本發(fā)明總體上涉及用于制造片狀金屬部件的方法和系統(tǒng)，比如例如用在機(jī)動車和其他組件中的部件。更具體地，本發(fā)明涉及用于對預(yù)涂覆片狀金屬板進(jìn)行激光焊接以形成對焊坯件或用于將片材成形部件等接合在一起的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

機(jī)動車行業(yè)面臨著下述持續(xù)挑戰(zhàn)：改善其生產(chǎn)的機(jī)動車的安全性和抗碰撞能力，同時提高燃油效率以滿足或超過法定最低標(biāo)準(zhǔn)。實現(xiàn)這兩個目標(biāo)的一種方式依賴于具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、高的抗沖擊性等的重量較輕的材料的使用。以這種方式，在不犧牲用以在碰撞事件中吸收沖擊能量的能力的情況下，可以減小車輛的總重量以實現(xiàn)提高的燃料效率。這種策略被廣泛用于生產(chǎn)機(jī)動車輛的防侵入部件、結(jié)構(gòu)部件或安全部件，比如例如保險杠、門加強(qiáng)件、B柱加強(qiáng)件和車頂加強(qiáng)件。

例如，“對焊坯件”是通過將具有不同組分和/或不同厚度的兩種或更多種的鋼坯件接合在一起、優(yōu)選地通過將具有不同組分和/或不同厚度的兩種或更多種的鋼坯件激光焊接而形成的。在焊接坯件已被冷壓之后，得到具有在部件自身內(nèi)變化的機(jī)械強(qiáng)度、可壓性和沖擊吸收的性能的部件。因此，可以在部件內(nèi)的不同位置處提供不同的機(jī)械性能，而不需要對整個部件施加不必要的或昂貴的成本。例如，通過將具有高機(jī)械強(qiáng)度的第一鋼坯件和具有相對較低機(jī)械強(qiáng)度的第二鋼坯件接合在一起，可以得到B柱。在沖擊期間，變形集中在B柱的由第二鋼坯件形成的部分內(nèi)，使得沖擊的能量以期望的方式被安全地吸收。

為了避免在焊接坯件的熱成型期間提供受控的爐氣氛以及提供抗腐蝕性的需要，通常使用帶涂層的片狀金屬材料——比如例如具有鋁-硅預(yù)涂覆層的硼鋼——來制造這種坯件。不幸地，激光焊接這種預(yù)涂覆片狀金屬材料的方法導(dǎo)致預(yù)涂覆材料中的一些預(yù)涂覆材料被轉(zhuǎn)移到在焊接操作期間產(chǎn)生的熔融區(qū)域中。焊接坯件的隨后奧氏體化和淬火導(dǎo)致來自預(yù)涂覆層材料的金屬元素與鋼片材的鐵或其他元素變成合金，從而在焊接接頭中形成脆性的金屬間化合物。在隨后的機(jī)械裝載時，這些金屬間化合物往往是在靜態(tài)或動態(tài)條件下開始破裂的部位。因此，由于焊接和隨后的合金化和奧氏體化所造成的這些金屬間化合物的存在，熱處理后的焊接接頭的總體變形能力顯著地降低。

在美國專利8,614,008中，Canourgues等人指出，需要消除上述金屬間化合物——即，在激光焊接期間可能被熔融的初始表面金屬涂層——的來源。然而，簡單地消除將來的焊接接頭的兩側(cè)的預(yù)涂覆區(qū)域在焊接操作之后使焊接接頭的兩側(cè)的區(qū)域不再具有任何表面金屬預(yù)涂覆層。這是由于預(yù)涂覆層被去除的區(qū)域的寬度必須至少等于在焊接期間被熔融的區(qū)域的寬度以使得不促進(jìn)金屬間區(qū)域的隨后的形成。Canourgues等人指出，實際上，被去除的預(yù)涂覆層的寬度必須遠(yuǎn)大于該最小量，以允許在組裝操作期間熔融區(qū)域的寬度的波動。不幸地，在進(jìn)一步的合金化和奧氏體化熱處理期間，在位于焊縫鄰近處的未涂覆區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生氧化物層和脫碳。此外，這些未涂覆且因此未受保護(hù)的區(qū)域在部件投入使用時趨向于發(fā)生腐蝕。

