CN104985317B - 铝铜结构的塑性连接方法 - Google Patents

铝铜结构的塑性连接方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104985317B
CN104985317B CN201510319044.5A CN201510319044A CN104985317B CN 104985317 B CN104985317 B CN 104985317B CN 201510319044 A CN201510319044 A CN 201510319044A CN 104985317 B CN104985317 B CN 104985317B
Authority
CN
China
Prior art keywords
copper
aluminum component
aluminum
copper ring
ring
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.)
Active
Application number
CN201510319044.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104985317A (zh
Inventor
胡成亮
曾凡
赵震
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.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong 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 Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN201510319044.5A priority Critical patent/CN104985317B/zh
Publication of CN104985317A publication Critical patent/CN104985317A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104985317B publication Critical patent/CN104985317B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/02—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a press ; Diffusion bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/22—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
    • B23K20/233—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded without ferrous layer
    • B23K20/2333—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded without ferrous layer one layer being aluminium, magnesium or beryllium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/24—Preliminary treatment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)

Abstract

一种铝铜结构的塑性连接方法，通过对退火状态的铜环和经过表面粗糙化处理的、处于时效硬化状态的铝件进行清洗处理后，采用平模压头对置于铝件上的铜环进行压扁，藉由控制铜环减薄率为50％～70％，压扁后铜环向内向外扩张变形以与铝件粗糙表面发生连接，从而实现铝铜结构的塑性连接。本发明在不加热的条件下，采用塑性连接的方式能够快速高效、简便可靠、低成本的完成铝铜结构的连接。

