[發明專利]接合AA7000-系列鋁合金片材的方法

有效

• 申請號: 201280045364.0
• 申請日: 2012-09-10
• 公開（公告）號: CN103796773B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 阿克塞爾·亞力山大·馬里亞·斯梅伊爾斯;蘇尼爾·科斯拉
• 申請（專利權）人: 阿萊利斯鋁業迪弗爾私人有限公司
• 主分類號: B21J15/02
• 分類號: B21J15/02;B21J15/08;B21D39/02
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 楊國強;張淑珍

技術領域

本發明涉及用于將組件接合在一起的方法，更具體而言，本發明涉及通過如卷邊（hemming）、鉗緊（clinching）和鉚接（riveting）的技術將AA7000-系列鋁合金片材進行接合。

背景技術

在下文中將會明了的是，除非另有說明，鋁合金牌號和狀態代號（temper?designations）是指在2011年由美國鋁業協會（Aluminum?Association）出版的Aluminum?Standards?and?Data?and?the?Registration?Records中的Aluminum?Association?designations，其對于本領域技術人員而言是公知的。

對于合金組成或優選合金組成的任何描述而言，除非另有說明，所有提及百分比之處都是指重量百分比。本文所使用的術語“至多”（up?to）和“至多約”（up?to?about）明確包括但不限于所涉及的特定合金組分的重量百分比為零的可能性。例如，至多約0.2%的Ti可包括不含Ti的合金。

自沖鉚接（“SPR”）是將組件（例如片材金屬）接合在一起的行之有效的技術。自沖鉚釘通常包含頭部和部分中空的圓柱形柄部（shank），所述柄部以環形的沖孔邊緣結尾，并被插入至一個或多個片材材料中。

用安裝工具的沖頭將鉚釘鑿（driven）至片材中，使得柄部穿過上層片材，并且在向外張開的同時被模具支承。在不完全穿透的情況下插入鉚釘，通過材料外翻（upset）的環使得變形的鉚釘端部保持密封，由此形成機械式聯鎖。自沖鉚接使得片材相接合，而無需在材料上進行預鉆孔或預沖孔。

自沖鉚接技術已經應用于許多制造行業，但在汽車行業特別成功，汽車行業趨向使用重量更輕而不降低安全性的材料。SPR已被用于接合不易被點焊的組件，例如鋁的車體面板。已經證明SPR技術在這種情況下是成功的，不僅是因為它們制造了容易在生產線上實現自動化、具有良好強度和抗疲勞性能的接頭，還因為由于片材材料在鉚釘周圍的上表面幾乎不會變形，使得所述接頭在美學上是可接受的。

在制造商想要使用該項技術制造（尤其是當使用例如那些AA7000-系列合金的高強度鋁系列合金制造時）的接頭類型方面，鉚接（特別是SPR）面臨著越來越多的挑戰。

發明內容

本發明的一個目的是提供可以應用于高強度鋁合金片材材料的改進的接合方法。

本發明的另一個目的是提供可以應用于高強度鋁合金片材材料的改進的機械接合方法。

本發明達到或超越了這些和其它目的、以及進一步的優點，并且提供了用于在至少兩個重疊的金屬工件中制造接頭的方法，所述方法使用接合工具、尤其是通過局部機械折疊（例如，卷邊或彎折）或通過加壓接合（pressure-joining）（例如鉚接或鉗緊）的方式，在重疊的工件之間獲得機械接頭，并且其中，第一工件和第二工件中的至少一個是由AA7000-系列鋁合金制成的片材材料，其中，在制造接頭前的120分鐘內、和/或在制造接頭期間的至少部分時間中，至少對所述7000-系列片材材料的工件施加熱處理，從而暫時降低至少所述7000-系列片材材料工件的接合區域的拉伸強度。

暫時降低7000-系列片材材料拉伸強度的熱處理（至少在接合區域中）可以在接合操作（例如，通過卷邊、鉗緊或鉚接的方式接合）之前進行，所述熱處理通過對整個7000-系列片材材料進行熱處理、或通過至少對待接合的特定區域（例如，法蘭區）或直徑比鉚釘直徑稍大的圓形區域進行熱處理而進行。所述熱處理也可以在接合操作的開始、通過在接合區域中進行局部熱處理而實施，并且可以作為接合操作本身的一部分而實施。

熱處理優選以下述方式實施：至少在7000-系列片材材料的接合區域經受約100℃至約350℃溫度范圍內的熱處理。優選的下限為約140℃或160℃。溫度優選的上限為約250℃，更優選為約230℃。最優選的范圍是175℃至220℃，例如195℃。

在限定的溫度范圍內的熱處理優選進行總共不超過約60秒，優選進行總共不超過約30秒，更優選進行總共不超過約20秒或12秒，例如約2秒或約5秒。對溫度的最小保持時間很短，如0.01秒、優選約1秒或2秒，從而確保片材材料已達到目標熱處理溫度。

在優選的實施方式中，達到熱處理溫度的加熱時間為0.5秒至10秒，優選1秒至5秒。