[发明专利]一种铝/镁异种金属高效液相辅助固相扩散点焊的方法

说明书

本发明涉及铝/镁异种材料焊接技术领域，具体涉及一种铝/镁异种金属高效液相辅助固相扩散点焊的方法。本发明利用摩擦头对铝板和镁板摩擦产热，热量将两板之间的金属箔片熔化，熔化后得到的液态金属对接触面的氧化膜进行清洗；后续的摩擦头挤压将液态金属挤出，在保持铝板和镁板的紧密贴合过程中，清洗后的接触面发生原子扩散，形成扩散点焊连接。采用本发明提供的方法得到的焊接接头是固态扩散焊接头，且消除了焊点表面匙孔，显著提高了接头有效承载面积，提高了点焊接头的抗拉剪力，免去了复杂的机械设备和后续补焊程序。

技术领域

本发明涉及铝/镁异种材料焊接技术领域，具体涉及一种铝/镁异种金属高效液相辅助固相扩散点焊的方法。

背景技术

扩散焊是将两个待焊工件紧压在一起，并置于真空或保护气氛炉内加热，使两焊接表面微小的不平处产生微观塑性变形，达到紧密接触，在随后的加热保温过程中，原子间相互扩散而成冶金连接的焊接方法。焊接过程中被焊工件不被熔化，对于极易形成金属间化合物的异种金属焊接具有较大的优势。但是，该技术对待焊表面质量要求高，焊接时间较长，接头质量不稳定。

随着扩散焊工艺的发展，出现了瞬间液相扩散焊，具体是在待焊的表面间加一层有利于扩散的中间材料，该材料在加热保温过程中熔化，并形成少量的液相，液相中的低熔点元素向母材扩散，液相逐渐消失，形成冶金连接。该技术可降低对待焊表面的质量要求，相对减少焊接时间，提高接头质量的稳定性。但是，该方法仍然需要对工件整体加热，焊接时间仍然较长，且低熔点元素向母材扩散会导致被焊区熔点降低。

摩擦焊是一种固相焊接方法，在焊接过程中由于被焊材料不被熔化，焊缝热输入较低，焊缝中金属间化合物的量较少，对于铝/镁异种材料的焊接具有一定的优势。搅拌摩擦焊是一种新型的摩擦焊接方法，其保留了摩擦焊在焊接过程中被焊金属不熔化的特点，但是，在焊接过程中会留下搅拌针退出产生的退出匙孔，降低焊点的有效承载面积。

德国GKSS研究中心1999年发明了无匙孔搅拌摩擦点焊技术，该技术采用特殊设计的搅拌头，通过精确控制搅拌头各部分的相对运动，在搅拌针回撤时，通过轴肩的向下挤压将焊点金属回填到匙孔中，从而达到消除匙孔，提高接头承载力的目的。但是，无匙孔搅拌摩擦点焊方法对焊接设备的要求较高，需要采用专门设计的专机设备，焊接成本较高。

专利CN101837513A采用补焊方式来消除搅拌摩擦点焊接头表面的匙孔，从而增大点焊接头的承载面积，提高接头承载能力，但该方案需要在焊后采用消耗式搅拌针对匙孔进行补焊，增加了焊后处理工序。

有学者提出了搅拌摩擦胶接点焊方法，通过在焊前或者焊后对焊点进行化学胶接，从而在一定程度上增大接头的承载面积，提高承载能力。但是，化学胶与金属基材之间并没有发生冶金反应，相互之间的结合是通过物理吸附的方式进行的，因此，强度较低，难以满足实际需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝/镁异种金属高效液相辅助固相扩散点焊的方法。采用本发明提供的方法能够抑制铝/镁异种金属焊接界面形成大量金属间化合物，获得无匙孔点焊接头，显著提高接头的承载能力；并且，本发明提供的方法与传统扩散焊相比更绿色环保，焊接效率高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种铝/镁异种金属高效液相辅助固相扩散点焊的方法，包括以下步骤：

将铝板和镁板搭接在一起，在搭接的铝板和镁板之间设置一金属箔片，得到搭接结构；

在所述搭接结构的两侧各设置一个摩擦头，采用摩擦头对所述搭接结构的两侧进行接触摩擦，使所述金属箔片熔化为液态金属；

将搭接结构两侧的摩擦头沿搭接结构的厚度方向相互挤压，推动铝板和镁板夹紧，挤出液态金属，并保持铝板和镁板紧密贴合，形成扩散点焊连接。

优选地，所述铝板和镁板的搭接长度为20～50mm。