Canourgues等人繼續(xù)公開他們的驚人發(fā)現(xiàn)：僅消除預(yù)涂覆層的一部分對于解決上述腐蝕問題而言仍是有效的。具體地，他們的解決方案涉及：去除整個厚度的金屬合金層，同時將與鋼基底接觸的在下層(underlying)的金屬間合金層留在原位。Canourgues等人強(qiáng)調(diào)金屬合金層的精確去除包括：測量在去除過程期間暴露的表面的發(fā)射率或反射率；以及當(dāng)測量值與參考值之差超過臨界閾值時停止去除。由于金屬間合金層在金屬合金層的去除期間保持不受干擾，因此金屬合金層被去除的區(qū)域的寬度可以比焊縫的一半寬度大20％至40％。在焊接過程期間，金屬合金層不會被熔融到焊池中，并且因此不會沿焊接接頭形成金屬間區(qū)域。焊接接頭的兩側(cè)的未受干擾的金屬間合金層在部件投入使用時提供防腐蝕保護(hù)，但不會顯著地影響金屬間化合物在焊接接頭中的形成。

由Canourgues等人公開的解決方案是優(yōu)良的并且實現(xiàn)了防腐蝕的牢固焊接接頭，但該解決方案實際上也是很難實施的。具體地，通過保持在下層的金屬間合金不受干擾且同時機(jī)械刷涂或激光燒蝕來實現(xiàn)金屬合金層的精確去除是非常困難的。此外，該過程是耗時且費力的，這是由于焊接坯件的每個部分必須單獨處理：將焊接坯件的一部分放置在第一工位中以經(jīng)受金屬合金層的去除；將焊接坯件的一部分移動至第二工位并且相對于焊接坯件的另一部分定位；并且隨后最終將分開的部分在第二工位中焊接在一起。當(dāng)然，操作用于去除金屬合金層及用于焊接處理的分開的工位使占地面積使用需求增大，并且需要雙倍的激光源和激光光學(xué)組件等。這是必然的情況，因為使用脈沖波激光器來去除金屬合金層并且使用連續(xù)波激光器來執(zhí)行激光焊接。具體地，Canourgues等人描述了高密度能量束的使用，這使得預(yù)涂覆層的表面蒸發(fā)并排出。

當(dāng)然，脆性的金屬間化合物在焊接接頭中的形成是在其他應(yīng)用中——比如例如在片材形成的帶涂層的部件的焊接期間——也遇到的問題。在這種情況下，預(yù)涂覆鋁-硅鋼片材進(jìn)行熱成形以產(chǎn)生具有期望形狀的部件?？梢詧?zhí)行隨后的焊接步驟，比如例如將成形部件接合至機(jī)加工部件或者將成形部件的兩個邊緣接合在一起。不幸地，涂層材料在焊接接頭中形成不期望的金屬間化合物，這可能導(dǎo)致嚴(yán)重的開裂并且引起與以上參照對焊坯件已經(jīng)描述的問題相同類型的問題。

克服現(xiàn)有技術(shù)的上述限制和缺點中的至少一些限制和缺點將是有益的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施方式的方面，所公開的是一種用于激光焊接的方法，該方法包括：將第一工件在工位處相對于第二工件布置成使得第一工件和第二工件沿著界面彼此抵靠，第一工件和第二工件中的至少一者包括鋼基底和預(yù)涂覆層，該預(yù)涂覆層包括與在下層的鋼基底接觸的金屬間合金層、以及與中間金屬合金層接觸的金屬合金層；使散焦激光束沿著第一工件與第二工件之間的界面進(jìn)行掃描，從而將位于與界面緊鄰的區(qū)域內(nèi)的預(yù)涂覆層材料熔融；在散焦激光束的掃描期間并且在熔融的材料重新凝固之前，將氣體流引導(dǎo)朝向熔融的材料，該氣體流提供足夠的力以將熔融的材料吹離第一工件和第二工件中的所述至少一者的在下層的鋼基底；以及在沒有將第一工件和第二工件從所述工位轉(zhuǎn)移至另一工位的情況下，使聚焦激光束沿著界面進(jìn)行掃描以形成激光焊接接頭。

根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施方式的方面，所公開的是一種用于激光焊接的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：支承件，該支承件用于將第一工件相對于第二工件以預(yù)定的取向保持，使得第一工件沿著界面抵靠第二工件，第一工件和第二工件中的至少一者包括鋼基底，在該鋼基底上形成有預(yù)涂覆層；至少一個激光光學(xué)組件，所述至少一個激光光學(xué)組件與激光源光連通；至少一個致動器，所述至少一個致動器用于使所述至少一個激光光學(xué)組件相對于支承件相對地移動；以及導(dǎo)管，該導(dǎo)管與氣體源連通，以將氣體流引導(dǎo)朝向沿著第一工件與第二工件之間的界面的預(yù)定部位，其中，在使用期間，所述至少一個致動器使所述至少一個激光光學(xué)組件相對于支承件移動，使得所述至少一個激光光學(xué)組件使散焦激光束沿著界面進(jìn)行掃描以將位于與該界面緊鄰的區(qū)域內(nèi)的預(yù)涂覆層材料熔融，并且使得所述至少一個激光光學(xué)組件隨后使聚焦激光束沿著該界面進(jìn)行掃描以形成激光焊接接頭，并且其中，沿著該界面的所述預(yù)定部位是在掃描方向上位于散焦激光束后面的部位，并且氣體流提供足夠的力以在使聚焦激光束進(jìn)行掃描以形成激光焊接接頭之前將預(yù)涂覆層的熔融材料吹離第一工件和第二工件中的所述至少一者的在下層的鋼基底。

