CN101623793B - 铝基复合材料的电阻点焊方法 - Google Patents

铝基复合材料的电阻点焊方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101623793B
CN101623793B CN2009100657366A CN200910065736A CN101623793B CN 101623793 B CN101623793 B CN 101623793B CN 2009100657366 A CN2009100657366 A CN 2009100657366A CN 200910065736 A CN200910065736 A CN 200910065736A CN 101623793 B CN101623793 B CN 101623793B
Authority
CN
China
Prior art keywords
matrix composite
resistance spot
spot welding
aluminum matrix
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2009100657366A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101623793A (zh
Inventor
李杏瑞
牛济泰
汤文博
关绍康
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhengzhou University
Original Assignee
Zhengzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhengzhou University filed Critical Zhengzhou University
Priority to CN2009100657366A priority Critical patent/CN101623793B/zh
Publication of CN101623793A publication Critical patent/CN101623793A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101623793B publication Critical patent/CN101623793B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种铝基复合材料的电阻点焊新方法，在对铝基复合材料进行电阻点焊连接时，在电极和铝基复合材料之间添加一不锈钢片，在电极和铝基复合材料之间添加一不锈钢片进行电阻点焊连接时，其预压时间为0.4～1秒，维持时间为0.4～1.2秒，电极压力为2000～3500牛顿，焊接时间为0.1～0.3秒，焊接电流为1.2～1.8千安。本发明在对铝基复合材料进行电阻点焊连接时，在电极和复合材料之间增加一定厚度的不锈钢薄片，该焊接工艺简单，并且使接头区的增强相颗粒或晶须分布均匀，显著提高了电阻点焊接头的拉剪力，扩大焊机的适用范围，降低了对电阻点焊机设备的损伤。因此，本发明是一种有效的铝基复合材料电阻点焊新技术，具有重要的应用价值。

Description

铝基复合材料的电阻点焊方法
一、技术领域：
本发明涉及一种电阻点焊的方法，特别是涉及一种铝基复合材料的电阻点焊方法。
二、背景技术：
含有增强相(例如：碳化硅颗粒、三氧化二铝颗粒等)的铝基复合材料(例如：SiCp/Al)是目前应用最广、发展较快、价格便宜、能实现较大规模生产的一种金属基复合材料。目前，该铝基复合材料正在不断地取代传统的金属材料，应用在航空航天、化工、汽车工业、造船、电子封装和军事等对材料性能要求较高的工业领域，因此，该材料具有较大的应用前景。然而，由于铝基复合材料的基体与增强相之间的物理性能(如熔点、导热系数、膨胀系数)以及化学相容性相差较大，使其焊接要比单相均质材料复杂的多，要形成高强度的焊接接头比较困难。因此，该铝基复合材料的连接问题一直阻碍着该种材料的迅速发展，成为该材料走向实用化的严重障碍。
电阻点焊是一种主要用于薄板连接的焊接工艺，广泛应用于汽车制造、航空等工业部门。尽管近年来国内外技术研究人员相继提出了许多新型薄板连接技术，但电阻点焊凭借其生产率高、焊接质量稳定、成本低、易实现高速自动化生产等优点，决定其仍然是轿车车身装配和航天航空复杂薄件的主要连接制造工艺。另外，对于铝基复合材料采用电阻点焊技术而言，点焊过程加热时间短，能有效抑制增强相与基体间的界面反应，并且在压力作用下成型，接头组织更致密。因而，电阻点焊工艺适合用于铝基复合材料的连接，是一种很有前景的复合材料焊接工艺。
