一種鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座以及制備方法
【專利摘要】一種鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座，其特征在于：該附座是由鋼段、中間過渡層金屬紫銅段和鋁合金段依次焊接而成的一端為鋼-銅接頭、另一端為銅-鋁接頭的柱狀結(jié)構(gòu)，其中鋼段和紫銅段以及紫銅段和鋁合金段之間采用對(duì)接的方式焊接固定。制備過程包括鋼與紫銅的感應(yīng)釬焊和紫銅與鋁合金的旋轉(zhuǎn)摩擦焊兩個(gè)部分。本發(fā)明的鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座，將紫銅作為中間過渡層金屬，鋼的一側(cè)采用感應(yīng)釬焊，鋁的一側(cè)采用旋轉(zhuǎn)摩擦焊，利用銅與鋼、鋁焊接性相對(duì)較好的優(yōu)勢(shì)，獲得了結(jié)合強(qiáng)度高的鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座，解決了鋼與鋁合金板材直接焊接困難的難題，并且可以根據(jù)工件的實(shí)際尺寸及材料不同，實(shí)現(xiàn)不同直徑的鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座的焊接。
【專利說明】一種鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座以及制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬連接構(gòu)件，具體涉及一種鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]附座是金屬板材與其它部件進(jìn)行緊固連接的過渡性重要部件。目前，在某些生產(chǎn)中，為實(shí)現(xiàn)鋼與鋁合金板材的連接，附座采用鋼芯與鋁合金螺紋套加膠粘結(jié)的結(jié)構(gòu)方式，然后再將附座的鋁合金部分與鋁合金板材采用傳統(tǒng)的TIG/MIG焊接方法焊接在一起，雖然實(shí)現(xiàn)了附座與鋁合金板材的結(jié)合，但附座在使用過程中可靠性差、壽命短，不能全面滿足高強(qiáng)度振動(dòng)、疲勞、沖擊等使用條件，迫切需要設(shè)計(jì)和開發(fā)新型的用于鋼與鋁合金板材的連接的附座結(jié)構(gòu)和制造方法。
[0003]鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座就是針對(duì)上述問題而設(shè)計(jì)的一種新型結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新產(chǎn)品。該設(shè)計(jì)的理念是將鋼和鋁合金采用特殊的方法焊接在一起，形成一種獨(dú)立的新型結(jié)構(gòu)的附座零件。在生產(chǎn)應(yīng)用中將鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座的鋁端與鋁合金板材進(jìn)行焊接，鋼端與其它部件實(shí)現(xiàn)緊固連接，從而實(shí)現(xiàn)鋁合金板材與其它部件的連接，或?qū)⒏阶匿摱伺c鋼板材進(jìn)行焊接，鋁端與鋁合金部件焊接在一起，達(dá)到減重或其它功能要求的目的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)合理、結(jié)合強(qiáng)度高的鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座，用于鋼與鋁合金板材的連接。
[0005]本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)合理、結(jié)合強(qiáng)度高的鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座的制備方法。
[0006]本發(fā)明解決上述第一個(gè)技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座，其特征在于:該附座是由鋼段、中間過渡層金屬紫銅段和鋁合金段依次焊接而成的一端為鋼-銅接頭、另一端為銅-鋁接頭的柱體結(jié)構(gòu)，其中鋼段和紫銅段以及紫銅段和鋁合金段之間采用對(duì)接的方式焊接固定。