根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施方式的方面，所公開的是一種用于激光焊接預(yù)涂覆片狀金屬板以形成對焊坯件的方法，該方法包括：將第一預(yù)涂覆片狀金屬板在工位處相對于第二預(yù)涂覆片狀金屬板布置成使得第一板的邊緣和第二板的邊緣彼此抵靠并且限定界面，每個板均包括鋼基底和預(yù)涂覆層，該預(yù)涂覆層包括與鋼基底接觸的金屬間合金層、以及與金屬間合金層接觸的金屬合金層；使散焦激光束沿著第一板與第二板之間的界面進(jìn)行掃描，從而對板的與該界面相鄰的相接表面區(qū)域進(jìn)行加熱并且將位于該相接表面區(qū)域中的每個相接表面區(qū)域內(nèi)的預(yù)涂覆層材料熔融；在掃描期間，將氣體流引導(dǎo)朝向熔融的材料，該氣體流提供足夠的力以將熔融的材料吹出相接的表面區(qū)域；以及在沒有將第一板和第二板從所述工位轉(zhuǎn)移至另一工位的情況下，使聚焦激光束沿著界面進(jìn)行掃描以形成激光焊接接頭。

根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施方式的方面，所公開的是一種用于激光焊接預(yù)涂覆片狀金屬板以形成對焊坯件的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：支承件，該支承件用于將第一工件相對于第二工件以預(yù)定的取向保持，使得第一板的邊緣和第二板的邊緣彼此抵靠并且限定界面；至少一個激光光學(xué)組件，所述至少一個激光光學(xué)組件與激光源光連通；至少一個致動器，所述至少一個致動器用于使所述至少一個激光光學(xué)組件相對于支承件相對地移動；以及導(dǎo)管，該導(dǎo)管與氣體源連通，以將氣體流引導(dǎo)朝向沿著第一工件與第二工件之間的界面的預(yù)定部位，其中，在使用期間，所述至少一個致動器使所述至少一個激光光學(xué)組件相對于支承件移動，使得所述至少一個激光光學(xué)組件使散焦激光束沿著界面進(jìn)行掃描以將位于與該界面相鄰的相接表面區(qū)域內(nèi)的至少一些預(yù)涂覆層材料熔融，并且使得所述至少一個激光光學(xué)組件使聚焦激光束沿著該界面進(jìn)行掃描以形成激光焊接接頭，并且其中，沿著該界面的所述預(yù)定部位是在掃描方向上位于散焦激光束后面的部位，并且氣體流提供足夠的力以將預(yù)涂覆層的熔融材料吹出相接的表面區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施方式的方面，所公開的是一種用于激光焊接預(yù)涂覆片狀金屬板以形成對焊坯件的方法，該方法包括：將兩個預(yù)涂覆片狀金屬板在工位處裝載成使得板的待被焊接在一起的邊緣彼此抵靠，每個板均包括鋼基底和預(yù)涂覆層，該預(yù)涂覆層包括與鋼基底接觸的金屬間合金層、以及與中間金屬合金層接觸的金屬合金層；在單個操作行程中，用散焦激光束照射每個板的與彼此抵靠的邊緣相鄰的區(qū)域，從而將預(yù)涂覆層的位于每個板的所述區(qū)域內(nèi)的材料熔融；在單個操作行程期間，將氣體流引導(dǎo)朝向預(yù)涂覆層的熔融材料，該氣體流提供足夠的力以將熔融的預(yù)涂覆材料吹出兩個板中的被照射區(qū)域；以及在沒有將兩個板從所述工位轉(zhuǎn)移的情況下，使用聚焦激光束將板激光焊接在一起。

附圖說明

現(xiàn)在將僅通過示例的方式并參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行描述，其中，貫穿若干附圖，相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件。應(yīng)當(dāng)理解的是，附圖不一定按比例繪制。在某些情形下，已經(jīng)省略了對本公開的理解而言不必要或使其他細(xì)節(jié)難以察覺的細(xì)節(jié)。

圖1是示出了在被對焊在一起之前的具有不同厚度的兩個預(yù)涂覆片狀金屬板的簡化側(cè)視圖。

圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的圖1的在預(yù)涂覆材料的去除期間預(yù)涂覆片狀金屬板的簡化側(cè)視圖。

圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的圖1的在預(yù)涂覆材料的去除期間預(yù)涂覆片狀金屬板的簡化立體圖。

圖4是示出了圖1的在繼預(yù)涂覆材料的去除之后的激光焊接期間預(yù)涂覆片狀金屬板的簡化側(cè)視圖。

圖5是示出了圖1的在繼預(yù)涂覆材料的去除之后的激光焊接期間預(yù)涂覆片狀金屬板的簡化立體圖。

圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用以同時實現(xiàn)預(yù)涂覆材料的去除以及激光焊接的分束器的使用的簡化立體圖。

圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用以同時實現(xiàn)預(yù)涂覆材料的去除以及激光焊接的分開的激光頭的使用的簡化立體圖。

圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用以去除預(yù)涂覆材料的雙束激光器的使用的簡化俯視圖。

圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用以去除預(yù)涂覆材料的雙束激光器的使用的簡化立體圖。

圖10A至圖10D示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于將所形成的部件接合至機(jī)加工部件的方法中的各個步驟。

具體實施方式

呈現(xiàn)以下描述來使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出并使用本發(fā)明，并且以下描述是在特定應(yīng)用及其要求的環(huán)境下提供的。具體地，根據(jù)形成對焊坯件的具體應(yīng)用來描述本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，還可以設(shè)想其他應(yīng)用，比如例如焊接帶涂層的片材成形部件。此外，所公開的實施方式的各種改型對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是明顯的，并且在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，本文定義的一般原理可以應(yīng)用于其他實施方式和應(yīng)用。因此，本發(fā)明不意在限于所公開的實施方式，而是意在符合與本文所公開的原理和特征一致的最寬范圍。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所使用的措辭和術(shù)語是出于描述的目的并且不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的。本文使用的“包括”，“包含”或“具有”及其變型意味著包括其后列出的項目及其等同物以及附加項目。

現(xiàn)在將在具體示例的環(huán)境下對用于激光焊接預(yù)涂覆工件的方法和系統(tǒng)進(jìn)行描述，在該具體示例中，兩個預(yù)涂覆片狀金屬板被對焊在一起以形成對焊坯件。圖1是示出了在被對焊在一起之前的具有不同厚度的兩個預(yù)涂覆片狀金屬板的簡化側(cè)視圖。更具體地，鋼基底102比鋼基底104相對更薄。每個基底102和104在所述每個基底的每個側(cè)部上具有預(yù)涂覆層106。預(yù)涂覆層106以已知的方式——比如例如通過在熔融鋁浴或熔融鋁合金浴中對基底102和104進(jìn)行浸涂(dip-coating)——形成?？蛇x地，預(yù)涂覆層106使用另一合適的材料形成，比如例如通過在熔融鋅浴或熔融鋅合金浴中對基底102和104進(jìn)行浸涂而形成。這兩個板布置成使得：板的待被焊接在一起的邊緣彼此抵靠并且限定界面108。

為了簡單起見，預(yù)涂覆層106在附圖中被描繪為單層。然而，實際上，預(yù)涂覆層106包括與鋼基底102或104接觸的金屬間合金層、以及與該金屬間合金層接觸的金屬合金層。預(yù)涂覆層106通常具有比在下層的鋼基底102或104的熔融溫度低得多的熔融溫度。例如，與鋼基底的約1500℃的熔融溫度相比，鋁-硅合金涂層的熔融溫度低于600℃。在以下附圖中以及在相應(yīng)的文本中，公開了用于由預(yù)涂覆片狀金屬板形成對焊坯件的各種方法和相關(guān)系統(tǒng)。該方法利用了上文所指出的較大熔融溫度差的優(yōu)點。在所述方法中的每個方法中，使用連續(xù)波激光器來將待焊接的區(qū)域內(nèi)的預(yù)涂覆材料局部地去除并形成激光焊接接頭。在每種情況下，高壓氣體流通過提供足夠的力來將來自待焊接的區(qū)域內(nèi)的預(yù)涂覆層的熔融材料去除而被用于協(xié)助預(yù)涂覆材料的去除。

現(xiàn)在參照圖2，所示出的是圖1的在預(yù)涂覆材料106的局部去除期間預(yù)涂覆片狀金屬板的簡化側(cè)視圖。激光光學(xué)組件200經(jīng)由光纖接收來自連續(xù)波激光源的激光，該連續(xù)波激光源統(tǒng)稱為激光源204，并且激光光學(xué)組件200朝向板的位于界面108的兩側(cè)的相接表面區(qū)域發(fā)射散焦激光束206。作為示例，激光光學(xué)組件200包括至少一個透鏡，并且激光源204的光纖是單芯光纖或多芯光纖束(bundle)。散焦激光束206將預(yù)涂覆層106的位于相接表面區(qū)域內(nèi)的材料熔融，但不會使熔融的材料蒸發(fā)及排出。更確切地，使用導(dǎo)管202來將氣體流引導(dǎo)至熔融的材料處，從而通過足夠的力將熔融的材料吹出相接的表面區(qū)域。導(dǎo)管202與高壓氣體源(未示出)流體連通。

另外參照圖3，散焦激光束206沿著界面108在由附圖中的框箭頭指示的方向上掃描。導(dǎo)管202跟隨在激光束206的后面沿掃描方向行進(jìn)，使得氣體流被引導(dǎo)朝向在散焦激光束206后面緊接著形成的熔融材料。以這種方式，氣體流在熔融的材料重新凝固之前將該熔融的材料吹出相接的表面區(qū)域。替代性地，板沿與所指示的掃描方向相反的方向移動，并且激光光學(xué)組件200和導(dǎo)管202保持靜止。應(yīng)當(dāng)理解的是，如圖3中所描繪的，板并非被機(jī)械地接合在一起，而是僅僅布置并保持在固定裝置或另一合適的支承件中。更具體地，在預(yù)涂覆層106的去除期間以及在隨后的激光焊接期間，每個板均相對于另一板定位并且牢固地保持就位。

現(xiàn)在參照圖4，所示出的是圖1的在繼相接表面區(qū)域內(nèi)的預(yù)涂覆材料的去除之后的激光焊接期間預(yù)涂覆片狀金屬板的簡化側(cè)視圖。在圖4中，用于去除預(yù)涂覆材料的相同的激光光學(xué)組件200和激光源204還用于在基底102與104之間形成激光焊接接頭400。為了提高清晰度，導(dǎo)管202未在圖4中示出。

另外參照圖5，在于第一操作行程期間將預(yù)涂覆層106的來自板的相接表面區(qū)域的材料已經(jīng)去除之后，在第二操作行程期間形成激光焊接接頭400。激光光學(xué)組件200可以在用于形成激光焊接接頭400的第二操作行程期間以及在用于將預(yù)涂覆層106的來自板的相接表面區(qū)域的材料去除的第一操作行程期間沿相同的方向掃描?？蛇x地，激光光學(xué)器件沿相反的方向(相對于板)掃描以用于形成激光焊接接頭400以及用于將預(yù)涂覆層106的材料去除。

現(xiàn)在參照圖6，所示出的是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用以同時實現(xiàn)預(yù)涂覆材料的去除以及激光焊接的分束器600的使用的簡化立體圖。在單個操作行程期間，散焦激光束206和聚焦激光束208沿著界面108在由附圖中的框箭頭指示的掃描方向上進(jìn)行掃描。導(dǎo)管202將氣體流引導(dǎo)朝向通過散焦激光束206熔融的預(yù)涂覆層106的材料，并且提供足夠的力以將熔融的材料吹出與界面108相鄰的相接表面區(qū)域。導(dǎo)管202與高壓氣體源(未示出)流體連通。分束器206用來朝向界面108發(fā)射聚焦激光束208，以在基底102與104之間形成激光焊接接頭400。具體地，聚焦激光束被引導(dǎo)朝向沿著界面108的下述區(qū)域：熔融的材料已經(jīng)從該區(qū)域被吹出。使用單個激光源204(即，連續(xù)波激光源和輸送光纖)來產(chǎn)生聚焦激光束208和散焦激光束206兩者。

圖7是示出了用以在單個操作行程中實現(xiàn)預(yù)涂覆材料的去除并執(zhí)行激光焊接的分開的激光光學(xué)組件200a和200b的使用的簡化立體圖。具體地，第一激光光學(xué)組件200a經(jīng)由第一光纖接收來自統(tǒng)稱為第一激光源204a的第一連續(xù)波激光源的激光，并且第一激光光學(xué)組件200a朝向板的位于界面108的兩側(cè)的相接表面區(qū)域發(fā)射散焦激光束206。散焦激光束206將預(yù)涂覆層106的位于相接的表面區(qū)域內(nèi)的材料熔融，但不會使熔融的材料蒸發(fā)及排出。更確切地，使用導(dǎo)管202來將氣體流引導(dǎo)在熔融的材料處，從而通過足夠的力將熔融的材料吹出相接的表面區(qū)域。導(dǎo)管202與高壓氣體源(未示出)流體連通。尾隨在第一激光光學(xué)組件200a后面沿掃描方向行進(jìn)的第二激光光學(xué)組件200b經(jīng)由第二光纖接收來自統(tǒng)稱為第二激光源204b的第二連續(xù)波激光源的激光，并且第二激光光學(xué)組件200b朝向界面108發(fā)射聚焦激光束208以在板之間形成激光焊接接頭400。具體地，聚焦激光束被引導(dǎo)朝向沿著界面108的下述區(qū)域：熔融的材料已經(jīng)從該區(qū)域被吹出。分別使用分開的激光源204a和204b來產(chǎn)生散焦激光束206和聚焦激光束208。