本发明人根据铝基复合材料的性能和电阻点焊工艺的特点，前期曾进行了SiCp/LY12复合材料的电阻点焊工艺研究，验证了电阻点焊制造工艺完全可以应用到含有增强相的铝基复合材料连接中(详见论文：袁森，李杏瑞.SiCp/LY12复合材料的电阻点焊工艺研究[J]，金属铸锻焊技术，2008，37(1)：49-51)。但是，在此工艺下形成的熔核平均直径较小，只有4.3mm，没有充分发挥材料的潜能；另外通过对焊接接头的微观分析，发现在焊接接头的熔核中心存在着严重的颗粒偏聚现象(参见附图5和6，由于增强相颗粒是脆性相，增强相颗粒偏聚会大大降低该区域的韧性)。为了进一步提高接头拉剪力，解决焊接接头熔核中心存在的增强相颗粒严重偏聚现象，改善铝基复合材料的接头性能，本发明人经过大量的实验研究，研制出一种解决上述问题的新技术。
三、发明内容：
本发明的技术方案是：
本发明提供一种铝基复合材料的电阻点焊方法：在对铝基复合材料进行电阻点焊连接时，在电极和铝基复合材料之间添加一不锈钢片，在电极和铝基复合材料之间放置一不锈钢片进行电阻点焊连接时，其预压时间为0.4～1秒，维持时间为0.4～1.2秒，电极压力为2000～3500牛顿，焊接时间为0.1～0.3秒，焊接电流为1.2～1.8千安。
根据上述的铝基复合材料的电阻点焊方法，所述铝基复合材料的基体为2A12(LY12)、2A11(LY11)、2A14(LY14)、6A02(LD2)、2A50(LD5)、2B50(LD6)和3A21(LF21)中的任一种；所述铝基复合材料的增强相为碳化硅颗粒、碳化硅晶须或三氧化二铝颗粒。
根据上述的铝基复合材料的电阻点焊方法，所述铝基复合材料的增强相颗粒平均粒径为5～15μm，增强相在铝基复合材料中所占的体积分数为8～22％。
根据上述的铝基复合材料的电阻点焊方法，所述铝基复合材料作为板材两边等厚，其厚度为0.7～1.5mm。
根据上述的铝基复合材料的电阻点焊方法，所述不锈钢片的材料成分为1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo3Ti、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni11Nb、1Cr17MoTi、0Cr25Ni20、1Cr18Ni12Mo3Ti和0Cr23Ni13中的任一种；所述不锈钢片的厚度为0.1～0.2mm。
根据上述的铝基复合材料的电阻点焊方法，所述在铝基复合材料电阻点焊过程中冷却水流量为3～6升/分。
根据上述的铝基复合材料的电阻点焊方法，所述电极材料为紫铜，电极直径为15～25mm，端部形状为球面电极、圆顶电极或平面电极。
根据上述的铝基复合材料的电阻点焊方法，所述铝基复合材料作为板材在电阻点焊开始前需将其表面和背面用砂纸仔细打磨，去除表面氧化膜，再用丙酮清理并风干；所用不锈钢片光滑平整并且在电阻点焊前用丙酮清洗干净并风干。
本发明的积极有益效果：
1、本发明在铝基复合材料电阻点焊现有技术的基础上，在电极和铝基复合材料板材之间放置一不锈钢薄片(参见附图1)，从而可以增加热输入，减少热散失，使点焊过程中热量更集中在接头区，形成的点焊熔核平均直径为5.3mm，改善了接头的成型，提高了接头的拉剪力，其拉剪力最高可达到1693牛顿。
2、本发明在电极和铝基复合材料之间添加一不锈钢片，进一步均匀了接头区的电极压力，使焊接后接头区的增强相颗粒的分布趋向均匀(参加附图2、3和4)。
3、本发明对含有增强相的铝基复合材料进行电阻点焊连接时，在电极和复合材料之间添加一定厚度的不锈钢薄片，增加焊接过程中的辅助产热，在电阻点焊机热容量有限的情况下通过此工艺的改进，使焊机可焊板材厚度增加，扩大焊机的适用范围，降低对电阻点焊机设备的损伤，且该焊接工艺简单。因此，该发明是一种有效的铝基复合材料电阻点焊新技术，具有重要的应用价值。
四、附图说明：
图1本发明铝基复合材料电阻点焊方法的电阻点焊示意图
图2采用本发明技术焊接的铝基复合材料电阻点焊焊缝全貌微观形态图
图3采用本发明技术焊接的铝基复合材料电阻点焊板材区微观形态图
图4采用本发明技术焊接的铝基复合材料电阻点焊熔核中心微观形态图
图5现有技术铝基复合材料电阻点焊焊缝颗粒密集区的微观形态图
图6现有技术铝基复合材料电阻点焊熔核中心的微观形态图
五、具体实施方式：
以下实施例仅为了进一步说明本发明，并不限制本发明的内容。
本发明采用铝基复合材料作为板材，该铝基复合材料的基体为2A12(LY12)、2A11(LY11)、2A14(LY14)、6A02(LD2)、2A50(LD5)、2B50(LD6)和3A21(LF21)中的任一种；所述铝基复合材料的增强相为碳化硅颗粒、碳化硅晶须或三氧化二铝颗粒，增强相颗粒平均粒径为5～15μm，增强相在铝基复合材料中所占的体积分数为8～22％。
本发明在铝基复合材料的电阻点焊的工艺过程中采用的点焊机为通用点焊机，点焊机电极的工作端面形状为球面电极、圆顶电极或平面电极。
在本发明铝基复合材料的电阻点焊工艺流程示意图(附图1)中：1为上电极，2为下电极，3为不锈钢片，4为铝基复合材料板材。
