[發(fā)明專利]泡沫鋁板的焊接成型方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810018811.9
• 申請(qǐng)日: 2008-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101264538A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何德坪;王輝;何思淵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K1/00
• 分類號(hào): B23K1/00;B23K1/20;B23K35/28
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 陸志斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁板焊接領(lǐng)域，特別涉及一種大尺寸泡沫鋁板的拼焊成型方法。

背景技術(shù)

泡沫鋁是一種含有大量均勻閉合孔隙的新型鋁基金屬材料，由于其獨(dú)特的物理結(jié)構(gòu)而具備許多優(yōu)異性能，具有輕質(zhì)(ρ<1)，高比強(qiáng)度和比剛度，同時(shí)又具備隔聲、隔熱、阻燃、阻尼、沖擊能量吸收和電磁屏蔽等多種特性，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)材料的輕質(zhì)多功能化，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。特別在航天航空等高技術(shù)領(lǐng)域，高孔隙率泡沫鋁作為超輕材料已成為國(guó)際材料研究的前沿?zé)狳c(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外采用粉末冶金法制備較大尺寸泡沫鋁板外存在以下主要缺陷：一是制備效率低；二是需要專門(mén)模具，生產(chǎn)成本高；三是高孔隙率制備困難。而熔體連續(xù)發(fā)泡法制備孔隙率和孔結(jié)構(gòu)一致的大尺寸泡沫鋁非常困難，成品率極低。而采用熔化焊和壓力焊時(shí)，會(huì)破壞泡沫鋁合金的本體，性能降低。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在大尺寸泡沫鋁制備效率低、工藝復(fù)雜，成本高的缺點(diǎn)，本發(fā)明公開(kāi)了一種制備效率高、工藝簡(jiǎn)單、成本低的泡沫鋁板的焊接成型方法，步驟為：

第一步：將洗凈烘干的長(zhǎng)方體形或正方體形泡沫鋁板在一側(cè)開(kāi)出凸V形坡口，相對(duì)的在另一側(cè)對(duì)應(yīng)的開(kāi)出與其鍥合的凹v形坡口，對(duì)開(kāi)出的凸v形坡口和凹v形坡口的待焊區(qū)進(jìn)行除銹去油處理后烘干；泡沫鋁板可以加工成統(tǒng)一長(zhǎng)邊和寬邊，厚度為10～200mm的正方體或長(zhǎng)方體；

第二步：將ZnCl₂和水按體積比1：1～4配制的溶液，均勻涂抹在兩個(gè)泡沫鋁的相對(duì)的凸V型坡口和凹v形坡口的待接觸端面；

第三步：將兩塊步驟二處理好的泡沫鋁板垂直放置于焊接裝置中，一塊泡沫鋁板的凸v形坡口與另一塊泡沫鋁板的凹v形坡口相對(duì)，將釬料放置在下方泡沫鋁板的凹V型坡口的凹面內(nèi)，釬料可以是棒狀的或者是片層狀的，距離3～5mm處為另一待焊接的泡沫鋁板的凸v形坡口，加熱至470～485℃時(shí)，壓下上方的泡沫鋁板，使兩塊泡沫鋁板的V型坡口相互緊密接觸后冷卻，其中釬料為低熔點(diǎn)鋁基合金；

第四步：冷卻至室溫后將焊接好的泡沫鋁板取出，將溢出坡口的釬料清除，洗凈坡口殘余結(jié)晶物，得到焊接結(jié)構(gòu)件；

第五步：重復(fù)步驟一到四將若干焊接結(jié)構(gòu)件拼焊出設(shè)定尺寸的泡沫鋁板。

所述的泡沫鋁板的焊接成型方法中步驟一中泡沫鋁板可以先在清水中加入2～5％體積比洗潔精，然后用凈水沖洗干凈后烘干，再對(duì)泡沫鋁板的除銹去油處理是先將待焊泡沫鋁板的坡口部分本體放置在55～65℃的5～8％NaOH溶液中浸漬，取出用洗凈后放入濃度為30～40％HNO₃溶液中清洗，然后凈水洗凈，晾干后再用丙酮清洗，最后烘干備用。

所述的泡沫鋁板的焊接成型方法，其中釬料配方為，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：Si：3.5％～4％、Mn：2.5％、Zn：20～40％、Cu：20％、余量為Al。

所述的泡沫鋁板釬焊連接方法中，在同一個(gè)結(jié)構(gòu)件中的兩塊泡沫鋁板的孔隙率和孔徑可以不同。焊接的時(shí)候可以采用石英管加熱。

本發(fā)明的有益效果為：

1.本發(fā)明的方法由于焊接處已經(jīng)先在堿、酸和丙酮等介質(zhì)中經(jīng)過(guò)了預(yù)處理，采用氯化鋅作為助焊劑去除泡沫鋁胞壁表面的氧化膜層并保護(hù)焊接區(qū)在高溫下不再繼續(xù)氧化，去除了泡沫鋁板表面的致密氧化膜和油污。以鋅、銅、錳和硅為合金元素的低熔點(diǎn)鋁基釬料，與泡沫鋁本體熔點(diǎn)溫度差較大，同時(shí)具有較好的力學(xué)性能和耐蝕性能。通過(guò)穩(wěn)定可控?zé)嵩春托纬傻姆忾]空間，可以控制焊接接頭區(qū)域形成適當(dāng)?shù)拟F料熔化條件，隨后利用450℃～475℃釬劑的熔化鋪展，破壞并清除了泡沫鋁表面的氧化膜，改善了隨后熔化的釬料在泡沫鋁表面的潤(rùn)濕性質(zhì)，使釬料在兩個(gè)泡沫鋁界面之間凝固，從而實(shí)現(xiàn)了泡沫鋁之間的冶金接合。

2.本發(fā)明由于在泡沫鋁板之間釬縫處的釬料選擇的是棒狀或片層狀的，在受熱條件下完全熔化，在凹V形坡口形成釬料池，隨著凸V形坡口的下移而被擠入坡口接觸面的胞壁中，從而增大了坡口間的結(jié)合界面，由于壓力很小，因此泡沫鋁的孔結(jié)構(gòu)不會(huì)被破壞。

3.本發(fā)明釬焊最高溫度為485℃，因此釬縫可以耐受較高溫度。與常規(guī)粘接和低溫釬焊連接相比，具有耐高溫的優(yōu)勢(shì)。

4.本發(fā)明由于實(shí)現(xiàn)了泡沫鋁之間的冶金接合，釬縫化學(xué)性質(zhì)與泡沫鋁本體極為相近，釬縫不大于0.5mm，表面在高溫作用下仍可以形成致密氧化膜，因此具有耐腐蝕，耐油浸的特點(diǎn)。

5.本發(fā)明是金屬間的接合，與粘接相比，不存在紫外線等空間射線條件下的老化問(wèn)題，連接可靠。

6.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的連接接頭可直接應(yīng)用于工作環(huán)境。

7.本發(fā)明在釬接過(guò)程中加熱時(shí)間短，因此焊接效率高。