[發(fā)明專利]一種適用于鋁合金/鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)件工業(yè)生產(chǎn)的工藝及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011321444.7
• 申請(qǐng)日: 2020-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN112475808B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦國梁;馬宏;黨宗彧;耿培皓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): B23P15/00
• 分類號(hào): B23P15/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本發(fā)明涉及材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可實(shí)現(xiàn)工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)的鋁合金/鋼異種金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)一體化成型工藝。本發(fā)明在熔?釬焊技術(shù)可獲得高性能焊接接頭的基礎(chǔ)上，提出了對(duì)鋁合金/鋼異種金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)先焊后直接沖壓成型的工藝，這種方法不僅能夠充分發(fā)揮了鋁合金/鋼的平板熔?釬焊的工藝優(yōu)勢(shì)，可以保證生產(chǎn)效率，減少脆硬的金屬間化合物的產(chǎn)生，獲得高質(zhì)量焊縫，在隨后的沖壓成型過程中不會(huì)產(chǎn)生明顯的裂紋，同時(shí)還能避免較高的生產(chǎn)成本及復(fù)雜的操作，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，直接獲得高精度的鋁合金/鋼異種金屬復(fù)雜結(jié)構(gòu)件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可實(shí)現(xiàn)工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)的鋁合金/鋼異種金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)一體化成型工藝。

背景技術(shù)

鋁合金/鋼(以下簡(jiǎn)稱鋁/鋼)異種金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)具有減輕結(jié)構(gòu)重量、降低能源損耗及生產(chǎn)成本，可應(yīng)用于多種復(fù)雜環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)引起了越來越多的關(guān)注，并作為結(jié)構(gòu)件在石油化工、機(jī)械制造、航空航天等領(lǐng)域獲得了初步的應(yīng)用。但是鋁合金與鋼具有較大的熱物性能的差異，因此獲得高質(zhì)量的鋁合金/鋼異種金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)仍是目前亟需解決的關(guān)鍵性技術(shù)問題。鋁/鋼雖然可以通過機(jī)械連接(鉚接、螺栓連接等)實(shí)現(xiàn)復(fù)合結(jié)構(gòu)的連接及成型，但是存在加工過程復(fù)雜、耗時(shí)長、成本高、對(duì)材料有損傷等缺點(diǎn)，限制了其進(jìn)一步的發(fā)展。焊接技術(shù)具有高生產(chǎn)效率，低成本等優(yōu)勢(shì)，目前針對(duì)鋁合金和鋼異種技術(shù)已有開發(fā)了不同類型的焊接技術(shù)。鋁合金與鋼在傳統(tǒng)熔化焊接過程中容易在界面形成大量脆硬的金屬間化合物，而引起材料力學(xué)性能的顯著下降。雖然采用固相焊接方法，例如擴(kuò)散焊、摩擦焊，可以顯著降低金屬間化合物的厚度，獲得力學(xué)性能較高的焊接接頭，但該焊接方法極易受到工件形狀和工作效率的限制。

熔-釬焊接是近幾年發(fā)展起來的一種異種材料連接工藝。它是利用兩種材料熔點(diǎn)存在較大差異的特點(diǎn)，在焊接過程中低熔點(diǎn)材料(如鋁材)熔化與填充金屬形成熔焊接頭，而高熔點(diǎn)材料(如鋼材)不熔化，熔化的低熔點(diǎn)材料及填充金屬在鋼材上鋪展形成釬焊接頭，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)連接的一種方法。這種方法既具有釬焊過程高熔點(diǎn)材料整體處于非熔化狀態(tài)(固態(tài))降低元素的相互擴(kuò)散進(jìn)而控制形成的金屬間化合物厚度，又具有熔焊過程鋁側(cè)熔化增大鋪展性及焊接時(shí)間短的特點(diǎn)，可以顯著提高生產(chǎn)效率。通過調(diào)節(jié)焊接參數(shù)及選擇合適的填充金屬可以獲得高質(zhì)量的鋁合金/鋼熔-釬焊接頭。

現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于熔-釬焊技術(shù)的研究多集中于平板拼焊，并不能滿足現(xiàn)有復(fù)雜受力結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用要求。而采用預(yù)成型后焊接的方式可獲得鋁合金/鋼異種金屬不同結(jié)構(gòu)，但是預(yù)成型可能使焊接界面不在同一高度，會(huì)顯著降低生產(chǎn)效率，同時(shí)考慮到在熔釬焊過程中鋁合金側(cè)熔化，較大的內(nèi)應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致焊后有典型的波浪等類型的變形，嚴(yán)重影響了預(yù)成型的結(jié)構(gòu)精度。因此，有必要開發(fā)一套完整的鋁合金/鋼異種金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)高質(zhì)量快速成型工藝，以進(jìn)一步拓寬復(fù)合結(jié)構(gòu)的市場(chǎng)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明旨在于提供一種適用于鋁合金/鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)件工業(yè)生產(chǎn)的工藝。本發(fā)明在熔-釬焊技術(shù)可獲得高性能焊接接頭的基礎(chǔ)上，提出了對(duì)鋁合金/鋼異種金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)先焊后直接沖壓成型的工藝，這種方法不僅能夠充分發(fā)揮了鋁合金/鋼的平板熔-釬焊的工藝優(yōu)勢(shì)，可以保證生產(chǎn)效率，減少脆硬的金屬間化合物的產(chǎn)生，獲得高質(zhì)量焊縫，在隨后的沖壓成型過程中不會(huì)產(chǎn)生明顯的裂紋，同時(shí)還能避免較高的生產(chǎn)成本及復(fù)雜的操作，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，直接獲得高精度的鋁合金/鋼異種金屬復(fù)雜結(jié)構(gòu)件。

本發(fā)明的目的之一是提供一種適用于鋁合金/鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)件工業(yè)生產(chǎn)的工藝。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明公開了下述技術(shù)方案：

首先，本發(fā)明公開了一種適用于鋁合金/鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)件工業(yè)生產(chǎn)的工藝，包括如下步驟：

(1)對(duì)待焊鋼板和鋁合金板進(jìn)行預(yù)處理，并裝夾在工作臺(tái)上。

(2)對(duì)步驟(1)中裝配好的工件進(jìn)行熔-釬焊。

(3)焊接完成后，待工件冷卻至室溫，用夾具取出擦拭掉表面氧化物。