实施例一：一种铝基复合材料的电阻点焊方法
铝基复合材料的电阻点焊方法：
本发明所采用的铝基复合材料的基体为2A12(LY12)、增强相为碳化硅颗粒；铝基复合材料作为板材，两边等厚，在电阻点焊前先将其表面和背面用砂纸打磨，去除表面氧化膜，再用丙酮清理并风干；所用不锈钢片光滑平整并且在电阻点焊前用丙酮清洗干净并风干；对基体为2A12(LY12)、增强相为碳化硅颗粒的铝基复合材料进行电阻点焊焊接时，添加的不锈钢片的厚度为0.12mm(不锈钢片的材料成分为1Cr18Ni9Ti)，焊接的铝基复合材料板材厚度为1.0mm，预压时间为0.7秒，维持时间为0.8秒，电极压力为2500牛顿，焊接时间为0.2秒，焊接电流为1.46千安，在铝基复合材料电阻点焊过程中冷却水流量为3～6升/分。
在上述实施例中所用点焊机的工作端面形状为球面电极。
实施例二：与实施例一基本相同，不同之处在于：
在对铝基复合材料进行电阻点焊焊接时，添加的不锈钢片的厚度为0.1mm，焊接的铝基复合材料板材厚度为0.7mm，预压时间为0.4秒，维持时间为0.4秒，电极压力为2000牛顿，焊接时间为0.1秒，焊接电流为1.2千安。
实施例三：与实施例一基本相同，不同之处在于：
在对铝基复合材料进行电阻点焊焊接时，添加的不锈钢片的厚度为0.2mm，焊接的铝基复合材料板材厚度为1.5mm，预压时间为1秒，维持时间为1.2秒，电极压力为3500牛顿，焊接时间为0.3秒，焊接电流为1.8千安。
实施例四：与实施例一基本相同，不同之处在于：
所采用的铝基复合材料基体为2A12(LY12)、增强相为碳化硅晶须，在对铝基复合材料进行电阻点焊焊接时，添加的不锈钢片的厚度为0.11mm(不锈钢片的材料成分为1Cr18Ni9)，焊接的铝基复合材料母材厚度为0.9mm，预压时间为0.6秒，维持时间为0.7秒，电极压力为2300牛顿，焊接时间为0.2秒，焊接电流为1.35千安。
实施例五：与实施例一基本相同，不同之处在于：
所采用的铝基复合材料基体为2A12(LY12)、增强相为三氧化二铝颗粒，在对铝基复合材料进行电阻点焊焊接时，添加的不锈钢片的厚度为0.15mm(不锈钢片的材料成分为0Cr18Ni9)，焊接的铝基复合材料板材厚度为1.2mm，预压时间为0.9秒，维持时间为1.0秒，电极压力为3200牛顿，焊接时间为0.25秒，焊接电流为1.60千安。
实施例六：与实施例一基本相同，不同之处在于：
所采用的铝基复合材料基体为2A11(LY11)、增强相为碳化硅颗粒，在对铝基复合材料进行电阻点焊焊接时，添加的不锈钢片的厚度为0.13mm(不锈钢片的材料成分为1Cr18Ni12Mo3Ti)，焊接的铝基复合材料板材厚度为1.0mm，预压时间为0.8秒，维持时间为0.9秒，电极压力为2480牛顿，焊接时间为0.2秒，焊接电流为1.52千安。
实施例七：与实施例一基本相同，不同之处在于：
所采用的铝基复合材料基体为2A14(LY14)、增强相为碳化硅晶须，在对铝基复合材料进行电阻点焊焊接时，添加的不锈钢片的厚度为0.1mm(不锈钢片的材料成分为1Cr17MoTi)，焊接的铝基复合材料板材厚度为0.7mm，预压时间为0.4秒，维持时间为0.4秒，电极压力为2000牛顿，焊接时间为0.1秒，焊接电流为1.2千安。
实施例八：与实施例一基本相同，不同之处在于：
所采用的铝基复合材料基体为6A02(LD2)、增强相为碳化硅颗粒，在对铝基复合材料进行电阻点焊焊接时，添加的不锈钢片的厚度为0.2mm(不锈钢片的材料成分为Cr18Ni12Mo3Ti)，焊接的铝基复合材料母材厚度为1.5mm，预压时间为1秒，维持时间为1.2秒，电极压力为3400牛顿，焊接时间为0.3秒，焊接电流为1.8千安。
实施例九：与实施例一基本相同，不同之处在于：
所采用的铝基复合材料基体为2A50(LD5)、增强相为碳化硅颗粒，在对铝基复合材料进行电阻点焊焊接时，添加的不锈钢片的厚度为0.11mm(不锈钢片的材料成分为1Cr18Ni11Nb)，焊接的铝基复合材料母材厚度为0.9mm，预压时间为0.6秒，维持时间为0.7秒，电极压力为2600牛顿，焊接时间为0.2秒，焊接电流为1.35千安。
实施例十：与实施例一基本相同，不同之处在于：
所采用的铝基复合材料基体为2B50(LD6)、增强相为碳化硅颗粒，在对铝基复合材料进行电阻点焊焊接时，添加的不锈钢片的厚度为0.15mm(不锈钢片的材料成分为0Cr25Ni20)，焊接的铝基复合材料母材厚度为1.2mm，预压时间为0.9秒，维持时间为1.0秒，电极压力为3000牛顿，焊接时间为0.25秒，焊接电流为1.60千安。
实施例十一：与实施例一基本相同，不同之处在于：
所采用的铝基复合材料的基体为3A21(LF21)，不锈钢片的材料成分为0Cr23Ni13。
在上述实施例中所用点焊机的工作端面形状为圆顶电极。
实施例十二：与实施例二基本相同，不同之处在于：
所采用的铝基复合材料的基体为2A11(LY11)，不锈钢片的材料成分为1Cr18Ni9。