圖8和圖9示出了可選的實施方式，在該可選的實施方式中，激光束是使用光學(xué)器件成形的以實現(xiàn)預(yù)涂覆層的去除。在圖8和圖9中示出的具體且非限制性的示例中，使用激光束光學(xué)器件來產(chǎn)生成形的雙光束激光光斑。圖8是示出了第一預(yù)涂覆板800和第二預(yù)涂覆板802的簡化俯視圖，第一預(yù)涂覆板800和第二預(yù)涂覆板802并排地布置以在其間限定界面804。在圖8中示出的具體且非限制性示例中，使用雙光束光學(xué)器件來產(chǎn)生成形的激光光斑806，該成形的激光光斑806沿著板800與802之間的界面804進(jìn)行掃描，從而將區(qū)域808內(nèi)的預(yù)涂覆材料去除。圖9是示出了第一板800和第二板802并且示出了形成成形的激光束902的雙光束光學(xué)器件900的簡化立體圖，成形的激光束902產(chǎn)生成形的激光光斑806。在圖8和圖中9示出的示例中，板800和802的鋼基底904和906分別具有大致相同的厚度，并且板800和802中的每個板上的預(yù)涂覆層908也具有大致相同的厚度。當(dāng)處理具有待通過激光焊接被接合在一起且厚度不同的基底的板時，這種類型的束成形也是有益的。

以上參照圖2至圖9描述的方法是在單個工位中實施的。工位包括諸如例如固定裝置之類的支承件，以用于在預(yù)涂覆層的材料的去除期間以及在激光焊接期間保持板組件。由于單一的結(jié)構(gòu)(set-up)，因此用于去除預(yù)涂覆材料的激光束路徑和用于激光焊接的激光束路徑非常嚴(yán)密地匹配。因此，能夠?qū)⒈灰瞥念A(yù)涂覆層的材料所處的相接區(qū)域的有效寬度設(shè)定為對于焊接而言最佳的值。以這種方式，完全保護(hù)性的預(yù)涂覆層鄰近于激光焊接接頭400保持完整，并且同時激光焊接接頭不會因金屬間區(qū)域的形成而弱化。可以使用布置成沿著板中的一個板的自由邊緣滾動的未示出的輥組件來確保散焦激光束的加熱點的精確定位。加熱點處的溫度可以基于散焦激光束的紅外發(fā)射來進(jìn)行監(jiān)測，并且所得到的溫度數(shù)據(jù)可以用于對激光源功率進(jìn)行控制以在確?；撞牧媳３止虘B(tài)的同時僅將預(yù)涂覆層的期望部分熔融。

在以上參照圖2至圖9描述的方法中，在與界面108——激光焊接接頭400沿著該界面108形成——相鄰的區(qū)域內(nèi)的整個預(yù)涂覆層106被去除。因此，金屬合金層和金屬間合金層被去除，并且在下層的鋼基底102和104被暴露?？蛇x地，在與界面108相鄰的區(qū)域內(nèi)，金屬間合金層保持不受干擾或僅部分地被去除，并且金屬合金層被完全去除。還可選地，金屬合金層、金屬間合金層以及此外相對較小量的鋼基底102和104被去除。如果被接合的板具有不同的厚度，則較小量的鋼基底的去除不會影響焊接。

當(dāng)然，如上所述的方法和系統(tǒng)也可用于激光焊接其他應(yīng)用中的預(yù)涂覆工件。例如，鋁-硅預(yù)涂覆鋼片材可以進(jìn)行熱成型以產(chǎn)生具有期望形狀的第一工件，第一工件隨后利用基本上如上所述的方法和系統(tǒng)通過激光焊接被接合至諸如機(jī)加工部件之類的第二工件。在該后一種應(yīng)用中，僅需要從第一工件去除預(yù)涂覆層材料，這是因為第二工件不具有預(yù)涂覆層。替代性地，片材成形工件的一個邊緣接合至同一片材成形工件的另一邊緣或者接合至另一片材成形工件的邊緣，在這種情況下，需要沿著兩個相接合的邊緣去除預(yù)涂覆材料。

現(xiàn)在參照圖10A至圖10D，所示出的是根據(jù)實施方式的用于將成形部件接合至機(jī)加工部件的方法。圖10A示出了具有中央開口1002的成形部件1000。作為具體且非限制性的示例，成形部件1000為齒輪部件中的輪轂。例如，成形部件1000是由鋁-硅預(yù)涂覆的硼鋼片材坯件——比如——制造的。隨后，坯件被加熱成高于坯件的奧氏體化溫度并且通過工具形成為其最終形狀，隨后進(jìn)行快速淬火。

