[發明專利]用于制造材料結合的連接的方法和空心型材連接件

有效

• 申請號: 201110326408.4
• 申請日: 2011-07-21
• 公開（公告）號: CN102371423A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: S·波特哈斯特;S·費克
• 申請（專利權）人: 本特勒爾汽車技術有限公司
• 主分類號: B23K9/23
• 分類號: B23K9/23;B23K9/173;B23K103/20
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 沈英瑩

技術領域

本發明涉及一種具有權利要求1所述特征的用于制造材料結合的連接的方法。

此外，本發明還涉及一種具有權利要求21所述特征的空心型材連接件。

背景技術

為了連接由鋼和鋁材制成的各構件，常常使用非熱接合方法，例如鉚接或螺栓連接。在此，不同的構件通過鉚釘或者螺栓的形鎖合被相互連接。但是，由于其點狀的力傳遞，這種連接的強度總是受到限制的。并且為了裝入鉚釘或者螺栓，原則上也需要去除材料，其帶來了在連接部位的區域中額外的削弱。

鋼-鋁-混合構件的轉變具有大的重量減少潛力，并且改善尤其是在航空航天以及汽車技術領域中的產品性能。

用于連接由不同的材料制成的混合構件的另一種可能性在于通過粘接連接。但是粘接連接常常不提供這樣制造的連接的所要求的生產精度或耐久性。力傳遞的大小通過粘接受到很大的限制。此外，之前所述的冷接合方法，例如鉚接工藝或粘接工藝常常不能帶來必需的穩定性。

此外，由現有技術也已知熱接合方法，利用這種方法可以把鋼合金和鋁合金材料結合的相互連接。盡管這兩種合金種類的熔點差別很大，但是仍能夠實現材料結合的焊接。這種焊接方法稱為釬焊方法。在此由鋁合金制成的構件被熔化并且與由鋼制成的構件進行材料結合的連接。由鋼制成的構件在這里被涂層，使得焊縫金屬與涂層交聯。因此，在鋁構件的情況下，出現熔焊過程，在鋼構件的情況下，則出現釬焊過程。在現有技術中已知的釬焊連接的缺點是，這種連接僅僅具有受限制的強度。

由DE102007060116A1已知鋼管-鋁-澆注連接，所述鋼管-鋁-澆注連接借助于鋼管與鋁焊料填料的形鎖合的環繞焊接實現。在這里首先是對鋼管的一側的部段進行擴徑并且由澆注材料制成的構件設置在鋼管的已擴徑的部段上，隨后這樣地焊接由澆注材料制成的構件，使得鋼管的已擴徑的部段至少部分地被形鎖合地包圍。借此實現，鋼管的已擴徑的部段通過焊縫金屬從后面嵌接并且因此保證在鋼管的徑向上和在軸向上的牢固的連接。

按照DE102007060116A1的連接的缺點是，為了保證熔體流到鋼管上，必須用熔劑進行加工。這樣的熔劑常常具有高的腐蝕性因而對這樣制造的連接的耐久性有不利影響。

發明內容

因此，本發明的目的是，提供一種用于連接鋼材料和鋁合金的方法，借此實現一種具有高強度的和長耐久性的連接，所述連接能相對簡單且成本低廉地制造。

上述目的將通過按照權利要求1所述的在由鋼制成的空心型材和由鋁材制成的構件之間制造材料結合的連接的方法來解決。

此外，上述目的還通過按照權利要求1至20中任一項所述的方法制造的空心型材連接件來實現。

本發明的有利的其它結構形式是從屬權利要求的內容。

用于在由鋼制成的空心型材和由鋁制成的構件之間制造材料結合的連接的按照本發明的方法具有下述方法特征：

-提供空心型材和構件，

-在待連接位置上將空心型材和構件相互對準，其中空心型材的一個端部放置在所述構件的突起部上，

-通過保護氣體焊接過程使空心型材的所述端部與所述構件熱接合，其中焊炬在焊接位置PA相對于軸向方向成20°～40°的β角朝向待制造的接合縫設置，其中所述軸向方向與空心型材的縱軸線平行地定向。

按照本發明，借此所產生的主要優點是，在鋼制空心型材和鋁構件之間的材料結合的連接是足夠的，而不需要額外的涂層過程，尤其是鋼制空心型材的涂層過程。保護氣體焊接過程在這里可以在連續的焊接過程中實現或在多個階段中實現。例如，也可以考慮以多個焊接層實現焊接。將焊炬按照本發明地設置在焊接位置PA中意味著：在凹的焊接位置或焊接地點上進行對接焊縫和/或角焊縫的水平焊接。通過使焊炬相對于待連接的構件的縱軸線成20°～40°角朝向待制造的接合縫設置，因此產生特別有利的熱量輸入，從而按照本發明的混合連接無需對鋼管進行花費巨大的涂層處理地形成材料結合的連接，這在提高生產精度的同時也節省了大量的成本。

另一個優點是，通常鋅涂層用于鋼制空心型材并且因此在生產車間也存在提高的勞動保護措施，其形式為抽吸裝置和防濺射裝置。這種耗費巨大且危害健康的措施也通過按本發明的連接方法而大幅下降。

在另一個優選的實施方案中，保護氣體具有氬氣和氦氣的組分，尤其是組分為70％的氬氣和30％的氦氣。這種保護氣體組分也特別對待制造的材料結合的連接有積極的影響，從而阻止熔化的鋁焊縫金屬燃燒和/或濺射，從而在此又保證特別有利的熱量輸入，尤其是把熱量輸入到鋼制的空心型材中。結果是產生具有微少的氣態夾雜物并且生產特別安全的焊縫的接合區。