在上述实施例中所用点焊机的工作端面形状为平面电极。

Claims (8)

1.一种铝基复合材料的电阻点焊方法，其特征在于：在对铝基复合材料进行电阻点焊连接时，在电极和铝基复合材料之间添加一不锈钢片，在电极和铝基复合材料之间添加一不锈钢片进行电阻点焊连接时，其预压时间为0.4～1秒，维持时间为0.4～1.2秒，电极压力为2000～3500牛顿，焊接时间为0.1～0.3秒，焊接电流为1.2～1.8千安。
2.根据权利要求1所述的铝基复合材料的电阻点焊方法，其特征在于：所述铝基复合材料的基体为2A12、2A11、2A14、6A02、2A50、2B50和3A21中的任一种；所述铝基复合材料的增强相为碳化硅颗粒、碳化硅晶须或三氧化二铝颗粒。
3.根据权利要求2所述的铝基复合材料的电阻点焊方法，其特征在于：所述铝基复合材料的增强相颗粒平均粒径为5～15μm，增强相在铝基复合材料中所占的体积分数为8～22％。
4.根据权利要求1所述的铝基复合材料的电阻点焊方法，其特征在于：所述铝基复合材料作为板材两边等厚，其厚度为0.7～1.5mm。
5.根据权利要求1所述的铝基复合材料的电阻点焊方法，其特征在于：所述不锈钢片的材料成分为1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo3Ti、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni11Nb、1Cr17MoTi、0Cr25Ni20、1Cr18Ni12Mo3Ti和0Cr23Ni13中的任一种；所述不锈钢片的厚度为0.1～0.2mm。
6.根据权利要求1所述的铝基复合材料的电阻点焊方法，其特征在于：所述在铝基复合材料电阻点焊过程中冷却水流量为3～6升/分。
7.根据权利要求1所述的铝基复合材料的电阻点焊方法，其特征在于：所述电极材料为紫铜，电极直径为15mm～25mm，电极端部形状为球面电极、圆顶电极或平面电极。
8.根据权利要求1所述的铝基复合材料的电阻点焊方法，其特征在于：所述铝基复合材料作为板材在电阻点焊开始前将其表面和背面用砂纸打磨，去除表面氧化膜，再用丙酮清理并风干；所用不锈钢片光滑平整并且在电阻点焊前用丙酮清洗干净并风干。
CN2009100657366A 2009-08-11 2009-08-11 铝基复合材料的电阻点焊方法 Expired - Fee Related CN101623793B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009100657366A CN101623793B (zh) 2009-08-11 2009-08-11 铝基复合材料的电阻点焊方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009100657366A CN101623793B (zh) 2009-08-11 2009-08-11 铝基复合材料的电阻点焊方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101623793A CN101623793A (zh) 2010-01-13
CN101623793B true CN101623793B (zh) 2011-05-11

Family

ID=41519866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009100657366A Expired - Fee Related CN101623793B (zh) 2009-08-11 2009-08-11 铝基复合材料的电阻点焊方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101623793B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103692075A (zh) * 2013-11-28 2014-04-02 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 铝合金部件电阻点焊工艺
CN103978301A (zh) * 2014-05-13 2014-08-13 郑州大学 一种铝基复合材料的电阻点焊方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102658419A (zh) * 2012-05-18 2012-09-12 广东新昇电业科技股份有限公司 一种铝箔变压器出线铝排的焊接方法
CN102717178B (zh) * 2012-05-29 2014-06-04 武汉钢铁(集团)公司 一种用于抗拉强度800MPa级高铝汽车板的电阻点焊方法
