CN110328443A - 一种脉冲电流辅助铝合金大面积扩散连接装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种脉冲电流辅助铝合金大面积扩散连接装置及方法，属于机械制造技术领域。本发明通过温度、电流、电压等参数的精确控制，实现板材的快速加热与可靠连接，从而有效提高生产效率，降低能耗和成本，解决铝合金扩散连接界面结合强度差、生产效率低、能耗大等问题。

Description

一种脉冲电流辅助铝合金大面积扩散连接装置及方法
技术领域
本发明涉及一种脉冲电流辅助铝合金大面积扩散连接装置及方法，属于机械制造技术领域。
背景技术
铝合金具有比重小、比强度高、刚度大、良好的抗腐蚀及耐损伤性能等特点，是航空航天、汽车船舶、武器装备最理想的轻质高强度结构材料之一。采用超塑成形/扩散连接技术(SPF/DB)制备的铝合金多层中空结构具有低成本、高承力稳定性、高弯曲强度、良好的抗疲劳性能及能量吸收等优点，可大幅提高航空航天产品材料利用率，在航空航天复杂薄壁多层结构的高精度轻量化设计制造领域具有广阔的应用前景。
由于铝合金表面易形成致密的氧化膜，在扩散连接过程中很难排除，对焊合率及连接强度产生不利影响，极大限制了铝合金多层结构的工程化应用。传统的铝合金多层结构扩散连接一般是在高温(400～600℃)真空环境中长时间保温，在一定压力下实现界面的冶金结合。扩散连接前，需将板材与模具加热到预设温度，整体升温时间长，不仅造成能源的极大浪费，而且大幅降低扩散连接效率，不适应于批量生产需求。同时，长时间保温会造成连接界面氧化层增厚以及合金晶粒粗化，损害扩散连接性能、超塑成形能力和使用性能。因此，开发铝合金快速扩散连接装置，对扩展铝合金多层结构应用场景，降低能耗，提高生产效率、扩散连接焊合率及使用性能具有重要意义。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种脉冲电流辅助铝合金大面积扩散连接装置及方法，通过温度、电流、电压等参数的精确控制，实现板材的快速加热与可靠连接，从而有效提高生产效率，降低能耗和成本，解决铝合金扩散连接界面结合强度差、生产效率低、能耗大等问题。
本发明的技术解决方案是：一种脉冲电流辅助铝合金大面积扩散连接装置，包括压力机、扩散连接模具、电极支架、脉冲电源、导线束、弓型卡箍、夹持机构和温度反馈调节系统；
压力机，包括用于对待加工板材进行扩散连接的上平台和下平台；
扩散连接模具包括上模和下模；所述上模和下模分别固定安装于上平台的下表面和下平台的上表面；加工时，待加工板材放置于上模和下模之间；
夹持机构，包括电极、U型铜体和压板；电极和U型铜体螺纹连接，U型铜体上表面开有螺纹通孔，内六角螺栓旋入螺纹通孔并与压板接触，压板在螺栓对应位置开有盲孔，在螺栓预紧力的作用下压板与U型铜体将待加工板材夹持固定；所述夹持机构数量为2；
电极支架，数量至少为2，对称分布于所述压力机两侧，弓型卡箍与电极支架固定连接，电极支架表面上开有供弓型卡箍移动的竖直方向长圆通孔；
脉冲电源，包括正极和负极；所述正极和负极通过导线束与电极连接；
温度反馈调节系统，用于控制脉冲电源的输出，实现待加工板材温度的恒定。
进一步地，所述导线束内置有水冷通道，两个电极中端部一侧设有入水口，另一侧设有出水口，出水口和入水口通过管路与外部水冷循环泵连接，加工过程中水冷循环泵开启，使导线束处于安全温度范围内。
进一步地，所述弓型卡箍与电极间设有云母板和陶瓷纤维，使其保持绝缘接触。
进一步地，所述电极支架与地面间设有云母板，使其保持绝缘接触。
进一步地，所述压板与待加工板材之间垫有硅酸铝陶瓷纤维，用于增加接触面积，并绝缘。
进一步地，所述温度反馈调节系统包括测温探头、智能处理器和控制器；所述测温探头放置于上模凹槽内，对待加工板材的温度进行测量，得到温度信号；智能处理器接收温度信号并进行分析处理后，生成数字信号；所述控制器接收数字信号，并根据目标温度与数字信号的差值调整脉冲电源的输出，实现待加工板材温度的恒定。
