[發(fā)明專(zhuān)利]一種Zn-Al合金作為中間反應(yīng)材料層的鋁鎂異質(zhì)合金的超聲輔助焊接方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811535435.0
• 申請(qǐng)日: 2018-12-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109365984A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賴(lài)志偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東莞市新瑪博創(chuàng)超聲波科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B23K20/10
• 分類(lèi)號(hào): B23K20/10;B23K20/22;B23K20/24
• 代理公司: 北京天盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11421
• 代理人: 林曉宏

1.一種Zn-Al合金作為中間反應(yīng)材料層的鋁鎂異質(zhì)合金的超聲輔助焊接方法，包括待焊接母材和中間反應(yīng)材料層，其特征在于：待焊接母材分別選用鎂合金和鋁合金，中間反應(yīng)材料層選用Zn-Al系合金；

表面處理步驟，將待焊接母材的待焊接面進(jìn)行機(jī)械打磨和超聲清洗；

焊接前組裝步驟，中間反應(yīng)材料層位于兩個(gè)待焊接母材的待焊接面之間，中間反應(yīng)材料層分別與待焊接母材的焊接界面接觸形成接觸面，形成待焊接組件，待焊接組件組裝完成；

上機(jī)固定步驟，將待焊接組件放置在超聲焊接設(shè)備的加工平臺(tái)，并使超聲工具頭壓緊在待焊接組件的上部；將超聲工具頭向待焊接組件縱向方向施加壓力，壓力值為0.1-0.2MPa；

待焊接組件反應(yīng)步驟，在大氣環(huán)境下，通過(guò)超聲工具頭將焊接超聲波傳導(dǎo)至待焊接組件，對(duì)待焊接組件進(jìn)行加載超聲及感應(yīng)加熱，焊接超聲波的功率控制在200-500W，焊接超聲波的頻率控制在10-30kHz，同時(shí)通過(guò)感應(yīng)加熱設(shè)備升溫中間反應(yīng)材料層，感應(yīng)加熱設(shè)備功率控制在4-6kW，感應(yīng)加熱設(shè)備頻率控制在200-250kHz，將中間反應(yīng)材料層的反應(yīng)溫度控制在335-345℃，對(duì)待焊接組件施加焊接超聲作用時(shí)間為3-10秒；

焊接組件完成步驟，對(duì)中間反應(yīng)材料層取消保溫和對(duì)待焊接組件取消焊接超聲波，保持對(duì)待焊接組件施加壓力，在大氣環(huán)境中冷卻至室溫，得到焊接成品。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Zn-Al合金作為中間反應(yīng)材料層的鋁鎂異質(zhì)合金的超聲輔助焊接方法，其特征在于：所述中間反應(yīng)材料層的Zn-Al合金中的Al含量為5％-25％。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Zn-Al合金作為中間反應(yīng)材料層的鋁鎂異質(zhì)合金的超聲輔助焊接方法，其特征在于：其中一所述待焊接母材選用6160鋁合金，另外一所述待焊接母材選用ME20M鎂合金。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種Zn-Al合金作為中間反應(yīng)材料層的鋁鎂異質(zhì)合金的超聲輔助焊接方法，其特征在于：在所述待焊接組件反應(yīng)步驟中，優(yōu)選地，將所述中間反應(yīng)材料層的反應(yīng)溫度控制在340℃，對(duì)待焊接組件施加所述焊接超聲作用時(shí)間為3-5秒。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種Zn-Al合金作為中間反應(yīng)材料層的鋁鎂異質(zhì)合金的超聲輔助焊接方法，其特征在于：在所述待焊接組件反應(yīng)步驟中，待焊接組件發(fā)生冶金反應(yīng)形成連接層，從所述待焊接母材鎂合金側(cè)至待焊接母材鋁合金側(cè)依次形成有Mg+MgZn共晶組織、MgZn2化合物層和α-Al固溶體層。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種Zn-Al合金作為中間反應(yīng)材料層的鋁鎂異質(zhì)合金的超聲輔助焊接方法，其特征在于：所述連接層的中部至所述待焊接母材鋁合金側(cè)包括有Al+Zn的共析組織。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的一種Zn-Al合金作為中間反應(yīng)材料層的鋁鎂異質(zhì)合金的超聲輔助焊接方法，其特征在于：在所述表面處理步驟中，選用400-1500目的砂紙對(duì)所述待焊接母材的所述待焊接面進(jìn)行打磨；待焊接母材放置于濃度為90-100％丙酮溶液中并使用清洗超聲波進(jìn)行超聲清洗，超聲清洗時(shí)間為10-20分鐘。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種Zn-Al合金作為中間反應(yīng)材料層的鋁鎂異質(zhì)合金的超聲輔助焊接方法，其特征在于：在所述上機(jī)固定步驟中，將所述超聲工具頭的壓力值設(shè)置為0.15MPa。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種Zn-Al合金作為中間反應(yīng)材料層的鋁鎂異質(zhì)合金的超聲輔助焊接方法，其特征在于：所述待焊接母材包括上基板待焊接母材和下基板待焊接母材，上基板待焊接母材放置于所述中間反應(yīng)材料層的上面，下基板待焊接母材放置于中間反應(yīng)材料層的下面，上基板待焊接母材的尺寸設(shè)置為16mm*16mm*3mm，下基板待焊接母材的尺寸設(shè)置為20mm*20mm*3mm。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種Zn-Al合金作為中間反應(yīng)材料層的鋁鎂異質(zhì)合金的超聲輔助焊接方法，其特征在于：作為優(yōu)選地，所述焊接前組裝步驟，稱(chēng)取做成95-105μm厚度的所述中間反應(yīng)材料層的Zn-Al合金，將Zn-Al合金放置于所述待焊接母材為鋁合金的待焊接面，形成初步組件，通過(guò)所述超聲工具頭將預(yù)涂超聲波傳導(dǎo)至初步組件，對(duì)初步組件進(jìn)行加載超聲及預(yù)涂加熱，預(yù)涂超聲波的功率控制在200-500W，預(yù)涂超聲波的頻率控制在10-30kHz，同時(shí)通過(guò)預(yù)涂加熱設(shè)備升溫Zn-Al合金，預(yù)涂加熱設(shè)備功率控制在4-6kW，預(yù)涂加熱設(shè)備頻率控制在200-250kHz，將Zn-Al合金的溫度加熱至高出Zn-Al合金熔點(diǎn)20-50℃，對(duì)初步組件施加預(yù)涂超聲作用時(shí)間為2-4秒，初步組件在空氣中冷卻凝固后打磨平整，形成打磨平整面，將剩余未處理的待焊接母材為鎂合金的待焊接面與中間反應(yīng)材料層的打磨平整面抵貼，形成所述待焊接組件。