CN107775182A - 防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法及其结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法及其结构，包括如下步骤：在第一金属部件中预制一个带有限位功能的连接孔；加工一个与连接孔相匹配的第二金属部件，并将第二金属部件镶嵌入连接孔中；第二金属部件的电极电位高于第一金属部件的电极电位；启动搅拌摩擦焊机，将旋转中的搅拌摩擦焊机搅拌头插入第二金属部件中，并停留设定时间，利用搅拌针高速旋转时产生的热量以及剧烈的塑性变形效果，保证第二金属部件与第一金属部件实现冶金结合。本发明制备的螺孔结构能够避免镁合金材料与钢制紧固件直接接触，缩小材料与紧固件之间的电位差，有效防止镁合金在连接时与钢制紧固件产生电偶腐蚀。本发明具有操作方便、质量稳定等特点。

Description

防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法及其结构
技术领域
本发明涉及镁合金结构件的连接技术，具体地，涉及一种防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法及其结构。
背景技术
镁合金由于具有密度低，比强度和比刚度高，切削加工性能良好，易于回收利用等优点，在急需减轻重量的交通运输和航天航空等领域具有很大的应用潜力。但是，由于镁具有较高的化学活性，其电极电位较低(-2.37v)，而且镁表面形成的氧化镁薄膜比较疏松，不能起到很好的腐蚀防护作用。当与其他金属接触时，往往作为阳极而发生电偶腐蚀。
在实际应用时，镁构件往往需要通过紧固件(例如螺纹连接)进行固定。在这种情况下，钢制紧固件与镁部件之间将不可避免的直接接触。由于钢与镁两者之间的电位差较大，容易在接触部位产生电偶腐蚀，造成连接接头的松动和失效，从而为构件的安全使用带来一定的风险。因此，如何降低由于电偶腐蚀造成的异种金属间连接强度低的风险，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
目前主要采用单独或者组合使用表面处理、添加隔离垫或者在铸造过程中通过冶金结合实现隔离等方法来解决上述问题，其根本思路就是避免镁合金与钢制件之间的直接接触。如授权公告号为CN204801153U，名称为一种钢制零件和镁合金零件间的防腐蚀结构的专利、授权公告号为CN201461703U，名称为防止螺纹紧固接触腐蚀的紧固装置的专利、授权公告号CN201666431U，名称为异种金属防腐组件的专利。而在申请号为200710161317.3，名称为使用现场浇铸的隔离器获得的改进的镁部件电偶腐蚀保护的专利中则提出了在浇铸的过程中，直接将镁或镁合金部件浇铸在预制的电偶腐蚀隔离器的适当位置处的解决思路，隔离器与镁部件之间的结合为冶金结合，从而实现对镁合金电偶腐蚀的保护。
采用表面处理的方法不仅会产生环境污染等问题，而且由于表面处理的膜层厚度薄，对镁部件保护的效果有限。而添加隔离垫只是一种物理的隔离，难免存在隔离不充分，隔离垫由于受到较大压力变形、老化等问题。虽然在浇注过程直接通过冶金结合形成隔离，但使得铸造工艺更为复杂，在一定程度上增加了制造成本。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法及其结构。本发明在镁合金与钢制紧固件之间镶套一层铝合金，避免镁合金材料与钢制紧固件的直接接触，缩小材料与紧固件之间的电位差，从而改善电偶腐蚀。
根据本发明提供的防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：在第一金属部件中预制一个带有限位功能的连接孔；
步骤S2：加工一个与所述连接孔相匹配的第二金属部件，并将第二金属部件镶嵌入连接孔中；第二金属部件的电极电位高于第一金属部件的电极电位；
步骤S3：启动搅拌摩擦焊机，将旋转中的搅拌摩擦焊机搅拌头插入第二金属部件中，并停留设定时间，以保证第二金属部件与第一金属部件实现冶金结合；
步骤S4：提起搅拌头，搅拌头上的搅拌针退出而留下的匙孔作为紧固件穿过的紧固孔。优选地，所述连接孔的直径大于紧固件和搅拌针的直径；
所述连接孔的直径与搅拌针的直径差小于等于5mm。
优选地，所述连接孔的两侧增加圆形或方形的凸台，以实现连接孔的限位功能。
优选地，所述搅拌针为带螺纹的圆柱形搅拌针，其高度小于第一金属部件中所要紧固部位的厚度；
加工时搅拌针的旋转速度为600-2200rpm；搅拌针插入第二金属部件的速度为5-20mm/min，停留时间为10-30s，轴肩下压量为0.2-0.5mm，搅拌头与焊机主轴之间的倾角为0°。
优选地，所述紧固孔用于通过以下两种方式实现连接：
将所述紧固孔加工成通孔，螺栓穿过紧固孔后在第一金属部件两侧用螺母进行连接；
将所述紧固孔内攻螺纹，形成螺栓安装孔，从而实现连接。
优选地，所述第一金属部件采用镁合金制成；
所述第二金属部件采用铝合金制成。
本发明提供的防止电偶腐蚀的螺孔结构，采用所述的防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法制成。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明制备的螺孔结构能够避免镁合金材料与钢制紧固件的直接接触，缩小材料与紧固件之间的电位差，有效防止镁合金在连接时与钢制紧固件产生电偶腐蚀，具有操作方便、质量稳定、效果明显、效率高等特点；
