 A 1/3。
4、页 2 1.一种在焊接过程中使用的金属板材件(12)，包括： 基础材料层(14)； 涂覆材料层(18)； 中间材料层(16)，位于所述基础材料层与所述涂覆材料层之间，并且包括具有来自所 述基础材料层和所述涂覆材料层中每个的至少一种成分的金属间化合物；以及 边缘区域(20)，沿着待焊接的所述金属板材件的边缘(28)进行定位，并且包括至少部 分地由焊接凹口表面(32、34)限定的焊接凹口(30)，其中所述焊接凹口表面包括来自所述 涂覆材料层和所述中间材料层二者的材料。 2.如权利要求1所述的金属板材件，其中，所述焊接凹口(30)由彼此相交的第一凹 口表面和第二凹口表面(32、34)限定，所述第一凹。
5、口表面(32)包括来自所述涂覆材料层 (18)和所述中间材料层(16)二者的材料，所述第二凹口表面(34)包括来自所述中间材料 层(16)或所述基础材料层(14)中的至少一个的材料，并且所述第一凹口表面和所述第二 凹口表面沿着位于所述中间材料层或所述基础材料层中的至少一个中的边缘(36)彼此相 交。 3.如权利要求2所述的金属板材件，其中，所述焊接凹口(30)进一步由第三焊接凹口 表面(38)进行限定，所述第三焊接凹口表面与所述第二焊接凹口表面(34)和所述金属板 材件(12)的所述边缘(28)二者相交，并且所述第三焊接凹口表面被布置在所述焊接凹口 内，以去除已向下污染所述金属板材件的所述边缘。
6、的、来自所述涂覆材料层(18)或所述中 间材料层(16)中的至少一个的材料。 4.如权利要求1所述的金属板材件，其中，所述焊接凹口表面(32、34)与所述金属板材 件(12)的所述边缘(28)相交，其中所述焊接凹口表面(32、34)包括来自所述涂覆材料层 (18)和所述中间材料层(16)二者的材料。 5.如权利要求4所述的金属板材件，其中，所述焊接凹口(30)至少部分地由弯曲的、波 纹状焊接凹口表面(32)进行限定，并且所述波纹状焊接凹口表面包括来自所述涂覆材料 层(18)和所述中间材料层(16)二者的材料，并且与所述金属板材件(12)的所述边缘(28) 相交。 6.如权利要求4所述的金属板材。
7、件，其中，所述焊接凹口(30)至少部分地由平坦的、 倒角状焊接凹口表面(32、34)进行限定，并且所述倒角状焊接凹口表面包括来自所述涂覆 材料层(18)和所述中间材料层(16)二者的材料，并且与所述金属板材件(12)的所述边缘 (28)相交。 7.如权利要求1所述的金属板材件，其中，所述焊接凹口(30)具有深度(D)和宽度 (W)，并且所述焊接凹口的所述深度在所述焊接凹口的整个所述宽度上变化，以使得所述焊 接凹口的平均深度在朝着所述金属板材件(12)的所述边缘(28)最大。 8.如权利要求1所述的金属板材件，其中，所述焊接凹口(30)沿着所述金属板材件 (12)的一侧(24)进行定位，并且所述。
8、边缘区域(20)还包括沿着所述金属板材件的相对侧 (26)进行定位的附加的焊接凹口(30)，以使得所述焊接凹口(30)和所述附加的焊接凹口 (30)通过所述金属板材件的厚度(T)总体上彼此相对。 9.一种在金属板材件(12)中形成焊接凹口(30)的方法，包括以下步骤： (a)提供在边缘区域(20)处具有多个材料层(14、16、18)的金属板材件，并且所述多个 权 利 要 求 书CN 104334349 A 2/3页 3 材料层包括基础材料层(14)、覆盖所述基础材料层的至少一部分的中间材料层(16)以及 覆盖所述中间材料层的至少一部分的涂覆材料层(18)； (b)将激光束(102)指向所述金属。
9、板材件的所述边缘区域；以及 (c)在所述金属板材件的所述边缘区域处用所述激光束从所述多个材料层中的至少一 个去除材料以形成焊接凹口，其中，所述焊接凹口包括具有来自所述涂覆材料层和所述中 间材料层二者的材料的焊接凹口表面(32、34)。 10.如权利要求9所述的方法，其中： 步骤(b)还包括根据非零入射角将所述激光束(102)指向所述金属板材件(12)的 所述边缘区域(20)，以使得所述激光束(102)照射所述金属板材件的侧表面(24)和边缘表 面(28)，以及 步骤(c)还包括使用单个激光束同时在所述金属板材件的所述侧表面和所述边缘表 面二者上从所述多个材料层(14、16、18)中的至少一个去。
