[发明专利]铝-钢螺柱熔覆铜感应熔钎焊方法

说明书

技术领域

本发明属于在铝合金基体上焊接钢螺柱的焊接技术，特别是一种表面预先熔覆铜的钢螺柱在铝母材上的焊接方法。

背景技术

铝及铝合金因质量轻、塑性好、耐腐蚀性强等特点被广泛应用于各种加工制造领域，是目前应用最广的一种轻金属；而钢是一种最普通、最常用的黑色金属，在制造业中的主导地位至今无法撼动。因铝钢异种金属结构整体的轻质、高强及良好导热导电性能，除了已在航空制造等领域得到应用外，在民用汽车行业，更是得到了广泛关注，显示出良好的应用前景。增加铝材的使用量是汽车降低自重、减少排量、保护环境的重要途径，所以在汽车工业生产中，采用″钢+铝″双金属焊接结构成为汽车轻量化的首选方案，这必然涉及到铝和钢两种材料之间的连接。

钢铝异种金属的焊接作为焊接领域的一个难点问题虽然已经发展到一个成熟阶段，但是有效的焊接方法却将熔焊排除在了焊接方法之外，即便如此焊接成型好，焊缝强度大的焊接件的重现率仍然较低。将钢螺柱焊接至铝母材作为一种特殊的钢铝异种金属的焊接形式，主要采用熔钎焊的方法进行焊接，焊接存在的主要问题有：(1)由于钢的熔点比铝的熔点高，在焊接过程中，当铝完全熔化为液态时，钢仍处于固态，而且两者的密度相差很大，当钢完全熔化后，液态铝浮在钢水上面冷却结晶后焊缝成分不均匀，使得焊接接头的性能降低。目前，铝与钢很难用熔化焊直接焊接。(2)铝及其合金与钢焊接过程中，在铝母材表面形成难熔的Al₂O₃(熔点高达2073℃)氧化膜，这种氧化膜也可以存在于熔池表面，熔池温度越高，表面氧化膜越厚，氧化膜的存在阻碍液态金属的结合，容易使焊缝产生夹渣。(3)铝及其合金与钢的热导率、线膨胀系数相差很大，焊后焊接接头变形严重，并且有很大的残余应力存在，易产生裂纹。此外，铁在铝中的固溶度几乎为零(在225-600℃时，铁在铝中的固溶极限为0.01％-0.022％)，且铁与铝可以产生多种硬而脆的金属间化合物，如FeAl，FeAl₂，FeAl₃，Fe₂Al₅，Fe₂Al₇及Fe₄Al₁₃等，这些金属间化合物的存在，增加了焊接接头的脆性，降低了其塑性和韧性。目前将钢螺柱焊至铝母材的主要方法TIG/MIG电弧钎焊由于设备原因导致某些形状的焊接件焊接难于实施并且焊缝的质量也较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使钢螺柱与铝母材结合强度高的Al-钢螺柱感应熔钎焊方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种铝-钢螺柱预镀铜感应熔钎焊方法，包括以下步骤：

步骤1，将钢螺柱加工成平底无螺帽式样并对钢螺柱一端作为待熔覆端进行表面清洗；

步骤2，在钢螺柱清洗过的一端加陶瓷环，在陶瓷环中放入铜块和保护剂进行感应加热，使铜熔覆在钢螺柱端面，取下该陶瓷环；

步骤3，分别对铝母材表面和钎料进行化学清洗；

步骤4，将经步骤清洗过的铝母材表面及钎料分别用酒精清洗并吹干，在铝母材表面涂覆一层钎剂；

步骤5，将铝母材水平放置，将钢螺柱的镀铜端垂直放置在铝母材上并对其通过压力装置施加垂直向下的压力，之后在二者接触面上填充钎料和钎剂；

步骤6，在钢螺柱的镀铜端与铝母材的接触位置上再次放置陶瓷环，并在陶瓷环内填充钎料；

步骤7，将感应加热线圈套在钢螺柱焊接端，并对其加热，完成焊接。

本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)能够获得更好的焊缝质量；(2)操作简单，效率明显提高；(3)可实现中小直径的钢螺柱与铝母材的焊接，对板厚适用范围广。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是铝-钢螺柱预熔覆铜感应熔钎焊方法的流程图。

图2是铝-钢螺柱预熔覆铜感应熔钎焊方法的示意图。

具体实施方式

结合图1、图2，本发明铝-钢螺柱预镀铜感应熔钎焊方法，包括以下步骤：

步骤1，将钢螺柱3加工成平底无螺帽式样并对钢螺柱3一端作为待熔覆端进行表面清洗，即将钢螺柱3待熔覆端在砂纸上打磨除锈，并用丙酮擦拭除油。