CN105048240B - 铝铜结构的旋转施压连接方法 - Google Patents

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Abstract

一种铝铜结构的旋转施压连接方法,通过对退火状态的铜片和经过表面刻槽的、处于时效硬化状态的铝件进行清洗处理后,然后用旋压头对置于铝件上的铜环外侧端部进行旋转施压,将铜环外侧压弯90°同时逐步减薄,与铝件外侧表面贴合并部分压入凹槽,使得铜片与铝件连接。本发明在不加热的情况下,能够快速高效、简便可靠、低成本的完成铝铜结构的连接。

Description

铝铜结构的旋转施压连接方法
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旋转施压连接方法。
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旋转施压连接方法,可以在不加热的条件下,能够快速高效、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片和经过表面刻槽的、处于时效硬化状态的铝件进行清洗处理后,然后用旋压头对置于铝件上的铜环外侧端部进行旋转施压,将铜环外侧压弯90°同时逐步减薄,与铝件外侧表面贴合并部分压入凹槽,使得铜片与铝件连接。
所述的表面刻槽,是指在铝件端部外侧弧面进行机加工,每间隔30°刻一凹槽,凹槽长度l=(2~3)×(D‐d)mm,宽度为0.45~0.55mm,深度0.08~0.10mm,共刻出12组凹槽。
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,同时在旋转施压连接时不易变形。
所述的铜片,是由退火状态的铜质薄板材,经过落料工序,加工获得的圆形薄片,该铜片外径d为铝件端部外径D的1.05~1.10倍,铜片厚度h=(0.2~0.3)×(D‐d)mm。
所述的清洗处理,是指采用化学腐蚀的方式去除铜片与铝件待连接表面的氧化层,优选采用NaOH碱溶液,将铜片与铝件的待连接表面,即铜片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。
所述的旋转施压,采用旋压头对置于铝件上的铜片外侧端部进行旋转施压,将铜片外侧压弯90°同时逐步减薄,与铝件外侧表面贴合并部分压入凹槽,压扁后铜层厚度H=0.3~0.5h,控制减薄率大于50%,完成铝铜结构的塑性连接。
技术效果
与现有技术相比,本发明在不加热的条件下完成了铝铜结构的连接,工序简便,可靠性好,成本相对较低。相对压力焊等焊接方式,工序流程简单,设备成本相对较低,由于连接部位铜片受拉应力,包裹住铝件,连接的可靠性更高;相对机械连接方式,连接部位占用空间小。
附图说明
图1为铜片与铝件相对位置示意图;
图2为连接完成后铜铝结构示意图;
图中:1为铜片、2为铝件、3为旋压头、4为凹槽。
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与图2所示,本实施例中,铜片与铝件材料分别为纯铜和纯铝,铝件直径D=60mm。本实施例具体步骤为:
1)准备铜片与铝件,由退火状态的铜质薄板材,经过落料工序,加工获得的圆形薄片。铜片外径d=63mm,厚度h=0.6mm。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,同时在旋转施压连接时不易变形。
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)铝件刻槽,在待连接的铝件端部外侧弧面进行机加工,每间隔30°刻一凹槽,凹槽长度l=6mm,宽度0.5mm,深度0.1mm,共刻出12组凹槽。
3)清洗处理,选用NaOH碱溶液,将铜片与铝件的待连接表面分别浸没其中3~5min,然后浸入酒精中清洗30s,采用化学腐蚀的方式去除铜片与铝件待连接表面的氧化层,为后续塑性连接做好准备。
4)旋转施压,采用旋压头对置于铝件上的铜片外侧端部进行旋转施压,将铜片外侧压弯90°同时逐步减薄,与铝件外侧表面贴合并部分压入凹槽,压扁后铜层厚度H=0.25mm,控制减薄率为58.3%,完成铝铜结构的塑性连接。
连接完成铝铜结构的表面平整,连接可靠。
实施例2
如图1与图2所示,本实施例中,铜片与铝件材料分别为纯铜和纯铝,铝件直径D=50mm。本实施例具体步骤为:
1)准备铜片与铝件,由退火状态的铜质薄板材,经过落料工序,加工获得的圆形薄片。铜片外径d=53mm,厚度h=0.6mm。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,同时在旋转施压连接时不易变形。
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)铝件刻槽,在待连接的铝件端部外侧弧面进行机加工,每间隔30°刻一凹槽,凹槽长度l=6mm,宽度0.5mm,深度0.1mm,共刻出12组凹槽。
3)清洗处理,选用NaOH碱溶液,将铜片与铝件的待连接表面分别浸没其中3~5min,然后浸入酒精中清洗30s,采用化学腐蚀的方式去除铜片与铝件待连接表面的氧化层,为后续塑性连接做好准备。
4)旋转施压,采用旋压头对置于铝件上的铜片外侧端部进行旋转施压,将铜片外侧压弯90°同时逐步减薄,与铝件外侧表面贴合并部分压入凹槽,压扁后铜层厚度H=0.25mm,控制减薄率为58.3%,完成铝铜结构的塑性连接。
连接完成铝铜结构的表面平整,连接可靠。
实施例3
如图1与图2所示,本实施例中,铜片与铝件材料分别为纯铜和纯铝,铝件直径D=60mm。本实施例具体步骤为:
1)准备铜片与铝件,由退火状态的铜质薄板材,经过落料工序,加工获得的圆形薄片。铜片外径d=63mm,厚度h=0.6mm。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,同时在旋转施压连接时不易变形。
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)铝件刻槽,在待连接的铝件端部外侧弧面进行机加工,每间隔30°刻一凹槽,凹槽长度l=6mm,宽度0.5mm,深度0.1mm,共刻出12组凹槽。
3)清洗处理,选用NaOH碱溶液,将铜片与铝件的待连接表面分别浸没其中3~5min,然后浸入酒精中清洗30s,采用化学腐蚀的方式去除铜片与铝件待连接表面的氧化层,为后续塑性连接做好准备。
4)旋转施压,采用旋压头对置于铝件上的铜片外侧端部进行旋转施压,将铜片外侧压弯90°同时逐步减薄,与铝件外侧表面贴合并部分压入凹槽,压扁后铜层厚度H=0.3mm,控制减薄率为50%,完成铝铜结构的塑性连接。
连接完成铝铜结构的表面平整,连接可靠。