10、除材料。 11.如权利要求9所述的方法，其中： 步骤(b)还包括将第一激光束和第二激光束(102、102)指向所述金属板材件(12)的 所述边缘区域(20)；以及 步骤(c)还包括在所述金属板材件的所述边缘区域处用所述第一激光束和所述第二 激光束从所述多个材料层(14、16、18)中的至少一个去除材料。 12.如权利要求11所述的方法，其中，所述第一激光束和所述第二激光束(102、102) 处于所述金属板材件(12)的相对两侧(24、26)上，并且所述第一激光束和所述第二激光束 分别在所述金属板材件的相对两侧上形成第一焊接凹口和第二焊接凹口(30、30)，以使得 所述第一焊接凹口和所述第二焊接。
11、凹口通过所述金属板材件的厚度(T)大致上彼此相对。 13.如权利要求11所述的方法，其中，所述第一激光束和所述第二激光束(102、102) 处于所述金属板材件(12)的同一侧(24)上，并且在大致相同的位置处照射所述边缘区域 (20)，并且所述第一激光束和所述第二激光束彼此协作以形成公共的焊接凹口(30)。 14.如权利要求11所述的方法，其中，所述第一激光束(102)在所述金属板材件(12) 的所述边缘区域(20)处从所述多个材料层(14、16、18)中的至少一个去除材料，并且同时 形成凸起(114)，并且一旦所述凸起再固化或者部分再固化，所述第二激光束(102)则从 所述凸起去除材料。 1。
12、5.如权利要求11所述的方法，其中，所述第一激光束(102)在所述金属板材件(12) 的侧表面(24)上从所述多个材料层(14、16、18)中的至少一个去除材料，并且所述第二激 光束(102)在所述金属板材件的边缘表面(28)上从所述多个材料层中的至少一个去除材 料。 16.如权利要求11所述的方法，其中，所述第一激光束(102)根据第一入射角指向 所述边缘区域(20)，所述第二激光束(102)根据第二入射角指向所述边缘区域，并且 所述第一入射角和所述第二入射角彼此不同并且布置成从所述边缘区域的不同部 分去除材料。 17.如权利要求11所述的方法，其中，所述第一激光束和所述第二激光束(102、。
13、102) 照射所述金属板材件(12)的所述边缘区域(20)，并且在组合能量最大的复合激光光点 (116)处至少部分地重叠，并且控制所述复合激光光点的位置来操纵所述边缘区域处的激 权 利 要 求 书CN 104334349 A 3/3页 4 光能量分布。 18.如权利要求17所述的方法，其中，对所述复合激光光点(116)的所述位置进行控 制，以使得所述复合激光光点(116)的所述位置至少部分地覆盖所述金属板材件(12)的侧 表面(24)与边缘表面(28)之间的纵向边缘或拐角。 19.如权利要求9所述的方法，还包括以下步骤： 在所述激光束(102)从所述多个材料层(14、16、18)中的至少一个去。
14、除材料的位置处 提供空气或其他流体的高速射流(118)，以使得熔融材料被吹离所述边缘区域(20)。 权 利 要 求 书CN 104334349 A 1/12页 5 具有焊接凹口的金属板材件及其形成方法 0001 相关申请的交叉引用 0002 本申请要求于2012年5月25日提交的第61/651,645号美国临时申请、于2012年 6月29日提交的第61/666,388号美国临时申请、于2012年9月17日提交的第61/701,909 号美国临时申请、于2012年11月30日提交的第61/731,497号美国临时申请、以及于2013 年3月14日提交的第61/784,184号美国临时申请的权益，。
15、并且它们的整体内容通过引用 并入本文。 技术领域 0003 本公开总体涉及金属板材件，更具体地，涉及涂覆有一个或多个薄材料层并且在 焊接过程中使用过程的金属板材件。 背景技术 0004 为了提高对腐蚀、结垢和/或其他过程的抵抗力，由高强度钢合金或可硬化钢合 金制成的金属板材现在制造成具有一个或多个薄涂覆材料层，诸如铝基层和锌基层。虽然 这些涂覆材料层可赋予金属板材期望的品质，但是它们的存在也会污染焊接，从而降低焊 接强度、完整性等。如果涂覆的金属板材件对接焊接或搭接焊接至另一个金属板材件则尤 甚。 发明内容 0005 根据一个或多个实施方式，焊接过程中使用的金属板材件包括基础材料层、涂覆 材料。