Description

铝铜结构的塑性连接方法
技术领域
本发明涉及的是一种金属处理领域的技术，具体是一种铝铜结构的塑性连接方法。
背景技术
铝和铜都是导电性能优良的金属材料，在电力、制冷、航空航天等领域都有广泛的应用。但铜的价格高，资源更稀缺，在零部件处于特定工作条件与性能需求的情况下，采用铝铜连接的复合结构不但能降低构件成本，还能发挥各自的性能优势。
现有的铝铜连接方法主要有焊接与机械连接两大类。由于铝、铜属于异种金属，难以采用熔焊方式，目前可行的技术方案是采用摩擦焊、爆炸焊等压力焊连接方式，但这类方案设备投资较大、工艺复杂，其成本和生产效率都较低，梅云辉等发明了一种铜‐铝异种金属快速连接方法(中国专利文献号CN103567619A，公开(公告)日2014.02.12，“铜‐铝异种金属快速连接方法”)，在金属铜表面涂上一层50μm‐90μm的纳米银焊膏，预热后利用点焊设备实现异种金属的快速连接，效率高，成本低，且连接界面好，力学性能好，但纳米银焊膏层制备成本较高，不宜用于大批量市场化生产；机械连接方式主要有铆接和螺纹连接，但这种连接方式连接部位占用空间较大，不利于后续组件装配。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN201732875U，公开(公告)日2011.02.02，公开了一种铜铝接线端子，包括一端管状、另一端扁平状的铝制本体，扁平端还设有连接通孔，该铝制本体的扁平端由管状压扁成型构成，且铝制本体的整个内壁、包括扁平端内部均覆盖结合有铜片层。该技术主要通过热挤压方式实现铝铜的固相结合，加热过程铝铜易氧化，氧化层会降低连接性能；由于铝铜熔点低，加热温度需要严格控制，然而实际中对于小尺寸的铝铜件散热特别快，增加了固相结合连接工艺的实施难度。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种铝铜结构的塑性连接方法，可以在不加热的条件下，快速高效、简便可靠、低成本的完成铝铜结构的连接。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明通过对退火状态的铜环和经过表面粗糙化处理的、处于时效硬化状态的铝件进行清洗处理后，采用平模压头对置于铝件上的铜环进行压扁，藉由控制铜环减薄率为50％～70％，压扁后铜环向内向外扩张变形以与铝件粗糙表面发生连接，从而实现铝铜结构的塑性连接。
所述的铜环，是由退火状态的铜质薄板材，经过冲孔落料工序，加工获得的环状的薄片，铜环内径d1、外径d2及厚度h，可以根据与铝件连接表面积S与外径D，以及连接后铜片层厚度H计算确定，具体地，h＝(2～3.33)H，d1＝(0.45～0.55)D，
所述的时效硬化状态的铝件，是指铝件完成加工后，进行时效处理，提高其强度，满足实际使用要求，同时在压扁连接时不易变形。
所述的表面粗糙化处理，是指在待连接的铝件表面进行打毛处理，处理后表面粗糙度Ra在3.2或以上。
所述的清洗处理，是指采用化学腐蚀的方式去除铜环与铝件待连接表面的氧化层，优选采用NaOH碱溶液，将铜环与铝件的待连接表面，即铜环的下表面和铝件的上表面分别浸没其中3～5min，然后浸入酒精中清洗30s，为后续塑性连接做好准备。
所述的压扁，采用平模压头对置于铝件上的铜环进行压扁，减薄率控制在50％～70％，压扁后铜环向内向外扩张变形以与铝件粗糙表面发生连接。
技术效果
与现有技术相比，本发明在不加热的条件下，采用塑性连接的方式完成铝铜结构的连接，快速简便，可靠性好，便于大批量流水化生产。相对压力焊等焊接方式，工序流程简单，设备成本相对较低；相对机械连接方式，连接部位占用空间小。
附图说明
图1为铜环与铝件相对位置示意图；
图2为塑性连接方式示意图；
图中：1为铝片、2为铜环、3为沉孔、4为压头。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例中，铜环与铝件材料分别为纯铜和纯铝，铝件中心设有1个Φ4×1mm的沉孔便于后续装配，铝件直径D＝60mm，厚度2.5mm，待连接表面面积S＝1320mm2。本实施例步骤如下：
1)准备铜环与铝件，由退火状态的铜质薄板材，经过冲孔落料工序，加工获得的环状的薄片，铜环外径内径d1＝30mm，，铜环厚度h＝0.6mm，预计减薄率58.3％，d2计算得出为40mm。铝材加工完成得到铝件后，进行时效处理，提高其强度，满足实际使用要求，同时在压扁连接时不易变形。
所述的时效处理采用但不限于：对铝件进行固溶处理并淬火后在常温或加热环境下完成时效。
2)表面粗糙化处理，是指在待连接的铝件表面进行打毛处理，处理后表面粗糙度Ra在3.2。
3)清洗处理，将铜环与铝件的待连接表面，即铜环的下表面和铝件的上表面分别浸没其中3～5min，然后浸入酒精中清洗30s，去除铜环与铝件待连接表面的氧化层，为后续塑性连接做好准备。
4)压扁，采用平模压头对置于铝件上的铜环进行压扁，使铜环厚度减薄至H＝0.25mm减薄率控制在58.3％，压扁后铜环向内向外扩张变形以与铝件粗糙表面发生连接。
塑性连接完成铝铜结构的表面平整，连接可靠。
实施例2
如图1和图2所示，本实施例中，铜环与铝件材料分别为纯铜和纯铝，铝件中心设有1个Φ4×1mm的沉孔便于后续装配，铝件直径D＝70mm，厚度2.5mm，待连接表面面积S＝1507mm2。本实施例步骤如下：
1)准备铜环与铝件，由退火状态的铜质薄板材，经过冲孔落料工序，加工获得的环状的薄片，铜环外径内径d1＝35mm，，铜环厚度h＝0.6mm，预计减薄率58.3％，d2计算得出为45mm。铝材加工完成得到铝件后，进行时效处理，提高其强度，满足实际使用要求，同时在压扁连接时不易变形。
所述的时效处理采用但不限于：对铝件进行固溶处理并淬火后在常温或加热环境下完成时效。
2)表面粗糙化处理，是指在待连接的铝件表面进行打毛处理，处理后表面粗糙度Ra在3.2。
3)清洗处理，将铜环与铝件的待连接表面，即铜环的下表面和铝件的上表面分别浸没其中3～5min，然后浸入酒精中清洗30s，去除铜环与铝件待连接表面的氧化层，为后续塑性连接做好准备。
4)压扁，采用平模压头对置于铝件上的铜环进行压扁，使铜环厚度减薄至H＝0.25mm减薄率控制在58.3％，压扁后铜环向内向外扩张变形以与铝件粗糙表面发生连接。
塑性连接完成铝铜结构的表面平整，连接可靠。
实施例3
如图1和图2所示，本实施例中，铜环与铝件材料分别为纯铜和纯铝，铝件中心设有1个Φ4×1mm的沉孔便于后续装配，铝件直径D＝60mm，厚度2.5mm，待连接表面面积S＝1357mm2。本实施例步骤如下：
1)准备铜环与铝件，由退火状态的铜质薄板材，经过冲孔落料工序，加工获得的环状的薄片，铜环外径内径d1＝30mm，，铜环厚度h＝0.6mm，预计减薄率50％，d2计算得出为42mm。铝材加工完成得到铝件后，进行时效处理，提高其强度，满足实际使用要求，同时在压扁连接时不易变形。
所述的时效处理采用但不限于：对铝件进行固溶处理并淬火后在常温或加热环境下完成时效。
2)表面粗糙化处理，是指在待连接的铝件表面进行打毛处理，处理后表面粗糙度Ra在3.2。
3)清洗处理，将铜环与铝件的待连接表面，即铜环的下表面和铝件的上表面分别浸没其中3～5min，然后浸入酒精中清洗30s，去除铜环与铝件待连接表面的氧化层，为后续塑性连接做好准备。
4)压扁，采用平模压头对置于铝件上的铜环进行压扁，使铜环厚度减薄至H＝0.3mm减薄率控制在50％，压扁后铜环向内向外扩张变形以与铝件粗糙表面发生连接。
塑性连接完成铝铜结构的表面平整，连接可靠。

