專利名稱：一種無保護低溫焊接鋁基復合材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出一種無保護低溫焊接鋁基復合材料的方法。
鋁基復合材料由于具有高比強度、高比剛度、高比模量、高耐磨性及尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)點而受到人們的極大重視，目前已在航空航天、汽車工業(yè)等方面得到廣泛應(yīng)用，并愈來愈顯示出強大的生命力。近年來隨著對鋁基復合材料基礎(chǔ)及應(yīng)用研究的深入，其焊接工藝及技術(shù)在國內(nèi)外已開始引起重視，這是復合材料實用化必須解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。鋁基復合材料的焊接不僅要求基體于基體間要形成良好的冶金連接，而且要保證增強相與基體間良好的界面結(jié)合，不能發(fā)生過度的化學反應(yīng)。但是，由于鋁基復合材料的基體與增強相之間的物理、化學性能相差很大，因此焊接性很差，難以獲得理想的接頭性能，使得該種材料焊接工藝和焊接性的研究遠遠落后于其它方面的研究，成為其走向?qū)嵱没恼系K。目前，對鋁基復合材料的焊接所采用的方法和存在的缺點如以下幾種1.熔接(1)焊縫成形不良，易產(chǎn)生焊接缺陷；(2)增強相與基體的反應(yīng)，使得界面結(jié)合性能變差；(3)增強相在焊縫中偏析，造成焊縫力學性能的不均勻；(4)若鋁基復合材料中含有飽和蒸氣壓高的Zn和Mg，則存在揮發(fā)問題。2.擴散焊(1)鋁基復合材料表面的一層致密的氧化膜難于分解，影響原子擴散；(2)鋁基復合材料接觸面上存在增強相-----增強相直接接觸現(xiàn)象，在擴散焊條件下很難實現(xiàn)增強相之間的擴散連接。3.釬焊(1)鋁基復合材料表面的氧化膜嚴重影響釬料在母體上的潤濕與鋪展，成為鋁基復合材料釬焊的主要障礙之一；(2)許多釬料的熔點與鋁基復合材料的熔點相差不大，釬焊過程溫度難于控制，易發(fā)生母材的過燒熔蝕，給釬焊過程帶來很大困難；(3)鋁基復合材料表面的增強相嚴重阻礙釬料在母材上的潤濕和鋪展。4.摩擦焊整個焊接過程中母材不發(fā)生熔化，因此是一種焊接顆粒增強型復合材料的連接方法。但由于被連接表面附近需要發(fā)生較多的塑性變形，導致纖維的嚴重斷裂，因此這種方法焊接纖維增強型復合材料是不合適的。5.電阻焊在電阻焊過程中，容易使復合材料產(chǎn)生過熔、飛濺、纖維發(fā)生粘結(jié)、破碎并產(chǎn)生空洞，接頭強度受到影響。
本發(fā)明的目的針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種能夠高質(zhì)量地焊接各類鋁基復合材料的方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的采用不銹鋼絲或鎢絲刮磨涂有Zn-Al基焊料的工件表面，其作用類似于釬焊方法中采用釬劑去膜的作用。這種刮磨過程可以將附著在鋁基復合材料表面的氧化層破壞，同時熔化狀態(tài)的焊料滲入到母材中，其結(jié)果為部分氧化層將漂浮到熔化材料的表面。去除氧化膜的問題解決之后，Zn-Al焊料的分子滲入到鋁基復合材料中并與其形成一種新的化學結(jié)構(gòu)，加壓過程可以促進這種滲入過程的進行，其作用類似于擴散焊中的擴散過程。此外，通過磨擦可以促進表面氧化膜的去除，有利于提高焊接接頭的強度等性能指標。本發(fā)明的具體步驟是1.首先清理工件，將工件上的氧化膜，油膜等去掉；2.用丙烷對工件加熱至400℃-450℃；3.在工件焊接處涂焊料；4.用鋼絲再次刮工件；5.將兩個被焊工件對接、加熱、刮磨、給壓。
本發(fā)明具有的優(yōu)點1.不用助溶劑，不需氣體保護，也無助溶蒸發(fā)氣；2.高強度的接頭，接頭的抗切強度可達到原工件的90％；3.極小的變形率，由于焊接溫度僅為386℃左右，故鋁基復合材料母材的變形率和母材的缺陷率較傳統(tǒng)方法有極大降低；4.工藝簡單、成本低、實用性廣。
權(quán)利要求
1.一種無保護低溫焊接鋁基復合材料的方法，其特征在于按以下步驟實現(xiàn)①首先清理工件，將工件上的氧化膜、油膜等去掉，②用丙烷對工件加熱至400℃-450℃，③在工件焊接處涂焊料，④用鋼絲再次刮工件，⑤將兩個被焊工件對接、加熱、刮磨、給壓。
全文摘要
本發(fā)明提出一種無保護低溫焊接鋁基復合材料的方法,該方法采用不銹鋼鋼絲刮磨涂有Zn－Al基焊料的工件表面,將附著在鋁基復合材料表面的氧化層破壞,同時熔化狀態(tài)的焊料滲入到母材中,在加壓情況下,Zn－Al焊料的分子滲入到鋁基復合材料中。本發(fā)明不用助熔劑,不需保護氣,也無助溶蒸發(fā)氣,成本低,實用性廣,并且可提高熔接接頭的強度,接頭的抗切強度可達原工件的90%。
文檔編號B23K1/00GK1326836SQ0011776
公開日2001年12月19日 申請日期2000年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月3日
發(fā)明者呂世雄, 吳林, 戴明 申請人:哈爾濱工業(yè)大學