Claims (7)

1.一种铝铜结构的旋转施压连接方法,其特征在于,通过对退火状态的铜片和经过表面刻槽的、处于时效硬化状态的铝件进行清洗处理后,然后用旋压头对置于铝件上的铜环外侧端部进行旋转施压,将铜环外侧压弯90°同时逐步减薄,与铝件外侧表面贴合并部分压入凹槽,使得铜片与铝件连接。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征是,所述的铜片,是由退火状态的铜质薄板材,经过落料工序,加工获得的圆形薄片。
3.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,同时在旋转施压连接时不易变形。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征是,所述的表面刻槽,是指在铝件的端部外侧弧面通过机加工得到若干凹槽。
5.根据权利要求1~4中任一所述的方法,其特征是,所述的铜片外径d为铝件的端部外径D的1.05~1.10倍,铜片厚度h=(0.2~0.3)×(D-d)mm。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征是,所述的表面刻槽,是指在铝件端部外侧弧面进行机加工,每间隔30°刻一凹槽,凹槽长度l=(2~3)×(D-d)mm,宽度为0.45~0.55mm,深度0.08~0.10mm,共刻出12组凹槽。
7.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片与铝件待连接表面的氧化层。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105489410B (zh) * 2015-11-17 2020-04-24 温州宏丰电工合金股份有限公司 铜-铝复合型材料、小型断路器线圈组件及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4331280A (en) * 1978-07-24 1982-05-25 Hitachi, Ltd. Method of jointing pipes by friction welding
US5230459A (en) * 1992-03-18 1993-07-27 Tosoh Smd, Inc. Method of bonding a sputter target-backing plate assembly assemblies produced thereby
CN1334168A (zh) * 2000-07-19 2002-02-06 中国科学院金属研究所 一种异金属接头的制造方法
CN101161395A (zh) * 2002-08-29 2008-04-16 日本轻金属株式会社 金属元件接合方法和散热元件的制造方法
CN102084167A (zh) * 2008-02-13 2011-06-01 汉高公司 高压连接系统及其制备方法
CN102085598A (zh) * 2009-12-03 2011-06-08 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 摩擦搅拌接合方法
CN102489866A (zh) * 2011-12-09 2012-06-13 山东中大电力设备有限公司 铜铝冷压焊接工艺

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4331280A (en) * 1978-07-24 1982-05-25 Hitachi, Ltd. Method of jointing pipes by friction welding
US5230459A (en) * 1992-03-18 1993-07-27 Tosoh Smd, Inc. Method of bonding a sputter target-backing plate assembly assemblies produced thereby
CN1334168A (zh) * 2000-07-19 2002-02-06 中国科学院金属研究所 一种异金属接头的制造方法
CN101161395A (zh) * 2002-08-29 2008-04-16 日本轻金属株式会社 金属元件接合方法和散热元件的制造方法
CN102084167A (zh) * 2008-02-13 2011-06-01 汉高公司 高压连接系统及其制备方法
CN102085598A (zh) * 2009-12-03 2011-06-08 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 摩擦搅拌接合方法
CN102489866A (zh) * 2011-12-09 2012-06-13 山东中大电力设备有限公司 铜铝冷压焊接工艺

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