[0007]作為改進(jìn)，所述附座為圓柱體結(jié)構(gòu)，鋼段、紫銅段和鋁合金段均為具有相同直徑的圓柱體，附座的直徑為10?30cm，鋼段的長(zhǎng)度為45?55cm，紫銅段的厚度為10?20cm，鋁合金段的長(zhǎng)度為35?45cm。
[0008]再改進(jìn)，所述鋼段的長(zhǎng)度為50cm，紫銅段的厚度為15cm，鋁合金段的長(zhǎng)度為40cm。
[0009]本發(fā)明解決上述第二個(gè)技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座的制備方法，其特征在于:包括鋼段與紫銅段的感應(yīng)釬焊和紫銅段與鋁合金段的旋轉(zhuǎn)摩擦焊兩個(gè)部分，具體步驟為:
[0010]I)將鋼段和紫銅段的焊接端面進(jìn)行平整處理，并與釬料一起進(jìn)行表面清洗；
[0011 ] 2)將清洗后的鋼段放入單匝高頻感應(yīng)加熱線圈內(nèi)，保證鋼段焊接端面與高頻感應(yīng)線圈處于同一水平面；
[0012]3)將清洗后釬料放置在鋼段焊接端面上，并涂覆一層釬劑，將紫銅段焊接端面垂直并對(duì)齊放置在鋼段焊接端面上；
[0013]4)啟動(dòng)高頻感應(yīng)加熱設(shè)備進(jìn)行加熱，完成鋼-銅接頭的焊接，并進(jìn)行焊后清理；
[0014]5)將冷卻后的鋼-銅焊接接頭的紫銅段端面及鋁合金段焊接端面進(jìn)行車削加工，使其裸露出新的金屬表面，并對(duì)新的金屬面進(jìn)行表面清洗；
[0015]6)將鋼-銅焊接接頭和鋁合金段固定在摩擦焊機(jī)的夾頭內(nèi)夾緊，鋼-銅焊接接頭固定在旋轉(zhuǎn)夾頭內(nèi)，鋁合金段固定在移動(dòng)夾頭內(nèi)；
[0016]7)根據(jù)工件直徑與材料設(shè)置摩擦焊工藝參數(shù)，啟動(dòng)摩擦焊機(jī)，完成鋁-銅接頭焊接;
[0017]8)關(guān)閉摩擦焊機(jī)電源，車去鋁-銅接頭處的飛邊，完成整個(gè)鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座的焊接。
[0018]作為改進(jìn)，所述步驟I)的平整處理采用機(jī)械加工、銼刀或砂紙進(jìn)行，平整處理的表面平整度要求為:待焊表面的粗糙度要求達(dá)到Ra < 3.2 μ m。
[0019]作為優(yōu)選，所述步驟I)中的釬料選用銀基釬料HL324。
[0020]作為改進(jìn)，所述步驟I)、步驟5)中所述的表面清洗是采用丙酮或酒精進(jìn)行清洗。
[0021]作為優(yōu)選，所述步驟3)中的釬劑選用QJ305A膏狀銀釬焊溶劑。
[0022]再改進(jìn)，所述步驟4)中的高頻感應(yīng)加熱溫度為650?670°C，目測(cè)焊料熔化并微量從焊縫溢出時(shí)，停止加熱。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明的鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座，將紫銅作為中間過渡層金屬，利用銅與鋼和鋁都可互溶，而且銅-鋼、銅-鋁異種金屬的焊接技術(shù)已經(jīng)比較成熟，容易實(shí)現(xiàn)，在鋼的一側(cè)采用感應(yīng)釬焊，鋁的一側(cè)采用旋轉(zhuǎn)摩擦焊，利用銅與鋼、鋁焊接性相對(duì)較好的優(yōu)勢(shì)，獲得了結(jié)合強(qiáng)度高的鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座，解決了鋼與鋁合金板材直接焊接困難的難題。在生產(chǎn)應(yīng)用中將鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座的鋁端與鋁合金板材進(jìn)行焊接，鋼端與其它部件實(shí)現(xiàn)緊固連接，從而實(shí)現(xiàn)鋁合金板材與其它部件的連接，或?qū)⒏阶匿摱伺c鋼板材進(jìn)行焊接，鋁端與鋁合金部件焊接在一起，達(dá)到減重或其它功能要求的目的。