[發明專利]一種汽車車身鋼鋁異種金屬感應靜壓焊接方法

有效

• 申請號: 202011207091.8
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112548301B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 高愷;劉桂奇;朱劉博;顧紅歷;李坤
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: B23K20/02
• 分類號: B23K20/02;B23K20/227;B23K20/24;B23K103/20
• 代理公司: 北京久維律師事務所 11582
• 代理人: 杜權

本發明公開了一種汽車車身鋼鋁異種金屬感應靜壓焊接方法，包括以下步驟：S1、前期準備：首先對材料進行表面處理，將鋼板和鋁合金板表面的SiC砂紙打磨去除氧化膜，包括焊接系統，焊接系統包括感應電源、驅動裝置、感應加熱器以及滾壓裝置，感應加熱器由感應線圈和導磁體構成，壓力裝置由壓力螺栓和防溢夾具構成。本發明是在高頻感應焊原理基礎上結合壓力焊特點創新的方法，可以使得熱源直接作用于車身鋼鋁接觸面，焊接效率和質量都較高，同時焊接速度較快從而提高生產效率，還可以采用此方法制作鋼鋁復合板材，而且這樣的加熱方式沒有飛濺和強光，能夠有利于增加設備的安全使用效果。

技術領域

本發明涉及車身輕量化材料術領域，具體為一種汽車車身鋼鋁異種金屬感應靜壓焊接方法。

背景技術

“多材料混用”被認為“合理的輕量化技術是合適的零部件使用合適的材料”。多材料混用技術綜合考慮其輕量化的效果和成本，即通過在低成本的汽車全鋼車身中加入鋁合金、鎂合金等輕金屬的低密度特性，充分將鋼材的高強度和輕金屬的低密度等各自的優勢相結合。鋁合金由于其具有密度低、強度高、工藝性好、耐腐蝕等優勢，越來越的汽車制造企業選用代替部分鋼材來實現汽車車身輕量化的目的。要是實現多材料混合輕量化技術，就要開發異種材料連接與焊接技術，尤其是綠色節能的先進的鋼/鋁連接技術的研發對汽車業的發展具有重要的意義。

目前，汽車車身鋼鋁復合結構中主要使用的焊接技術有攪拌摩擦焊、電阻點焊、冷金屬過度焊和激光拼焊等。攪拌摩擦焊對材料的尺寸要求高、接頭處產生“工藝凹孔”導致其力學性能降低若要用金屬回填工藝復雜減低生產效率；電阻點焊在傳統鋼材的車身制造過程中，占有大部分比例，但是鋁合金導電呂和導熱率較高、表面易于氧化且和銅電極發生反應等缺點，造成銅電極的壽命降低、焊點界面成形差和焊接質量不穩定；冷金屬過度焊在鋼鋁異種材料焊接中，其界面處很容易形成脆性相并隨著輸入熱量的增加而增加；單純使用激光焊容易生成金屬化合物，難以控制熔釬焊縫的均勻性，安裝的環境要求較高，設備昂貴。上述焊接方法與技術都難以適應車身鋼鋁連接處厚度薄、形狀復雜等結構特點和節能綠色大批量的加工要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種汽車車身鋼鋁異種金屬感應靜壓焊接方法，以解決上述背景技術中目前焊接方法與技術都難以適應車身鋼鋁連接處厚度薄、形狀復雜等結構特點和節能綠色大批量的加工要求的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種汽車車身鋼鋁異種金屬感應靜壓焊接方法，包括以下步驟：

S1、前期準備：首先對材料進行表面處理，材料包括兩個鋼板以及一個鋁合金板，將鋼板和鋁合金板表面的SiC砂紙打磨去除氧化膜，包括焊接系統，焊接系統包括感應電源、驅動裝置、感應加熱器以及滾壓裝置，感應加熱器由感應線圈和導磁體構成，壓力裝置由壓力螺栓和防溢夾具構成，然后將鋼板、鋁合金板去氧化膜的表面相互接觸放入防溢夾具，壓力裝置水平固定，壓力螺栓對鋼板和鋁合金板施加壓力。既要保持感應加熱器和壓力裝置的底端水平持平效果，同時也保持兩者的橫向水平性保持一致，保證準備工作的充分；

S2、焊接過程：根據需要自行設定感應電源參數及靜壓裝置參數，然后接通電源使感應加熱器通電，感應加熱器能夠從上到下分別加熱鋼塑性狀態和鋁合金板熔化狀態。在熱和機械力的共同作用下，鋼板與鋁合金板能夠不斷實現冶金結合，并獲得預定的接頭組織結構及性能。

優選的，所述鋼板與鋁合金板異種金屬感應-靜壓復合焊接的壓力從前期準備開始持續施加至加熱結束。

優選的，焊接形式搭接，就是采用鋼板加鋁合金板加鋼板的三層搭接。

優選的，所述壓力螺栓用來施加靜壓力，防溢夾具用來防止熔化的鋁水溢出，所述驅動裝置包括多軸伺服機構。

優選的，所述鋼板與鋁合金板的焊接可以制造鋼鋁復合板。