16、层和中间材料层。中间材料层位于基础材料层与涂覆材料层之间，并且包括具有来自 基础材料层和涂覆材料层中每个的至少一种成分的金属间化合物。金属板材件包括沿着待 焊接的金属板材件的边缘进行定位的边缘区域。边缘区域包括至少部分地由焊接凹口表面 限定的焊接凹口，其中，焊接凹口表面包括来自涂覆材料层和中间材料层二者的材料。 0006 根据一个或多个其他实施方式，在金属板材件中形成焊接凹口的方法包括以下步 骤：(a)提供在边缘区域处具有多个材料层的金属板材件；(b)将激光束指向金属板材件的 边缘区域；以及(c)在金属板材件的边缘区域用激光束从多个材料层中的至少一个去除材 料，以使得在去除的材料不再存在之处形。
17、成焊接凹口。 附图说明 0007 下文中将结合附图对优选的示例性实施方式进行描述，其中，相同的附图标记指 示相同的元件，并且在附图中： 0008 图1A至1C是接合金属板材件的常规焊接接头的剖视图，其中，金属板材件在焊接 之前不具有在其中形成的焊接凹口； 0009 图2是示例性金属板材件的边缘区域的立体图，该示例性金属板材件包括在其相 对两侧上的焊接凹口； 说 明 书CN 104334349 A 2/12页 6 0010 图3是图2的金属板材件的一部分的剖视图，示出了位于金属板材件的相对两侧 上的涂覆层、中间材料层和焊接凹口； 0011 图4是图3的一部分的放大视图，示出了材料层之间的不规则表。
18、面； 0012 图5是包括焊接凹口的示例性金属板材件的剖视图，其中去除了涂覆材料层和中 间材料层； 0013 图6是包括焊接凹口的另一个示例性金属板材件的剖视图，其中去除了涂覆材料 层、中间材料层和一部分基础材料层； 0014 图7是包括偏轴焊接凹口的另一示例性金属板材件的剖视图； 0015 图8是包括不同的偏轴焊接凹口的另一示例性金属板材件的剖视图； 0016 图9是包括具有不均匀深度的焊接凹口的另一示例性金属板材件的剖视图； 0017 图10是包括具有不均匀深度的不同的焊接凹口的另一示例性金属板材件的剖视 图； 0018 图11是包括具有不均匀深度和多个相交表面的焊接凹口的另一示例性金属板。
19、材 件的剖视图； 0019 图12是用于形成焊接凹口的示例性激光烧蚀过程的立体图； 0020 图13是具有通过激光烧蚀形成的焊接凹口的示例性金属板材件的放大立体图； 0021 图14是具有由不同的激光通过激光烧蚀形成的焊接凹口的另一示例性金属板材 件的放大立体图； 0022 图15是具有通过机械烧蚀过程形成的焊接凹口的另一示例性金属板材件的放大 立体图； 0023 图16是示例性双激光束烧蚀过程的立体图； 0024 图17是图16的激光烧蚀过程的剖视图； 0025 图18是另一示例性激光烧蚀过程的剖视图，其中激光光点比期望的焊接凹口的 宽度窄； 0026 图19是可通过图18的激光烧蚀过程形成。
20、的焊接凹口的放大立体图； 0027 图20是同样可通过图18的激光烧蚀过程形成的焊接凹口的放大立体图； 0028 图21是另一示例性激光烧蚀过程的立体图，其中该过程使用具有非零入射角的 激光形成焊接凹口； 0029 图22是来自图21的激光烧蚀过程的剖视图，其中该过程在金属板材件的单一侧 上形成偏移焊接凹口； 0030 图23是来自图21的金属板材件的边缘区域在形成偏移焊接凹口之前的放大剖视 图； 0031 图24是在金属板材件上执行的另一示例性激光烧蚀过程的立体图，其中该过程 使用多个激光器来形成焊接凹口； 0032 图25是来自图24的激光烧蚀过程的剖视图，其中该过程用多个非重叠激光形成 。