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、構(gòu)思巧妙，制備工藝較簡(jiǎn)單，并且可以根據(jù)工件的實(shí)際尺寸及材料不同，實(shí)現(xiàn)不同直徑的鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座的焊接。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明的附座中鋼-銅接頭的感應(yīng)釬焊示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明的附座中銅-鋁接頭的旋轉(zhuǎn)摩擦焊示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0027]如圖1、2所示，本發(fā)明一種鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座，是由鋼段1、中間過渡層金屬紫銅段2和鋁合金段6依次焊接而成的一端為鋼-銅接頭5、另一端為銅-鋁接頭的柱體結(jié)構(gòu)，其中鋼段I和紫銅段2以及紫銅段2和鋁合金段6之間采用對(duì)接的方式焊接固定。
[0028]附座的制備過程包括鋼與紫銅的感應(yīng)釬焊和紫銅與鋁合金的旋轉(zhuǎn)摩擦焊兩個(gè)部分，具體步驟如下:
[0029]步驟1:將鋼段I和紫銅段2焊接端面進(jìn)行平整處理，即將鋼段I和紫銅段2在砂紙上打磨除銹和氧化皮，待焊表面的粗糙度要求達(dá)到Ra < 3.2 μ m，并與釬料一起用丙酮進(jìn)行表面清洗；
[0030]步驟2:將清洗后的鋼段I放入單匝高頻感應(yīng)加熱線圈4內(nèi)，保證鋼段I焊接端面與高頻感應(yīng)線圈4處于同一水平面；
[0031 ] 步驟3:將清洗后釬料3放置在鋼段I焊接端面上，釬料為銀基釬料HL324，并涂覆一層QJ305A膏狀銀釬焊溶劑釬劑，將紫銅2焊接端面垂直并對(duì)齊放置在鋼I焊接端面上；
[0032]步驟4:啟動(dòng)高頻感應(yīng)加熱設(shè)備進(jìn)行加熱，感應(yīng)加熱溫度為650?670°C，待見焊料熔化并微量從焊縫溢出，停止加熱，完成鋼-銅焊接接頭5的焊接；
[0033]步驟5:將冷卻后的鋼-銅焊接接頭5紫銅端面及鋁合金段6焊接端面進(jìn)行車削加工，使其裸露出新的金屬表面，并用丙酮對(duì)新的金屬表面進(jìn)行清洗；
[0034]步驟6:將鋼-銅焊接接頭5和鋁合金段6固定在摩擦焊機(jī)的夾頭內(nèi)夾緊，鋼-銅焊接接頭5固定在旋轉(zhuǎn)夾頭內(nèi)，招合金段6固定在移動(dòng)夾頭內(nèi)；
[0035]步驟7:設(shè)置摩擦焊工藝參數(shù)，具體參數(shù)可根據(jù)工件直徑與材料不同進(jìn)行調(diào)節(jié)；
[0036]步驟8:關(guān)閉摩擦焊機(jī)電源，車去鋁-銅接頭處的飛邊，完成整個(gè)鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座的焊接。
[0037]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0038]實(shí)施例1
[0039]結(jié)合圖1和圖2，以直徑為10mm，長(zhǎng)度為50mm的40Cr鋼段1、厚度為15mm的紫銅段2、長(zhǎng)度為40mm的5A06鋁合金段6為例。步驟1:將鋼段I和紫銅段2焊接端面進(jìn)行平整處理，即將鋼段I和紫銅段2在砂紙上打磨除銹和氧化皮，并與釬料一起用丙酮進(jìn)行表面清洗；步驟2:將清洗后的鋼段I放入單匝高頻感應(yīng)加熱線圈4內(nèi)，保證鋼段I焊接端面與高頻感應(yīng)線圈4處于同一水平面；步驟3:將清洗后釬料3放置在鋼段I焊接端面上，釬料3為銀基釬料HL324，并涂覆一層QJ305A膏狀銀釬焊溶劑釬劑，將紫銅段2焊接端面垂直并對(duì)齊放置在鋼I焊接端面上；步驟4:啟動(dòng)高頻感應(yīng)加熱設(shè)備進(jìn)行加熱，感應(yīng)加熱溫度為650?670°C，待見焊料完全熔化并微量從焊縫溢出，停止加熱，完成鋼-銅焊接接頭5焊接；步驟
