[發明專利]鋁基復合材料的電阻點焊新方法

無效

• 申請號: 200910065736.6
• 申請日: 2009-08-11
• 公開（公告）號: CN101623793A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發明（設計）人: 李杏瑞;牛濟泰;湯文博;關紹康
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: B23K11/11
• 分類號: B23K11/11;B23K11/36;B23K11/18;B23K35/30;B23K35/04;B23K103/16
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司
• 代理人: 陳大通

一、技術領域：

本發明涉及一種電阻點焊的方法，特別是涉及一種鋁基復合材料的電阻點焊方法。

二、背景技術：

含有增強相(例如：碳化硅顆粒、三氧化二鋁顆粒等)的鋁基復合材料(例如：SiCp/Al)是目前應用最廣、發展較快、價格便宜、能實現較大規模生產的一種金屬基復合材料。目前，該鋁基復合材料正在不斷地取代傳統的金屬材料，應用在航空航天、化工、汽車工業、造船、電子封裝和軍事等對材料性能要求較高的工業領域，因此，該材料具有較大的應用前景。然而，由于鋁基復合材料的基體與增強相之間的物理性能(如熔點、導熱系數、膨脹系數)以及化學相容性相差較大，使其焊接要比單相均質材料復雜的多，要形成高強度的焊接接頭比較困難。因此，該鋁基復合材料的連接問題一直阻礙著該種材料的迅速發展，成為該材料走向實用化的嚴重障礙。

電阻點焊是一種主要用于薄板連接的焊接工藝，廣泛應用于汽車制造、航空等工業部門。盡管近年來國內外技術研究人員相繼提出了許多新型薄板連接技術，但電阻點焊憑借其生產率高、焊接質量穩定、成本低、易實現高速自動化生產等優點，決定其仍然是轎車車身裝配和航天航空復雜薄件的主要連接制造工藝。另外，對于鋁基復合材料采用電阻點焊技術而言，點焊過程加熱時間短，能有效抑制增強相與基體間的界面反應，并且在壓力作用下成型，接頭組織更致密。因而，電阻點焊工藝適合用于鋁基復合材料的連接，是一種很有前景的復合材料焊接工藝。

本發明人根據鋁基復合材料的性能和電阻點焊工藝的特點，前期曾進行了SiC_p/LY12復合材料的電阻點焊工藝研究，驗證了電阻點焊制造工藝完全可以應用到含有增強相的鋁基復合材料連接中(詳見論文：袁森，李杏瑞.SiC_p/LY12復合材料的電阻點焊工藝研究[J]，金屬鑄鍛焊技術，2008，37(1)：49-51)。但是，在此工藝下形成的熔核平均直徑較小，只有4.3mm，沒有充分發揮材料的潛能；另外通過對焊接接頭的微觀分析，發現在焊接接頭的熔核中心存在著嚴重的顆粒偏聚現象(參見附圖5和6，由于增強相顆粒是脆性相，增強相顆粒偏聚會大大降低該區域的韌性)。為了進一步提高接頭拉剪力，解決焊接接頭熔核中心存在的增強相顆粒嚴重偏聚現象，改善鋁基復合材料的接頭性能，本發明人經過大量的實驗研究，研制出一種解決上述問題的新技術。

三、發明內容：

本發明的技術方案是：

本發明提供一種鋁基復合材料的電阻點焊方法：在對鋁基復合材料進行電阻點焊連接時，在電極和鋁基復合材料之間添加一不銹鋼片，在電極和鋁基復合材料之間放置一不銹鋼片進行電阻點焊連接時，其預壓時間為0.4～1秒，維持時間為0.4～1.2秒，電極壓力為2000～3500牛頓，焊接時間為0.1～0.3秒，焊接電流為1.2～1.8千安。

根據上述的鋁基復合材料的電阻點焊方法，所述鋁基復合材料的基體為2A12(LY12)、2A11(LY11)、2A14(LY14)、6A02(LD2)、2A50(LD5)、2B50(LD6)和3A21(LF21)中的任一種；所述鋁基復合材料的增強相為碳化硅顆粒、碳化硅晶須或三氧化二鋁顆粒。

根據上述的鋁基復合材料的電阻點焊方法，所述鋁基復合材料的增強相顆粒平均粒徑為5～15μm，增強相在鋁基復合材料中所占的體積分數為8～22％。

根據上述的鋁基復合材料的電阻點焊方法，所述鋁基復合材料作為板材兩邊等厚，其厚度為0.7～1.5mm。

根據上述的鋁基復合材料的電阻點焊方法，所述不銹鋼片的材料成分為1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo3Ti、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni11Nb、1Cr17MoTi、0Cr25Ni20、1Cr18Ni12Mo3Ti和0Cr23Ni13中的任一種；所述不銹鋼片的厚度為0.1～0.2mm。

根據上述的鋁基復合材料的電阻點焊方法，所述在鋁基復合材料電阻點焊過程中冷卻水流量為3～6升/分。

根據上述的鋁基復合材料的電阻點焊方法，所述電極材料為紫銅，電極直徑為15～25mm，端部形狀為球面電極、圓頂電極或平面電極。

根據上述的鋁基復合材料的電阻點焊方法，所述鋁基復合材料作為板材在電阻點焊開始前需將其表面和背面用砂紙仔細打磨，去除表面氧化膜，再用丙酮清理并風干；所用不銹鋼片光滑平整并且在電阻點焊前用丙酮清洗干凈并風干。

本發明的積極有益效果：