21、焊接凹口； 0033 图26是来自图24的激光烧蚀过程的另一剖视图，其中该过程用多个重叠激光形 成焊接凹口； 0034 图27示出了能够与图26的激光烧蚀过程一同使用的重叠的激光光点或足迹以及 说 明 书CN 104334349 A 3/12页 7 相对应的能量分布； 0035 图28示出了能够与图26的激光烧蚀过程一同使用的重叠的激光光点或足迹以及 另一相对应的能量分布；以及 0036 图29是在脱离金属卷的金属板材件上执行的另一示例性激光烧蚀过程的立体 图，其中该过程使用多个激光器以在金属板材件的相对两侧上形成焊接凹口。 具体实施方式 0037 本文中公开的金属板材件可制成具有沿着一个或多。
22、个边缘进行定位的焊接凹口， 其中焊接凹口的特征在于，不存在某些材料成分，以使得它们不会不可接受地污染附近的 焊接处。例如，金属板材件可进行生产，以使得在沿着金属板材边缘进行定位的焊接凹口处 减少或去除来自一个或多个涂覆材料层的材料。这转而可以防止由沿着金属板材边缘形成 的附近焊接接头的涂覆材料层导致的污染，从而在后继过程或者在焊接接头的使用寿命期 间保持焊接接头的强度和/或耐久性。 0038 首先参照图1A至图1C，示出了与制造常规的拼焊坯件10相关的一些步骤，其中， 常规的拼焊坯件10包括以边缘对边缘的方式激光焊接在一起的厚金属板材件12和薄金属 板材件12。根据本示例，金属板材件12、12。
23、中每个都具有基础材料层14和覆盖基础材料 层的相对表面的多个薄材料层16、18。如本领域的技术人员所理解的那样，可发现在金属 板材坯料上存在许多材料层，包括多种类型的表面处理，诸如铝基材料层和锌基材料层、油 和其他抗氧化物质、来自制造或金属处理过程的污染物以及氧化层，此处仅举几个例子。两 个金属板材件一紧靠在一起，则使用激光束或其他焊接工具来熔融位于边缘区域20、20中 的板材金属中的一些，以使得一定量的薄材料层16、18变为嵌入所产生的焊接接头22内。 除非首先进行去除，否则这些不期望的成分可能对焊接接头的整体强度和品质带来不良影 响。 0039 参照图2，示出了示例性金属板材件12，示例性。
24、金属板材件12可以沿着边缘区域 20焊接至相邻件。金属板材件12包括相对的第一侧24和第二侧26以及沿着待焊接的金 属板材件的边缘28进行定位的边缘区域20。图2中示出的具体边缘区域20包括两个焊接 凹口30、30，其中两个焊接凹口沿着金属板材件12的相对两侧24、26上的边缘区域延伸。 每个焊接凹口30、30都由彼此交叉或接合的第一凹口表面32和第二凹口表面34限定。虽 然示出了沿着单个的、直线边缘区域20大体垂直的第一凹口表面32和第二凹口表面34，但 是焊接凹口可以以多种方式配置。例如，焊接凹口可以包括一个或多个偏轴凹口表面，具有 不同于同一金属板材件的另一焊接凹口的尺寸，形成为不同于另。
25、一焊接凹口的边缘区域的 一部分，和/或形成为沿着金属板材件的轮廓边缘进行定位的边缘区域的一部分，仅举几 个可能性。在附图中示出了这些不同的实施方式中的一些。 0040 图3是图2的金属板材件12的边缘区域20的剖视图。所示的金属板材件12包括 多个材料层，该多个材料层包括基础材料层14、中间材料层16和涂覆材料层18。在本实施 方式中，基础材料层14是中央或核心材料层(例如，钢芯)，并且被夹在中间材料层16和涂 覆材料层18之间。基础材料层14构成金属板材件12的大部分厚度T，并且由此可以显著 有助于提高金属板材件的机械性能。涂覆材料层18位于基础材料层14的相对表面上方， 并且是金属板材件1。
26、2的最外层。每个涂覆材料层18都相对于基础材料层14相对薄，并且 说 明 书CN 104334349 A 4/12页 8 可以进行选择以增强金属板材件的一个或多个特性(例如，耐腐蚀性、硬度、重量、成型性、 外观等)。还可以为使用或与后续过程(诸如热处理或互扩散过程)的兼容性选择涂覆材 料层18。 0041 在本实施方式中，每个中间层16都位于基础材料层14与多个涂覆材料层18中的 一个之间，并且与基础材料层14和多个涂覆材料层18中的一个相接触。在一个实施方式 中，中间材料层16包括与紧邻层14、18中每个一样的至少一种成分，诸如原子元素或化学 化合物。中间材料层16可以是基础材料层14与涂覆。
