[發明專利]一種提高鋁板和鋼板焊接接頭耐腐蝕性能的方法

有效

• 申請號: 201911088546.6
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN110666329B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 遲露鑫;梁仕發;夏大權;楊棟華
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: B23K20/02
• 分類號: B23K20/02;B23K20/06;B23K20/24;F16B11/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 萬霞

本發明屬于應用焊接技術領域，具體公開了一種提高鋁板和鋼板焊接接頭耐腐蝕性能的方法，在鋼板待焊接面上鍍一層鈷備用；然后以鋼板為基板，鋁板為復板，在焊接夾具工裝上組裝鋁板和鋼板，鋁板和鋼板之間保持一定的搭接長度和搭接間隙；所述鋁板和鋼板搭接所形成的平面為待焊接面；鋁板下方設有線圈，鋼板上方設有壓板；最后使用電磁脈沖焊接鋁板和鋼板。該方法不但能提高焊接接頭的耐腐蝕性、耐磨性和耐高溫性，而且還能有效阻礙鋁鋼金屬間化合物和母材碎片的生成，提高鋁板和鋼板焊接接頭性能。

技術領域

本發明涉及應用焊接技術領域，具體涉及一種提高鋁板和鋼板焊接接頭耐腐蝕性能的方法。

背景技術

當前，隨著工業的快速發展，對資源的需求在大幅增加，勢必導致資源的匱乏。如何解決這一問題便成了當下思考的主題，為此，“能耗低、綠色環保、輕量化”就成了當前突破的重要手段。因此，分布廣、儲量多、耐腐蝕的輕金屬鋁及其鋁合金引起制造業的廣泛關注，并且成為了傳統鋼材最好的替代品之一。近年來，鋁鋼復合材料在工業上得以廣泛的應用，尤其是在于能源化工、軌道交通、汽車船舶、航空航天等領域的應用越來越多，其中最為普遍的是汽車制造業。然而，利用傳統焊接方法無法得到力學性能優良的焊接接頭，因為鋁鋼材料物性參數相差較大，從焊接性能來看：鋁和不銹鋼的熔點相差較大，鋁的熔點約為660℃，不銹鋼的熔點約為1399℃~1455℃；兩者線膨脹系數差別太大，冷卻凝固時的體積收縮率相差也較大，導致焊接后接頭形成較大的殘余應力，產生焊縫開裂；鋁與不銹鋼易形成Fe-Al、Fe-Al-Mn等脆性化合物相；從焊接表面來看：鋁表面穩定性極高的氧化膜及不銹鋼表面的氧化鉻阻礙高效焊接，鋁的氧化膜Al₂O₃，其熔點高達2050℃，遠高于鋁/不銹鋼本身的熔點，焊接過程中極易形成夾渣；焊接過程氧化膜吸收水分，焊接時容易產生氣孔。所以，選擇適合鋁/鋼異種金屬高強度焊接方法成為焊接領域研究的熱點。

目前，對鋁/鋼的焊接也有學者采用釬焊、熔焊、激光焊、攪拌摩擦焊等方法進行研究，比如：李春玲等發表的《鋁／鍍鋅鋼電弧輔助激光涂粉填絲熔釬焊方法》；黃永憲等發表的《鋁/鋼異種材料攪拌摩擦焊研究進展》；李杰等發表的《鋁/鋼異種金屬熔釬焊方法研究現狀》；周惦武等發表的《鋁/鋼表面預置粉末激光焊接頭的組織與性能》等。以上研究成果對獲得良好性能的焊接接頭具有一定的指導作用，但是，目前焊接方法在不同程度上還受到一定的制約，例如采用熔釬焊，雖然可以借助釬料成分改善耐腐蝕性，但是釬焊接頭生成大量的脆性金屬間化合物；采用表面等離子噴涂技術改善性能，焊接接頭的金屬間化合物與焊縫金屬及鋼板產生電偶腐蝕，降低了接頭性能，直接影響焊接構件安全及使用壽命。

所以怎樣有效解決鋁/鋼高強度焊接，并獲得耐腐蝕性的焊接接頭是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的就在于提供一種提高鋁板和鋼板焊接接頭耐腐蝕性能的方法，該方法不但能提高焊接接頭的耐腐蝕性、耐磨性和耐高溫性，而且還能有效阻礙鋁鋼金屬間化合物和母材碎片的生成，提高鋁板和鋼板焊接接頭性能。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種提高鋁板和鋼板焊接接頭耐腐蝕性能的方法，在鋼板待焊接面上鍍一層鈷，然后將鋁板和鋼板的待焊接面正對，最后使用電磁脈沖焊接鋁板和鋼板。

進一步地，具體包括以下步驟：

（1）在鋼板待焊接面上鍍一層鈷備用；

（2）以步驟（1）中的鋼板為基板，鋁板為復板，在焊接夾具工裝上組裝鋁板和鋼板，鋁板和鋼板之間保持一定的搭接長度和搭接間隙；所述鋁板和鋼板搭接所形成的平面為待焊接面；鋁板下方設有線圈，鋼板上方設有壓板；

（3）接通電容器對線圈放電，線圈中通入周期極短的時變高強度電流，使鋁板在電磁力下快速撞擊鋼板實現鋁板和鋼板電磁脈沖焊接。

進一步地，步驟（1）中采用電鍍法在鋼板待焊接面上鍍鈷。