圖10A中還示出了具有中央突出部1006的機(jī)加工部件1004，該中央突出部1006形成在機(jī)加工部件1004的一個端部處。如圖10B中所示，突出部1006定形并定尺寸成接納在成形部件1000的中央開口1002內(nèi)，在此之后，成形部件1000和機(jī)加工部件1004將通過激光焊接接合在一起。不幸地，如前所述，硅-鋁涂層可能在焊接中引起嚴(yán)重的開裂。

現(xiàn)在參照圖10C，成形部件1000和機(jī)加工部件1004被示出為處于組裝狀態(tài)，使得突出部1006接納在中央開口1002內(nèi)。圖10C示出了圍繞成形部件1000的中央開口1002的周緣將硅-鋁涂層從成形部件1000的表面局部去除的步驟。具體地，激光光學(xué)組件1010經(jīng)由光纖接收來自統(tǒng)稱為激光源1012的連續(xù)波激光源的激光，并且激光光學(xué)組件1010朝向成形部件1000的下述區(qū)域發(fā)射散焦激光束1014：該區(qū)域緊鄰于成形部件1000與機(jī)加工部件1004之間的界面。由于機(jī)加工部件不具有硅-鋁涂層，因此散焦的激光束可以僅被引導(dǎo)到成形部件1000上。作為示例，激光光學(xué)組件1010包括至少一個透鏡，并且激光源1012的光纖是單芯光纖或多芯光纖束。散焦激光束1014將硅-鋁涂層的與所述界面相鄰——即，圍繞中央開口1002的周緣——的材料熔融，但不會使熔融的材料蒸發(fā)和排出。更確切地，使用導(dǎo)管1016來將氣體流引導(dǎo)朝向熔融的材料，并且從而在被熔融的材料重新凝固之前通過足夠的力將熔融的材料吹離成形部件1000的在下層的鋼基底。導(dǎo)管1016與高壓氣體源(未示出)流體連通。應(yīng)當(dāng)理解的是，如圖10C中所描繪的，部件不是機(jī)械地接合在一起，而是僅僅布置并保持在固定裝置或另一合適的支承件中。更具體地，在硅-鋁涂層的去除期間和在隨后的激光焊接期間，每個部件均相對于另一部件定位并牢固地保持就位。如圖10D中所示，用于去除硅-鋁涂層材料的相同的激光光學(xué)組件1010和激光源1012還用于沿著焊接線引導(dǎo)聚焦激光束1018，以在成形部件1000與加工部件1004之間形成激光焊接接頭1020。為了提高清晰度，導(dǎo)管1016未在圖10D中示出。

在于第一操作行程期間將鋁-硅涂層的材料已經(jīng)去除之后，在于第二操作行程期間形成激光焊接接頭1020。激光光學(xué)組件1010可以在用于形成激光焊接接頭1020的第二操作行程期間和在用于將鋁-硅涂層的材料去除的第一操作行程期間沿相同的方向進(jìn)行掃描?？蛇x地，激光光學(xué)器件1010沿相反的方向掃描以用于形成激光焊接接頭1020以及用于將鋁-硅涂層的材料去除。

盡管本文已經(jīng)描述并示出了若干發(fā)明實施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易地想到用于執(zhí)行本文所描述的功能以及/或者獲得結(jié)果和/或一個或更多個優(yōu)點的多種其他裝置和/或結(jié)構(gòu)，并且這些變型和/或改型中的每一者均被認(rèn)為在本文所描述的實施方式的發(fā)明范圍內(nèi)。更一般地，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易領(lǐng)會的是，本文所描述的所有參數(shù)、尺寸、材料和構(gòu)型意在是示例性的，并且實際的參數(shù)、尺寸、材料和/或構(gòu)型將取決于具體應(yīng)用或使用本發(fā)明教示的應(yīng)用。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到或者能夠僅使用常規(guī)試驗來確定本文所描述的特定發(fā)明實施方式的許多等同物。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，前述實施方式僅通過示例的方式給出，并且在所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)，本發(fā)明實施方式可以以不同于具體描述及要求保護(hù)的其他方式實施。本公開的發(fā)明實施方式涉及本文所描述的每個單獨的特征、系統(tǒng)、制品、材料、配套元件和/或方法。此外，如果這些特征、系統(tǒng)、制品、材料、配套元件和/或方法不互相矛盾，則兩個或更多個這些特征、系統(tǒng)、制品、材料、配套元件和/或方法的任意組合包括在本公開的發(fā)明范圍內(nèi)。