27、材料层18的反应产物。例如，浸涂过 程可以在基础材料层与涂覆层材料的熔池的界面处产生化学反应，并且反应产物为中间层 16，其中，在浸涂过程中基础材料层浸泡在涂覆层材料的熔池中或通过该熔池。在这种浸涂 过程的一个具体示例中，基础材料层14由高强度钢合金或可硬化钢合金制成，并且涂覆材 料层18为铝合金。铝合金的熔池在基础材料层的表面与基础材料层反应以形成中间材料 层16，中间材料层16包括铁-铝金属间化合物(Fe x Al y )，诸如Fe 2 Al 5 。中间层可以在较靠 近基础材料层14处具有较高含量的基础材料层成分(例如，铁)，并且在较靠近涂覆材料层 18处具有较高含量的涂覆材料层成分(例如。
28、，铝)。 0042 虽然在图3中示为具有恒定厚度的完美平坦层，但是如图4的放大视图中所示，中 间材料层16沿着其相对表面可以是不规则的。还应理解的是，中间材料层16在整个构成中 未必是均匀的，也未必是基础材料层与涂覆材料层的反应产物。中间材料层16自身可以包 括多于一个的材料层，可以是不同材料的不均匀混合物、或者可以在其整个厚度中具有成 分梯度，此处仅举几个例子。在另一示例中，中间层包括连续或不连续的氧化层，如能够将 基础材料层暴露在环境中形成的基础材料层14的氧化物(例如，铝氧化物、铁氧化物等)。 金属板材件12还可以包括其他附加材料层。 0043 如图3中所示的、在汽车和其他行业中形成主体。
29、或结构组件的有用的多层金属板 材件的一个具体示例为涂覆的钢产物，其中，在涂覆的钢产物中，基础材料层14由钢以其 多种可能的组成中的任一组成制成。在一个具体实施方式中，基础材料层14是高强度钢合 金或可硬化钢合金，诸如硼钢合金、双相钢、压力硬化钢(PHS)或高强度低合金(HLSA)钢。 对于这种材料，虽然就其重量而言强度高，但是经常要求热处理过程来获得高强度性质和/ 或仅能够在高温下形成。涂覆材料层18可以进行选择以帮助防止热处理期间的氧化，以比 基础材料14层的重量轻，和/或以在后续的热处理期间与金属板材件12的其他层互相扩 散。在一个实施方式中，涂覆材料层18是铝(Al)合金，诸如铝-硅(A。
30、l-Si)合金。用于涂 覆材料层18的其他可能的组成包括纯铝或锌以及其合金或化合物(例如，在底层材料进行 镀锌的情况下)。在基础材料层14是钢并且涂覆材料层18包括铝的情况下，中间材料层16 可以包括金属间化合物形式的铁和铝，诸如FeAl、FeAl 2 、Fe 3 Al、Fe 2 Al 5 或者其各种组合物。 中间材料层16还可以包括来自相邻层的成分的合金。 0044 对于基础材料层14，示例性材料层厚度范围为约0.5mm至约2.0mm，对于中间层 16，示例性材料层厚度范围为约1m至约15m，对于涂覆材料层18，示例性材料层厚度范 围为约5m至约100m。对于基础材料层14，优选的材料层厚度。
31、范围为0.5mm至约1.0mm， 对于中间层16，优选的材料层厚度范围为约5m至约10m，对于涂覆材料层18，优选的 材料层厚度范围为约15m至约50m。在一个实施方式中，中间材料层16和涂覆材料层 18的组合厚度处于约15m至约25m的范围，并且中间材料层为该组合厚度的约20至 说 明 书CN 104334349 A 5/12页 9 30。例如，层16、18的组合厚度可以为约20m，其中中间材料层为约4-6m厚度，涂覆 材料层构成组合厚度的剩余部分。当然，这些范围是非限制性的，因为各个层厚度取决于特 定于应用和/或所采用的材料类型的若干因素。例如，基础材料层14可以是除了钢以外的 材料，诸如。
32、铝合金、镁合金、钛合金或者其他适当的材料。本文中描述的焊接凹口可以与比 图中所示更多或更少的材料层一同使用。技术人员还应理解的是，附图未必按比例，并且层 14-18的厚度可以不同于附图中所示的那些厚度。 0045 再次参照图3，对金属板材件的第一侧24上的焊接凹口30进行描述。在本示例 中，该描述也适用于相对的第二侧26上的焊接凹口30。焊接凹口30是金属板材件12的 边缘区域20的一部分，其中一些材料已从在其他情况下均匀的叠层结构去除或省略。在将 金属板材件焊接至另一件时，焊接凹口30沿着边缘28促进高品质焊接接头，并且可以通过 减少或消除成为后续的焊接接头的一部分的、一定量的涂覆材料层18。