KR101584495B1 (ko) 2013-03-29 2016-01-13 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 저항 스폿 용접 시스템
US10058949B2 (en) 2013-10-04 2018-08-28 GM Global Technology Operations LLC Resistance spot welding steel and aluminum workpieces using insertable cover
CN104607784A (zh) * 2013-11-04 2015-05-13 上海工程技术大学 以电阻点焊工艺进行钛合金和铝合金异种材料连接的方法
CN104625379A (zh) * 2014-12-10 2015-05-20 郑州大学 高体积分数增强相铝基复合材料的电阻点焊方法
CN107914056B (zh) * 2017-11-20 2020-08-11 苏州安洁科技股份有限公司 一种改善焊头平整度的焊接工艺
CN108098125B (zh) * 2017-12-27 2020-07-03 北京北冶功能材料有限公司 一种箔带材焊接方法
KR20210064275A (ko) * 2018-10-22 2021-06-02 아르코닉 테크놀로지스 엘엘씨 용접 가능한 알루미늄 시트 그리고 관련 방법 및 장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103692075A (zh) * 2013-11-28 2014-04-02 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 铝合金部件电阻点焊工艺
CN103692075B (zh) * 2013-11-28 2016-01-20 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 铝合金部件电阻点焊工艺
CN103978301A (zh) * 2014-05-13 2014-08-13 郑州大学 一种铝基复合材料的电阻点焊方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101623793A (zh) 2010-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101623793B (zh) 铝基复合材料的电阻点焊方法
CN101834077B (zh) 一种制造纯铜/铜铬合金复合触头材料的方法
CN105499833A (zh) 一种用于钎焊钨铜合金与铜或铜合金的高温钎焊材料及其钎焊方法
JP5698947B2 (ja) 電子機器用放熱板およびその製造方法
CN113182632B (zh) 一种采用高熵合金钎焊连接c/c复合材料的方法
CN102059449B (zh) 钨合金与钽合金的低温扩散焊接方法
CN101554686A (zh) 用于焊接硬质合金与钢的高熵合金钎料及制备方法
CN103978301B (zh) 一种铝基复合材料的电阻点焊方法
CN110919232B (zh) 一种金基高熵钎料
CN109454321B (zh) 一种钨/钢圆筒结构件的热等静压扩散连接方法
CN112296472B (zh) 一种石墨材料的钎焊方法
CN109797392B (zh) 一种铝合金表面改性烧结无铅低温银浆厚膜法
CN105965176B (zh) 用于钎焊钨铜合金与不锈钢的Ni基急冷钎料及钎焊工艺
KR20170096048A (ko) 열 교환기용 클래드 시트
CN111669939A (zh) 一种由复合金属材料制成的均热板
CN111644629B (zh) Ni-Cr-B-Si合金焊丝的制备方法
CN116532638A (zh) 一种具有钨骨架结构的钨铜复合材料微通道散热器及其制备方法
CN105618957A (zh) 用于W-Cu复合材料与不锈钢真空活性钎焊工艺的钎料及方法
CN113528884B (zh) 铜基中间层合金及其制备方法、陶瓷和无氧铜的复合连接件及其焊接方法
CN111843288B (zh) 一种高熔点Ti-Zr-Cu-Ni合金钎焊料
CN108262579A (zh) 韧化过渡的异种材料连接接头结构和制备方法
CN109465570B (zh) 一种Ti-Si高温钎料
CN110978665B (zh) 一种低熔点钎焊层抗开裂多层铝合金及其制备方法
CN114029571A (zh) 一种利用NiCu多孔合金中间层钎焊石墨与钛合金的方法
CN110369907B (zh) 一种用于高Nb-TiAl合金与氧化铝陶瓷连接的钎料及其连接方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110511

Termination date: 20110811