5:將冷卻后的鋼-銅焊接接頭5的紫銅端面及鋁合金段6焊接端面進(jìn)行車削加工，使其裸露出新的金屬表面，并用丙酮對(duì)新的金屬表面進(jìn)行清洗；步驟6:將鋼-銅焊接接頭5和鋁合金段6固定在摩擦焊機(jī)的夾頭內(nèi)夾緊，鋼-銅焊接接頭5固定在旋轉(zhuǎn)夾頭內(nèi)，鋁合金段6固定在移動(dòng)夾頭內(nèi)；步驟7:設(shè)置摩擦焊工藝參數(shù)，啟動(dòng)摩擦焊機(jī)，完成鋁-銅接頭焊接；步驟8:關(guān)閉摩擦焊機(jī)電源，車去鋁-銅接頭處的飛邊，完成整個(gè)鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座的焊接。
[0040]實(shí)施例2
[0041]結(jié)合圖1和圖2，以直徑為20mm，長(zhǎng)度為50mm的40Cr鋼段、厚度為15mm的紫銅段、長(zhǎng)度為40mm的5A06鋁合金段為例。步驟1:將鋼段I和紫銅段2焊接端面進(jìn)行平整處理，并與釬料3 —起進(jìn)行表面清洗處理，即將鋼段I和紫銅段2在砂紙上打磨除銹和氧化皮，并用丙酮進(jìn)行表面清洗；步驟2:將清洗后的鋼段I放入單匝高頻感應(yīng)加熱線圈4內(nèi)，保證鋼段I焊接端面與高頻感應(yīng)線圈4處于同一水平面；步驟3:將清洗后釬料3放置在鋼段I焊接端面上，釬料3為銀基釬料HL324，并涂覆一層QJ305A膏狀銀釬焊溶劑釬劑，將紫銅段2焊接端面垂直并對(duì)齊放置在鋼段I焊接端面上；步驟4:啟動(dòng)高頻感應(yīng)加熱設(shè)備進(jìn)行加熱，感應(yīng)加熱溫度為650?670°C，待見焊料完全熔化并微量從焊縫溢出，停止加熱，完成鋼-銅焊接接頭5焊接；步驟5:將冷卻后的鋼-銅焊接接頭5紫銅端面及鋁合金段6焊接端面進(jìn)行車削加工，使其裸露出新的金屬表面，并用丙酮對(duì)新的金屬表面進(jìn)行清洗；步驟
6:將鋼-銅焊接接頭5和鋁合金段6固定在摩擦焊機(jī)的夾頭內(nèi)夾緊，鋼-銅焊接接頭5固定在旋轉(zhuǎn)夾頭內(nèi)，鋁合金段6固定在移動(dòng)夾頭內(nèi)；步驟7:設(shè)置摩擦焊工藝參數(shù)，啟動(dòng)摩擦焊機(jī)，完成鋁-銅接頭焊接；步驟8:關(guān)閉摩擦焊機(jī)電源，車去鋁-銅接頭處的飛邊，完成整個(gè)鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座的焊接。
[0042]實(shí)施例3
[0043]結(jié)合圖1和圖2，以直徑為30臟，長(zhǎng)度為50mm的40Cr鋼段、厚度為15mm的紫銅段、長(zhǎng)度為40mm的5A06鋁合金段為例。步驟1:將鋼段I和紫銅段2焊接端面及釬料3進(jìn)行平整處理和表面清洗處理，即將鋼段I和紫銅段2在砂紙上打磨除銹和氧化皮，并用丙酮進(jìn)行表面清洗；步驟2:將清洗后的鋼段I放入單匝高頻感應(yīng)加熱線圈4內(nèi)，保證鋼段I焊接端面與高頻感應(yīng)線圈4處于同一水平面；步驟3:將清洗后釬料3放置在鋼段I焊接端面上，釬料為銀基釬料HL324，并涂覆一層QJ305A膏狀銀釬焊溶劑釬劑，將紫銅段2焊接端面垂直并對(duì)齊放置在鋼段I焊接端面上；步驟4:啟動(dòng)高頻感應(yīng)加熱設(shè)備進(jìn)行加熱，感應(yīng)加熱溫度為650?670°C，待見焊料完全熔化并微量從焊縫溢出，停止加熱，完成鋼-銅接頭焊接；步驟5:將冷卻后的鋼-銅焊接接頭5紫銅端面及鋁合金段6焊接端面進(jìn)行車削加工，使其裸露出新的金屬表面，并用丙酮對(duì)新的金屬表面進(jìn)行清洗；步驟6:將鋼-銅焊接接頭5和鋁合金段6固定在摩擦焊機(jī)的夾頭內(nèi)夾緊，鋼-銅焊接接頭5固定在旋轉(zhuǎn)夾頭內(nèi)，鋁合金段6固定在移動(dòng)夾頭內(nèi)；步驟7:設(shè)置摩擦焊工藝參數(shù)，啟動(dòng)摩擦焊機(jī)，完成鋁-銅接頭焊接；步驟8:關(guān)閉摩擦焊機(jī)電源，車去鋁-銅接頭處的飛邊，完成整個(gè)鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座的焊接。