33、和/或中间材料层16 的配置来如此进行。在涂覆材料层18包括如下的一个或多个成分的情况下，焊接凹口是特 别有用的，即，该一个或多个成分若被包括在涂覆材料层18中，则在所产生的焊接接头中 形成不连续性或者将以其他方式削弱所产生的焊接接头。在本具体实施方式中，焊接凹口 30具有特性凹口宽度W和凹口深度D，凹口宽度W和凹口深度D中每个沿着边缘28的长度 都是恒定的。凹口宽度W是从边缘28至第一凹口表面32的距离，凹口深度D是从涂覆材 料层18的外表面至第二凹口表面34的距离。如本具体示例所示，在焊接凹口30与金属板 材件相符的情况下，凹口宽度W等于第二凹口表面34的宽度，凹口深度D等于第一凹口表 面。
34、32的宽度。 0046 焊接凹口30的尺寸可以与金属板材件的厚度T相关，与待在边缘28处进行形成 的焊接接头的预期大小相关，和/或与一个或多个材料层厚度相关。在一个实施方式中，凹 口宽度W处于厚度T的约0.5倍至约1.5倍的范围内。在另一实施方式中，凹口宽度W处 于约0.5mm至约4mm的范围内。凹口宽度W还可以至少为预期的焊接接头的宽度的二分之 一。在图3所示的示例中，凹口深度D大于涂覆材料层18的厚度且小于中间材料层16和 涂覆材料层18的组合厚度。但是这在一些其他示例性实施方式中有所不同。 0047 焊接凹口30还可以结合凹口表面32、34的某些特性进行描述。例如，在图3的实 施方式中，。
35、第一凹口表面32包括来自中间材料层16和涂覆材料层18二者的材料。第二凹 口表面34仅包括来自中间材料层16的材料，并且第一凹口表面与第二凹口表面沿着定位 或位于中间材料层中的边缘相交。因而，在本具体示例中，通过沿边缘区域20去除整个涂 覆材料层18和一部分中间材料层16在金属板材件12中形成焊接凹口30。凹口表面32、 34中每个均还可以包括条纹、界线、或其他类型的用于在焊接凹口位置处去除材料的过程 指示物。诸如激光烧蚀或机械烧蚀的烧蚀过程可以形成具有不同表面特性的凹口表面，并 且下文中将对其进行进一步详细描述。 0048 图5示出了焊接凹口30的另一示例，其中第一凹口表面32与第二凹口表面。
36、34沿 着位于基础材料层14与中间材料层16之间的界面处的边缘相交。第一凹口表面32包括 来自中间材料层16和涂覆材料层18二者的材料，第二凹口表面34仅包括来自基础材料层 14的材料。在本示例中，焊接凹口30通过在边缘区域20去除涂覆材料层18和中间材料层 16在金属板材件12中形成。 0049 图6示出了具有沿着位于基础材料层14中的边缘彼此相交的第一凹口表面32和 说 明 书CN 104334349 A 6/12页 10 第二凹口表面34的焊接凹口30。第一凹口表面32包括来自基础材料层14、中间材料层16 和涂覆材料层18的材料，而第二凹口表面34仅包括来自基础材料层14的材料。在本示。
37、例 中，焊接凹口30通过在边缘区域20处去除涂覆材料层18、中间材料层16和一部分厚度的 基础材料层14在金属板材件12中形成。 0050 图7示出了金属板材件12的另一实施方式，其中焊接凹口30是偏轴的。换言之， 至少一个凹口表面(在该情况下为凹口表面32、34二者)既不垂直于、也不平行于涂覆材 料层18的最外表面。如图所示，凹口表面32、34可以彼此垂直，并且与涂覆材料层18的最 外表面形成相应的角度和。角度小于90，在本示例中为(90)，但是可以 大于或等于90。在图7的示例中，第一凹口表面32包括来自中间材料层16和涂覆材料 层18的材料，而第二凹口表面34包括来自基础材料层14和中间。
38、材料层16的材料。凹口 表面32、34沿着中间材料层16中的边缘36彼此相交。该焊接凹口30可以通过在边缘区 域20处去除涂覆材料层18、一部分厚度的中间材料层16以及一部分厚度的基础材料层14 在金属板材件12中形成。 0051 图8示出了根据另一实施方式的金属板材件，其中焊接凹口30为倒角或成角度的 表面的形式并且由凹口表面32进行限定。凹口表面32是平坦的(即，总体平坦，并不一定 是完美平坦)，并且包括来自所有基础材料层、中间材料层和涂覆材料层14-18的材料，并 且沿着位于基础材料层14中的边缘与金属板材件12的边缘28相交。在另一实施方式中， 倒角状焊接凹口30仅包括来自中间材料层1。