Claims (4)

1.一种铝铜结构的塑性连接方法，其特征在于，通过对退火状态的铜环和经过表面粗糙化处理的、处于时效硬化状态的铝件进行清洗处理后，采用平模压头对置于铝件上的铜环进行压扁，藉由控制铜环减薄率为50％～70％，压扁后铜环向内向外扩张变形以与铝件粗糙表面发生连接，从而实现铝铜结构的塑性连接；
所述的铜环，是由退火状态的铜质薄板材，经过冲孔落料工序，加工获得的环状的薄片，铜环内径d1、外径d2及厚度h满足：h＝(2～3.33)H，d1＝(0.45～0.55)D，其中：S为与铝件连接表面积，D为铝件外径，H为连接后铜片层厚度；
所述的表面粗糙化处理，是指在待连接的铝件表面进行打毛处理，处理后表面粗糙度Ra在3.2以上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的时效硬化状态的铝件，是指铝件完成加工后，进行时效处理，提高其强度，满足实际使用要求，同时在压扁连接不易变形。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的清洗处理，是指采用化学腐蚀的方式去除铜环与铝件待连接表面的氧化层。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征是，所述的清洗处理，采用NaOH碱溶液，将铜环与铝件的待连接表面，即铜环的下表面和铝件的上表面分别浸没其中3～5min，然后浸入酒精中清洗30s。
CN201510319044.5A 2015-06-11 2015-06-11 铝铜结构的塑性连接方法 Active CN104985317B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510319044.5A CN104985317B (zh) 2015-06-11 2015-06-11 铝铜结构的塑性连接方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510319044.5A CN104985317B (zh) 2015-06-11 2015-06-11 铝铜结构的塑性连接方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104985317A CN104985317A (zh) 2015-10-21
CN104985317B true CN104985317B (zh) 2017-05-24

Family

ID=54297272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510319044.5A Active CN104985317B (zh) 2015-06-11 2015-06-11 铝铜结构的塑性连接方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104985317B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101299395A (zh) * 2008-03-26 2008-11-05 英博白云电气技术（扬州）有限公司 电抗器线圈引线的制造方法
CN202623400U (zh) * 2012-04-17 2012-12-26 红光电气集团有限公司 一种铜铝对合预轧板带

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1008242B (zh) * 1988-04-14 1990-06-06 航天部第七○三研究所 电冰箱蒸发器用铜-铝管冷压焊工艺
US5792375A (en) * 1997-02-28 1998-08-11 International Business Machines Corporation Method for bonding copper-containing surfaces together
JP2000202520A (ja) * 1999-01-06 2000-07-25 Am Technology:Kk アルミニウムを被覆したパイプの製造方法
CN102489866B (zh) * 2011-12-09 2015-04-15 山东中大电力设备有限公司 铜铝冷压焊接工艺

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101299395A (zh) * 2008-03-26 2008-11-05 英博白云电气技术（扬州）有限公司 电抗器线圈引线的制造方法
CN202623400U (zh) * 2012-04-17 2012-12-26 红光电气集团有限公司 一种铜铝对合预轧板带

Also Published As

Publication number Publication date
CN104985317A (zh) 2015-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102672062B (zh) 激光加热无铆钉铆接装置
CN107626835B (zh) 一种轻量化板材的整体式凹模摩擦无铆连接方法
CN201098710Y (zh) 金属板材冲压装置
CN104545487A (zh) 电磁内锅的加工方法
CN104148438B (zh) 一种金属层状复合材料多头套管拉拔复合制备方法
CN104138923A (zh) 一种双金属层状复合线材拉拔成形方法
CN103982711A (zh) 耐腐蚀铝合金复合管及其加工方法
CN104985317B (zh) 铝铜结构的塑性连接方法
CN107913930A (zh) 一种针对难变形金属板材的自阻加热冲压成形方法
CN203674514U (zh) 一种软连接铜排
CN105048240B (zh) 铝铜结构的旋转施压连接方法
CN204997203U (zh) 热压机焊头改良
CN105170810A (zh) 手机金属框与中板压铆覆合结构及工艺
CN103801906A (zh) 铜铝复合板的加工方法
CN204087068U (zh) 电脑用散热器连接结构
CN103330474A (zh) 一种导磁锅具及其制作工艺方法
CN103451686A (zh) 不锈钢阴极板导电梁
CN2783249Y (zh) 一种铝钢复合型材
CN109013821B (zh) 一种金属板材电磁成形装置及方法
CN205165600U (zh) 手机金属框与中板压铆覆合结构
CN207463887U (zh) 一种角钢制弯工作台
CN106113487A (zh) 塑料板或塑料薄膜涡流脉冲焊接机构
CN102538552B (zh) 一种集束型膜材料高散热结构及其制造方法
CN106419717B (zh) 加热座圈及其制备方法
CN210498778U (zh) 一种快速成型铜镍复合片制造设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant