銅鋁端面的摩擦焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種摩擦焊接方法，特別涉及一種銅鋁端面的摩擦焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]摩擦焊接是指的在壓力作用下，通過待焊界面的摩擦使界面及其附近溫度升高，材料的變形抗力降低、塑性提高、界面的氧化膜破碎，伴隨著材料產(chǎn)生塑性變形與流動，通過界面的擴(kuò)散及再結(jié)晶冶金反應(yīng)而實現(xiàn)連結(jié)的固態(tài)焊接方法。此方法對于給定的材料，在足夠的摩擦壓力和足夠的運(yùn)動速條件下，被焊材料溫度不斷上升，伴隨摩擦過程的進(jìn)行，工件亦產(chǎn)生一定的變形量，從而實現(xiàn)材質(zhì)間的固相連接。
[0003]目前，傳統(tǒng)的摩擦焊通常采用機(jī)械式控制方法，在銅、鋁焊接面加工采用車平的方式然后再進(jìn)行摩擦焊接，這樣的方式由于對接觸面之間的結(jié)合面積受到端面面積的限制，在某些端面面積較小的接合作業(yè)中往往容易造成接合不牢固的后果(例如直徑較小的棒狀待接合物)，且，對接觸面的平整度也有較高要求。
[0004]有鑒于此，專利文件(公開號103831525A)公開了一種電器開關(guān)用鋁棒與銅環(huán)摩擦焊裝置及方法，通過在鋁棒的表面進(jìn)行預(yù)處理并通過在鋁棒上加工焊接花紋，焊接花紋在接合時起到一個類似于粘接材料的作用并且可以摩擦銅環(huán)上的接合部位以使得接合后銅和鋁相互更好的熔合。
[0005]但該方法存在有以下缺陷，一方面，焊接花紋所能產(chǎn)生的多余的接合面積是極為有限的，且，由于鋁材質(zhì)的物體上的花紋所增加的摩擦系數(shù)往往不穩(wěn)定的，使得加工中對壓力的控制更難以實現(xiàn)；另一方面，焊接花紋帶來的焊接面表面溝回在氧化后容易存在難以去除的氧化物，這些氧化物的存在會極大的危害接合強(qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的摩擦焊接方法摩擦系數(shù)不穩(wěn)定、接合面積較低且存在氧化物雜質(zhì)造成接合強(qiáng)度低的缺陷，提供一種摩擦系數(shù)更穩(wěn)定、接合強(qiáng)度更高的銅鋁端面的摩擦焊接方法。
[0007]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題:
[0008]一種銅鋁端面的摩擦焊接方法，其特點在于包括有以下步驟:
[0009]S1、在帶有銅端面或鋁端面的待焊接物的所述銅端面或所述鋁端面上，形成若干同心的圓環(huán)形或圓形的凸臺，所述凸臺的截面為下底與所述銅端面或所述鋁端面相接的梯形；
[0010]S2、除去所述凸臺的棱角部分；
[0011]S3、對所述銅端面或所述鋁端面進(jìn)行酸洗，除去表面氧化層；
[0012]S4、將所述銅端面或所述鋁端面摩擦焊接于另一帶有鋁端面或銅端面的待焊接物。
[0013]此處，通過在待焊接物的銅端面或鋁端面上設(shè)置凸臺，在摩擦焊接時，凸臺在高溫下變軟，梯形上底嵌入另一待焊接物并同時靠近下底的部分充當(dāng)粘接物。除去凸臺的棱角部分是防止拐角位置產(chǎn)生氣泡增強(qiáng)接合強(qiáng)度，并且使得量產(chǎn)時每一待焊接物的端面的摩擦系數(shù)更為穩(wěn)定，使得施加于摩擦焊接面的軸向壓力可控。
[0014]另外，酸洗在此處的定義為廣義，可以是硫酸、氫氟酸等酸溶液沖洗，也可以包括使用氫氧化鈉等堿水沖洗在內(nèi)。
[0015]較佳的，所述SI和所述S3之間還包括有Sll:
[0016]在另一帶有鋁端面或銅端面的待焊接物的鋁端面或銅端面上形成與所述凸臺的形狀相匹配的凹槽；
[0017]所述S2為:除去所述凸臺和所述凹槽的棱角部分。
[0018]此處，對應(yīng)凸臺增加凹槽可以進(jìn)一步增加相接觸的端面間的接觸面積。
[0019]較佳的，所述Sll為:在另一帶有鋁端面或銅端面的待焊接物的鋁端面或銅端面上形成與所述凸臺的形狀相匹配的凹槽，其中，所述凸臺和所述凹槽的腰部之間在拼合后留有間隙。
[0020]此處，對于車削等加工方式形成的凸臺和凹槽，若要求其形狀完全匹配，對車削等加工工藝的精度要求會很高，增加了加工成本。因此在凸臺和凹槽的梯形截面的腰部之間預(yù)留有間隙可以降低加工成本。
[0021]較佳的，所述S2為:通過拋光作業(yè)除去所述凸臺和所述凹槽的棱角部分。
[0022]較佳的，所述凸臺和所述凹槽通過車削形成。
[0023]較佳的，所述SI為在帶有鋁端面的待焊接物的所述鋁端面上，形成若干同心的圓環(huán)形或圓形的凸臺，所述凸臺的截面為下底與所述鋁端面相接的梯形；
[0024]所述Sll為:在帶有銅端面的另一待焊接物的銅端面上形成與所述凸臺的形狀相匹配的凹槽；
[0025]所述S4為:將所述鋁端面摩擦焊接于所述另一待焊接物導(dǎo)電所述銅端面。
[0026]此處，由于純銅是面心立方，滑移面多，其延展性要高于鋁，因此銅端面更宜作為接受沖擊的端面。
[0027]較佳的，所述S3和S4之間包括有S31:
[0028]在所述凸臺上墊設(shè)有一銅箔，所述銅箔的厚度大于所述間隙。
[0029]較佳的，所述S3和S4之間包括有S31:
[0030]在所述凸臺上設(shè)有一鍍銅層，所述鍍銅層的厚度大于所述間隙。
[0031]此處，在鋁端面上設(shè)置厚度大于間隙的銅箔或鍍銅層，可以在摩擦焊接時進(jìn)一步減少氣泡的產(chǎn)生。
[0032]較佳的，所述S4為:將所述鋁端面摩擦焊接于所述另一待焊接物導(dǎo)電所述銅端面時，對所述鋁端面和所述銅端面的結(jié)合處施加還原氣體氣流。
[0033]此處，由于摩擦焊接時通常要求在高溫環(huán)境下進(jìn)行以使得不同硬度的金屬接合物更好的接合，這樣一來，金屬被氧化的速率會增加。對此，一般可以采用惰性氣體保護(hù)的方式，但惰性氣體無法對已產(chǎn)生氧化的金屬還原。因此本發(fā)明采用還原氣體通過在摩擦焊接過程中持續(xù)噴射于接合部位，一旦金屬被氧化即會被還原為金屬。還原氣體可以采用氫氣等，氫氣與氧結(jié)合產(chǎn)生的水在高溫環(huán)境下為氣態(tài)且無污染。
[0034]較佳的，所述S2為:通過拋光作業(yè)使得所述凸臺和所述凹槽的棱角部分和凹陷部分分別形成平滑的凸弧面和凹弧面。
[0035]本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于:通過在銅端面和鋁端面上設(shè)置凸臺和凹槽相拼合，增加了接合面積；進(jìn)一步通過在摩擦焊接前和摩擦焊接時對銅端面和鋁端面進(jìn)行處理，減少了氧化物雜質(zhì)進(jìn)而提高了接合強(qiáng)度。
【附圖說明】
[0036]圖1為本發(fā)明實施例1的銅鋁端面的摩擦焊接方法的流程圖。
[0037]圖2為本發(fā)明實施例1?2的鋁端面的俯視圖。
[0038]圖3為本發(fā)明實施例1?2的鋁端面和銅端面接合的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖4為本發(fā)明實施例2的銅鋁端面的摩擦焊接方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0040]下面通過實施例的方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，但