2、本发明制备的螺孔结构腐蚀失重试验证明，经镶套铝合金后，腐蚀性能有所改善。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明中防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法的示意图，其中1为搅拌头，2为搅拌针，3为第一金属部件，4为第二金属部件；
图2所示为本发明实施例1所得镁合金部件的宏观形貌以及螺栓连接简易图；(a)为试样的宏观形貌；(b)为螺栓连接俯视图；(c)为螺栓连接主视图；
图3为本发明中制成的镁合金部件的上表面和横截面低倍放大图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
在本实施例中，本发明提供的防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1，镁合金材料中需要进行连接的位置厚度为8mm，首先预制一个直径为的圆孔，同时，在圆孔两侧分别加工的半圆的限位孔；
步骤S2，加工一个与圆孔以及限位孔尺寸配合的铝块，并将铝块镶嵌入镁合金中；
步骤S3，启动搅拌摩擦焊机，以一定的速度将旋转中的搅拌头插入铝块中，并停留一段时间，以保证铝合金与镁合金实现冶金结合；所用搅拌针为带螺纹的圆柱形搅拌针，搅拌针直径为长度为7.5mm。加工时采用的旋转速度为1000rpm，搅拌头插入铝块的速度为5mm/min，停留时间为30s，轴肩下压量为0.3mm。搅拌头与焊机主轴之间的倾角为0°。
步骤S4，提起搅拌头，将由于搅拌针退出而留下的匙孔用钻头打通，则可作为紧固件穿过的螺丝孔，对镁合金部件进行连接。
实施例2
在本实施例中，本发明提供的防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤S1，镁合金材料中需要进行连接的位置厚度为10mm，首先预制一个直径为的圆孔，同时，在圆孔两侧分别加工2×5mm的方形限位孔；
步骤S2，加工一个与圆孔以及限位孔尺寸配合的铝块，并将铝块镶嵌入镁合金中；
步骤S3，启动搅拌摩擦焊机，以一定的速度将旋转中的搅拌头插入铝块中，并停留一段时间，以保证铝合金与镁合金实现冶金结合；所用搅拌针为带螺纹的圆柱形搅拌针，搅拌针直径为长度为8.0mm。加工时采用的旋转速度为2200rpm，搅拌头插入铝块的速度为20mm/min，停留时间为10s，轴肩下压量为0.2mm。搅拌头与焊机主轴之间的倾角为0°。
步骤S4，提起搅拌头，将由于搅拌针退出而留下的紧固孔进行攻内螺纹，直接进行螺纹连接。
实施例3
在本实施例中，本发明提供的防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤S1，镁合金材料中需要进行连接的位置厚度为6mm，首先预制一个直径为的圆孔，同时，在圆孔两侧分别加工的半圆的限位孔；；
步骤S2，加工一个与圆孔以及限位孔尺寸配合的铝块，并将铝块镶嵌入镁合金中；
步骤S3，启动搅拌摩擦焊机，以一定的速度将旋转中的搅拌头插入铝块中，并停留一段时间，以保证铝合金与镁合金实现冶金结合；所用搅拌针为带螺纹的圆柱形搅拌针，搅拌针直径为长度为5.5mm。加工时采用的旋转速度为600rpm，搅拌头插入铝块的速度为10mm/min，停留时间为20s，轴肩下压量为0.5mm。搅拌头与焊机主轴之间的倾角为0°。
步骤S4，提起搅拌头，将由于搅拌针退出而留下的匙孔用钻头打通，则可作为紧固件穿过的螺丝孔，对镁合金部件进行连接。
对本发明制造出的镁合金部件腐蚀失重试验，结果如下：
试样/时间 失重百分比ΔT1(％)，24h) 失重百分比ΔT2(％)，48h) 失重百分比ΔT2(％)，72h)
未镶套铝合金 2.64 4.95 6.03
镶套铝合金 0.96 1.88 2.56
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：在第一金属部件中预制一个带有限位功能的连接孔；
步骤S2：加工一个与所述连接孔相匹配的第二金属部件，并将第二金属部件镶嵌入连接孔中；第二金属部件的电极电位高于第一金属部件的电极电位；
步骤S3：启动搅拌摩擦焊机，将旋转中的搅拌摩擦焊机搅拌头插入第二金属部件中，并停留设定时间，以保证第二金属部件与第一金属部件实现冶金结合；
步骤S4：提起搅拌头，搅拌头上的搅拌针退出而留下的匙孔作为紧固孔。
2.根据权利要求1所述的防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法，其特征在于，所述连接孔的直径大于紧固件和搅拌针的直径；
所述连接孔的直径与搅拌针的直径差小于等于5mm。
3.根据权利要求1所述的防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法，其特征在于，所述连接孔的两侧增加圆形或方形的凸台，以实现连接孔的限位功能。
4.根据权利要求1所述的防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法，其特征在于，所述搅拌针为带螺纹的圆柱形搅拌针，所述搅拌针的高度小于第一金属部件中所要紧固部位的厚度；