39、6和涂覆材料层18的材料，但不包括来自基础 材料层14的材料，从而在中间层16中或者在基础材料层14与中间层16之间的界面处与 边缘28相交。 0052 图9示出了根据另一实施方式的金属板材件，其中焊接凹口30由弯曲的或波纹状 凹口表面32进行限定。此处所示的凹口表面32包括来自所有基础材料层、中间材料层和 涂覆材料层14-18的材料，并且沿着位于基础材料层14中的边缘与金属板材件12的边缘 28相交。焊接凹口30的深度D可变，并且在本具体示例中示出为在其最大值处进行测量， 其中其最大值位于金属板材件12的边缘28处。在另一实施方式中，波纹状焊接凹口30仅 包括来自中间材料层16和涂覆材料层1。
40、8的材料，而不包括来自基础材料层14的材料，从 而在中间层16中或者在基础材料层14与中间层16之间的界面处与边缘28相交。 0053 图10示出了根据另一实施方式的金属板材件，其中焊接凹口30由与图9中不同 的波纹状凹口表面32进行限定。此处所示的凹口表面32包括来自所有基础材料层、中间 材料层和涂覆材料层14-18的材料，并且沿着位于基础材料层14中的边缘与金属板材件12 的边缘28相交。焊接凹口30的深度D可变，并且在本具体示例中示出为在其最大值处进 行测量，其中在本具体示例中其最大值位于基础材料层14中并且与金属板材件12的边缘 28间隔开。 0054 图11示出了金属板材件12的另一。
41、实施方式，其中焊接凹口30由第一凹口表面 32、第二凹口表面34和第三凹口表面38进行限定。如上所述以及如图3所示，本实施方式 具有沿着位于中间材料层16中的边缘相交的第一凹口表面32和第二凹口表面34。第三凹 口表面38为波纹状凹口表面，其一个端部沿着位于中间材料层16中的边缘40与第二凹口 表面34相交，并且另一端部与金属板材件12的边缘28相交。在本示例中，第三凹口表面 38包括来自基础材料层14和中间材料层16的材料。第二凹口表面34和/或第三凹口表 说 明 书CN 104334349 A 10 7/12页 11 面38的宽度可以与图11中所示有所不同，焊接凹口30沿着第二凹口表面34。
42、和/或第三 凹口表面38的深度也可以与图11中所示不同。技术人员应理解的是，凹口表面形状、宽度 和深度的多种多样的组合是可能的。 0055 图7至图11共同示出了具有焊接凹口30的金属板材件的多种实施方式，其中，每 个焊接凹口30都具有不均匀深度。换言之，在这些示例中，根据测量深度处距离金属板材 件的边缘28的距离，每个焊接凹口30的深度都在整个一个或多个焊接凹口表面变化。在 大多数这些实施方式中，除了图10中所示的以外，焊接凹口的平均深度朝着金属板材的边 缘最大。这些类型的焊接凹口可以通过烧蚀过程形成，在烧蚀过程中烧蚀工具沿着边缘区 域20的不同部分经过多次，或者其中烧蚀工具被配置成作为与边。
43、缘28的距离的函数从金 属板材件去除不同量的材料。 0056 以下参照图12，示出了用于在金属板材件中形成焊接凹口的示例性过程。在附图 中示意性地示出的特定过程为激光烧蚀过程，在激光烧蚀过程中，激光源100发出指向金 属板材件12的边缘区域20的激光束102。通过激光束102提供的能量在烧蚀点104处以 热能形式转移至金属板材件12，从而在焦点处熔融和/或蒸发材料以从金属板材件12去 除该材料。无论是激光束还是诸如刮刀或丝刷的机械工具的烧蚀工具都跟随沿着边缘区域 20的路径106以形成具有期望配置的焊接凹口30。如图所示，路径106的一些部分可以是 直线的，并且其他部分可以是波纹状或曲线状的。。
44、例如，图12中所示的焊接凹口130是波 纹状的，以依照边缘128的形状。焊接凹口30不一定跟随直线路径106，因为反而可跟随具 有其他配置的路径。对于包括基础材料层14、中间材料层16和涂覆材料层18的金属板材 件，诸如图3中所示的金属板材件，可以通过沿着边缘区域20去除一些或所有涂覆材料层 18、一些或所有中间材料层16、和/或一些基础材料层14形成焊接凹口30。 0057 在采用激光烧蚀的本实施方式和其他实施方式中，金属板材件12可以保持静止， 同时激光源100沿着如图12中的箭头所指示的路径106移动激光束102。在不同的实施 方式中，在激光源100保持静止的同时，金属板材件12被移动或。