[0044]應(yīng)當(dāng)說明的是，以上所述僅為本發(fā)明專利的優(yōu)選結(jié)構(gòu)實(shí)施方式，除了上述附座結(jié)構(gòu)外，本鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)形式還可以用于其它領(lǐng)域。譬如上述鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)用于五金行業(yè)的“啟瓶器”等。所有采用等同技術(shù)手段替換實(shí)現(xiàn)的鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)形式產(chǎn)品均被視為落入本發(fā)明專利的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座，其特征在于:該附座是由鋼段、中間過渡層金屬紫銅段和鋁合金段依次焊接而成的一端為鋼-銅接頭、另一端為銅-鋁接頭的柱狀結(jié)構(gòu)，其中鋼段和紫銅段以及紫銅段和鋁合金段之間采用對(duì)接的方式焊接固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座，其特征在于:所述附座為圓柱體結(jié)構(gòu)，鋼段、紫銅段和鋁合金段均為具有相同直徑的圓柱體，附座的直徑為10?30cm，鋼段的長(zhǎng)度為45?55cm，紫銅段的厚度為10?20cm，鋁合金段的長(zhǎng)度為35?45cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座，其特征在于:所述鋼段的長(zhǎng)度為50cm，紫銅段的厚度為15cm，鋁合金段的長(zhǎng)度為40cm。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座的制備方法，其特征在于:包括鋼段與紫銅段的感應(yīng)釬焊和紫銅段與鋁合金段的旋轉(zhuǎn)摩擦焊兩個(gè)部分，具體步驟為: 1)將鋼段和紫銅段的焊接端面進(jìn)行平整處理，并與釬料一起進(jìn)行表面清洗； 2)將清洗后的鋼段放入單匝高頻感應(yīng)加熱線圈內(nèi)，保證鋼段焊接端面與高頻感應(yīng)線圈處于同一水平面； 3)將清洗后釬料放置在鋼段焊接端面上，并涂覆一層釬劑，將紫銅段焊接端面垂直并對(duì)齊放置在鋼段焊接端面上； 4)啟動(dòng)高頻感應(yīng)加熱設(shè)備進(jìn)行加熱，完成鋼-銅接頭的焊接，并進(jìn)行焊后清理； 5)將冷卻后的鋼-銅焊接接頭的紫銅段端面及鋁合金段焊接端面進(jìn)行車削加工，使其裸露出新的金屬表面，并對(duì)新的金屬面進(jìn)行表面清洗； 6)將鋼-銅焊接接頭和鋁合金段固定在摩擦焊機(jī)的夾頭內(nèi)夾緊，鋼-銅焊接接頭固定在旋轉(zhuǎn)夾頭內(nèi)，招合金段固定在移動(dòng)夾頭內(nèi)； 7)根據(jù)工件直徑與材料設(shè)置摩擦焊工藝參數(shù)，啟動(dòng)摩擦焊機(jī)，完成鋁-銅接頭焊接； 8)關(guān)閉摩擦焊機(jī)電源，車去鋁-銅接頭處的飛邊，完成整個(gè)鋼-鋁焊接結(jié)構(gòu)附座的焊接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述步驟I)的平整處理采用機(jī)械加工、銼刀或砂紙進(jìn)行，平整處理的表面平整度要求為:待焊表面的粗糙度要求達(dá)到Ra < 3.2 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述步驟I)中的釬料選用銀基釬料HL324。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述步驟I)、步驟5)中所述的表面清洗是采用丙酮或酒精進(jìn)行清洗。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述步驟3)中的釬劑選用QJ305A膏狀銀釬焊溶劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述步驟4)中的高頻感應(yīng)加熱溫度為650?670°C，目測(cè)焊料熔化并微量從焊縫溢出時(shí)，停止加熱。
【文檔編號(hào)】B23K28/02GK104439731SQ201410679585
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】劉紅偉, 樊建勛, 馬良超, 甄立玲, 馬冰, 石磊, 林勇, 董俊岐, 賀勇 申請(qǐng)人:中國(guó)兵器科學(xué)研究院寧波分院