加工时搅拌头的旋转速度为600-2200rpm；搅拌针插入第二金属部件的速度为5-20mm/min，停留时间为10-30s，轴肩下压量为0.2-0.5mm，搅拌头与焊机主轴之间的倾角为0°。
5.根据权利要求1所述的防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法，其特征在于，所述紧固孔可以通过以下两种方式实现连接：
将所述紧固孔加工成通孔，螺栓穿过紧固孔后在第一金属部件两侧用螺母进行连接；
将所述紧固孔内攻螺纹，形成螺栓安装孔，从而实现连接。
6.根据权利要求1所述的防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法，其特征在于，所述第一金属部件采用镁合金制成；
所述第二金属部件采用铝合金制成。
7.一种防止电偶腐蚀的螺孔结构，其特征在于，采用权利要求1至6任一项所述的防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法制成。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110338628A (zh) * 2018-04-02 2019-10-18 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 内锅以及烹饪器具
CN110338629A (zh) * 2018-04-02 2019-10-18 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 内锅以及烹饪器具
CN110666464A (zh) * 2019-10-30 2020-01-10 辽宁忠旺铝合金精深加工有限公司 一种薄壁电机壳的搅拌摩擦焊焊接工艺
CN111867778A (zh) * 2018-05-09 2020-10-30 川崎重工业株式会社 摩擦接合装置及其运转方法
CN113547193A (zh) * 2021-08-06 2021-10-26 贵州电网有限责任公司 一种耐候钢型材固态焊接方法及装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101285495A (zh) * 2007-04-10 2008-10-15 三井金属矿业株式会社 镁合金构件的紧固连结结构
CN201265585Y (zh) * 2007-06-11 2009-07-01 福特环球技术公司 具有减少两个夹持部件接头蠕变变形和腐蚀的衬套的系统
CN101780749A (zh) * 2009-09-14 2010-07-21 刘绍东 保护镁合金轮毂的凸台齿形垫及其加工工艺
JP2013160298A (ja) * 2012-02-03 2013-08-19 Toyota Motor Corp 金属部品とボルトの締結構造とこれを加工する方法
CN103909342A (zh) * 2014-03-26 2014-07-09 上海交通大学 两片式轮毂的连接方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101285495A (zh) * 2007-04-10 2008-10-15 三井金属矿业株式会社 镁合金构件的紧固连结结构
CN201265585Y (zh) * 2007-06-11 2009-07-01 福特环球技术公司 具有减少两个夹持部件接头蠕变变形和腐蚀的衬套的系统
CN101780749A (zh) * 2009-09-14 2010-07-21 刘绍东 保护镁合金轮毂的凸台齿形垫及其加工工艺
JP2013160298A (ja) * 2012-02-03 2013-08-19 Toyota Motor Corp 金属部品とボルトの締結構造とこれを加工する方法
CN103909342A (zh) * 2014-03-26 2014-07-09 上海交通大学 两片式轮毂的连接方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李亚江: "《轻金属焊接技术》", 31 March 2011, 国防工业出版社 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110338628A (zh) * 2018-04-02 2019-10-18 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 内锅以及烹饪器具
CN110338629A (zh) * 2018-04-02 2019-10-18 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 内锅以及烹饪器具
CN111867778A (zh) * 2018-05-09 2020-10-30 川崎重工业株式会社 摩擦接合装置及其运转方法
CN110666464A (zh) * 2019-10-30 2020-01-10 辽宁忠旺铝合金精深加工有限公司 一种薄壁电机壳的搅拌摩擦焊焊接工艺
CN113547193A (zh) * 2021-08-06 2021-10-26 贵州电网有限责任公司 一种耐候钢型材固态焊接方法及装置

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