45、索引。还可以采用如移动 激光源和金属板材件二者的其他技术。任何适当的激光或其他可比较的发光装置100可以 用于形成焊接凹口，并且可以使用多种操作或设备参数来如此进行。在一个示例中，激光源 100是Q开关激光器，但是也可以使用诸如各种纳秒、飞秒和皮秒脉冲激光的其他连续波和 脉冲激光器类型。激光光点或足迹104可以是圆形、方形、矩形、椭圆形或任何其他适当的 形状，随后将对这些形状中的一些示例进行描述。用于激光源100的可选择或可调节操作 参数的非限制性示例包括：激光功率、脉冲频率、脉冲宽度、脉冲能量、脉冲功率、占空比、光 点面积、连续的激光脉冲之间的重叠以及激光源100相对于金属板材件12的速度，。
46、此处仅 举几个可能性。这些操作参数的任何组合可以基于应用的特定需求通过本方法进行选择和 控制。下文中将对激光烧蚀过程的多种示例进行进一步详细描述。 0058 图13至图15示出了具有包括用于形成焊接凹口30的具体过程的过程标记或界 线特性的表面的示例性金属板材件12。图13是当通过激光烧蚀过程形成焊接凹口30时 焊接凹口表面32、34和/或边缘28的一种可能的外观的示例。所示的焊接凹口表面32、 34每个都包括可视线或标记42。标记42与y方向大致平行并且沿着x方向彼此均匀间隔 开。每个独立标记都在过程期间指示激光束边缘的位置，其中激光束形状为方形或矩形，并 且激光束被提供为脉冲束，而非连续束。
47、。例如，激光束可以在x方向上和y方向上分别具有 说 明 书CN 104334349 A 11 8/12页 12 为L和W的尺寸，并且被指到边缘区域处烧蚀点104处以用一定数量的激光脉冲去除材料。 然后，如图所示，光源可以用1/2L进行索引以去除更多材料，以使得标记42沿着x方向在 每1/2L处明显。图13的示例沿着边缘28包括类似烧蚀标记。 0059 激光束可以以其他方式确定形状(例如，圆形、椭圆形等)，并且连续的烧蚀点可 以具有更多或更少的重叠。例如，图14示出了圆状标记44，每个圆状标记都具有与圆形激 光束的直径相等的长度L。在本示例中，连续的标记44以光束直径的1/2重叠，并且第一凹 口。
48、表面32具有扇形形状。 0060 图15是当通过机械烧蚀过程形成焊接凹口30时焊接凹口表面32、34和/或边缘 28的一种可能的外观的示例。所示的焊接凹口表面32、34每个都包括可视线或标记46。在 本实施方式中，标记46与x方向大致平行并且在y方向上彼此随机间隔开。这些标记可以 由刮削工具中的不规则性产生或者通过研磨表面的丝刷的独立丝产生。如图所示的定向， 标记46可以产生自在x方向上刮削的刮削工具，或者产生自在y方向上绕轴线转动的丝 刷。然而，标记46也可以在其他定向上，诸如在y方向上、x-y平面上的对角方向上、或在 任意方向上。 0061 下文参照图16，示出了用于使用激光烧蚀过程在金属。
49、板材件12中形成焊接凹口 30的另一示例性方法。在该方法中，第一激光束102和第二激光束102从位于金属板材 件的相对侧24、26上的第一激光源100和第二激光源100指向边缘区域20处，以形成焊 接凹口30、30。这种类型的多激光器布置允许本方法从边缘区域20的相对两侧上的一个 或多个材料层同时去除材料，这与使用单个激光源相比较能够缩短过程时间。此外，因为能 够对每一侧量身定制用不同的操作参数编程的两种不同类型的激光源或相同类型的激光 源，所以多激光器布置可以为金属板材件12的每一侧提供操作参数的改善选择和/或控 制。例如，在金属板材件12的一侧上的材料层的组成或者厚度不同于金属板材的另一侧上 的材料层的情况下，这是很有用的。虽然图16中示出了激光源100、100彼此直接面对，但 是激光源100、100可以对于彼此偏移或成角度，以避免一个激光源无意间撞击或损坏另一 激光源。在另一示例中，激光源100、100位于金属板材件。