本文所限定并使用的所有定義應(yīng)當(dāng)理解為優(yōu)先于字典定義和/或所限定術(shù)語的普通含義。除非有明確的相反指示，否則本文在說明書和權(quán)利要求中使用的不定冠詞“一(a)”和“一個(an)”應(yīng)當(dāng)被理解為意指“至少一個”。如本文在說明書和權(quán)利要求中使用的短語“和/或”應(yīng)當(dāng)被理解為意指這樣結(jié)合的元件——即，在一些情況下結(jié)合地存在并且在其他情況下分開地存在的元件——中的“任一者或兩者”。

用“和/或”列出的多個元件應(yīng)當(dāng)以相同的方式解釋，即，這樣結(jié)合的元件中的“一個或更多個”。除了由“和/或”項具體標(biāo)識的元件以外，可以可選地存在其他元件，而無論與具體標(biāo)識的那些元件相關(guān)還是不相關(guān)。因此，作為非限制性示例，當(dāng)結(jié)合開放式語言措詞——比如“包括”——使用時，對“A和/或B”的引用可以指的是下述各者：在一個實施方式中僅A(可選地包括除了B以外的元件)；在另一實施方式中，僅B(可選地包括除A以外的元件)；在又一實施方式中，A和B兩者(可選地包括其他元件)，等等。

如本文在說明書和權(quán)利要求中所使用的，“或”應(yīng)當(dāng)理解為具有與如以上限定的“和/或”相同的含義。例如，當(dāng)將列表中的項目分開時，“或”或“和/或”應(yīng)當(dāng)被解釋為是包括性的，即包括許多元件或元件列表中的至少一個元件，但也包括多于一個元件，并且可選地包括其他的未列出項目。僅明確地指示相反含義的術(shù)語——比如“…中的僅一個”或“…中的恰好一個”或者“由…組成”在權(quán)利要求中使用時將指的是包括許多元件或元件列表中的恰好一個元件。一般來說，僅當(dāng)在前面有排他性術(shù)語比如“任一”、“…中的一個”、“…中的僅一個”或“…中的恰好一個”時，如本文所使用的術(shù)語“或”才應(yīng)當(dāng)被解釋為指示排他性替代形式(即，“一者或另一者而不是兩者”)。當(dāng)在權(quán)利要求中使用時，“基本上由…組成”應(yīng)當(dāng)具有其在專利法領(lǐng)域中使用的普通含義。

如本文在說明書和權(quán)利要求中所使用的，涉及一個或更多個元件的列表的短語“至少一個”應(yīng)當(dāng)被理解為意指選自元件列表中的任意一個或更多個元件的至少一個元件，但不一定包括元件列表內(nèi)具體列出的每個或各個元件中的至少一個元件，并且不排除元件列表中的元件的任何組合。該定義還允許可以可選地存在除短語“至少一個”所指的元件列表內(nèi)具體標(biāo)識的元件以外的元件，而不論與具體標(biāo)識的那些元件是相關(guān)還是不相關(guān)。因此，作為非限制性的示例，“A和B中的至少一個”(或者等同地，“A或B中的至少一個”或者等同地，“A和/或B中的至少一個”)可以指的是下述各者：在一個實施方式中，至少一個，可選地包括多于一個A但不存在B(并且可選地包括除B以外的元件)；在另一個實施方式中，至少一個，可選地包括多于一個B但不存在A(并且可選地包括除A以外的元件)；在又一實施方式中，可選地包括多于一個A的至少一個，以及可選地包括多于一個B的至少一個(并且可選地包括其他元件)，等等。

還應(yīng)當(dāng)理解的是，除非有明確的相反指示，否則在本文所要求的包括多于一個步驟或動作的任何方法中，該方法的步驟或動作的順序不一定限于所給出的方法的步驟或動作的順序。

數(shù)值范圍包括限定范圍的端點值。例如，“介于1100℃與1200℃之間”包括1100℃和1200℃兩者、以及1100℃與1200℃之間的所有溫度值。

在權(quán)利要求中以及在以上說明書中，所有過渡性短語比如“包含(comprising)”、“包括(including)”、“承載有(carring)”、“具有(having)”、“含有(containing)”、“涉及(involving)”、“持有(holding)”、“包含有(composed of)”等應(yīng)理解為開放式的，即，意味著包括但不限于。僅過渡性短語“由…組成”和“基本上由…組成”應(yīng)當(dāng)分別是閉式的或半閉式的過渡性短語。

已經(jīng)出于說明的目的呈現(xiàn)了本發(fā)明的若干種方法和實施方式的前述描述。前述說明并非意在窮盡的或者將本發(fā)明限制于所公開的精確的步驟和/或形式，并且顯然，根據(jù)上述教示，可以進(jìn)行許多改型和變型。本發(fā)明的范圍和所有等同物意在由所附權(quán)利要求限定。