进一步地，所述弓型卡箍通过螺栓螺母与电极支架固定连接。
一种根据所述的一种脉冲电流辅助铝合金大面积扩散连接装置实现的扩散连接方法，包括如下步骤：
将待加工板材置于上模和下模之间；
开启压力机，对待加工板材施加预压力；
调节电极支架上弓型卡箍的高度，使待加工板材在无剪切应力的条件下被紧密夹持；
开启外部水冷循环泵、脉冲电源开关和温度反馈调节系统；输入初始电流值及目标温度，开始加热；
当待加工板材的温度到达目标温度后，向待加工板材施加轴向压力，并保温一定时间后，关闭脉冲电源开关；当待加工板材降至室温后，取出待加工板材，切除扩散连接外区域，获得待加工板材的冶金结合的多层结构。
进一步地，扩散连接前，打磨抛光待加工板材的待加工表面，使其粗糙度为0.01～0.05μm，将待加工板材放入10％NaOH溶液中浸泡60～120s，去除氧化层后置于酒精中，超声波清洗60～120s。烘干后将其放置于循环净化惰性气体手套箱内，在惰性气体下周圈封焊、抽真空，使待加工表面在扩散连接时处于真空环境。
进一步地，所述预压力为0.1～0.3MPa，所述轴向压力为3～12MPa。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明解决了铝合金多层板大面积扩散连接存在的焊合率低、焊接强度差等问题，可以显著提高扩散连接界面元素扩散速率，避免长时间热状态下界面氧化物的生成和长大；
(2)本发明利用脉冲强电流所产生的击穿效应，有助于降低铝合金氧化膜的致密度，提高扩散连接焊合率。同时，脉冲电流对晶粒的细化作用及较短的扩散连接时间，避免了晶粒异常长大所导致的性能下降问题；
(3)本发明采用脉冲电流辅助扩散连接方法制备铝合金多层板，仅需对板材加热，无需对模具进行预加热，可以大幅减小能耗，提高扩散连接效率；
(4)本发明在惰性气体手套箱内进行多层板的封边焊接，有效避免了焊接过程中板材温度升高所造成的氧化加剧问题；
(5)本发明通过温度反馈调节系统调整电流输出强度，保证了扩散连接工艺参数的精确可控；
(6)本发明装置结构简单、开启关闭操作便捷。
附图说明
图1为本发明脉冲电流辅助铝合金大面积扩散连接装置示意图；
图2为本发明电极支架、夹持机构、扩散连接模具及多层板局部视图；
图3为本发明温度控制系统局部视图。
具体实施方式
一种脉冲电流辅助铝合金大面积扩散连接装置及方法，其中，脉冲电流辅助铝合金扩散连接装置由脉冲电源、导线束、循环水冷机构、电极支架、夹持机构、扩散连接模具、绝缘隔热保温垫板、多层板、温度反馈调节系统组成。
所述脉冲电源输出最大电流为10000A～20000A，电源正负电极通过导线束与夹持机构连接，所述导线束内置有水冷通道，导线束两端为圆柱状紫铜电极，两端铜电极上各分布有入水口和出水口，出入水口通过管路与水冷循环泵连接，高温扩散连接过程中水冷循环泵开启，使导线束处于安全温度范围内。
所述电极支架为T型结构，两支架对称分布于压力机两侧，表面上开有竖直方向长圆通孔，弓型卡箍通过螺栓螺母与支架固定连接，卡箍可以在支架长圆孔内自由移动，可以根据对应的扩散连接模具高度及板材厚度方便的调整卡箍高度。卡箍与铜电极间置有陶瓷纤维，支架与地面间设有云母板，使其保持绝缘接触。
夹持机构框架为U型铜体结构，铜电极与U型铜体接触方式为面接触，两者通过螺杆螺母及铜体内部的螺纹相连接。U型铜体上表面开有螺纹通孔，内六角螺栓旋入螺纹孔并与压板接触，压板在螺栓对应位置开有盲孔，在螺栓预紧力的作用下压板与U型铜体将扩散连接板材夹持固定，其中扩散连接板材与压板也为面接触，压板与板材间垫有硅酸铝陶瓷纤维，增加接触面积，并确保绝缘。为保证电路通畅，压板下表面平面度应不大于0.1mm。由于U型铜体内空间较大，因此该扩散连接装置可实现多种厚度板材的扩散连接。
扩散连接模具分别固设于压力机上平台和下平台，为防止扩散连接中板材热量散失，在扩散连接模具凹槽与铝合金板材间设有保温隔热绝缘板。多层铝合金板材居中放置于扩散连接上模与下模之间，扩散连接压力由压力机控制，板材端部通过夹持机构与脉冲电源正负极相连。
所述温度反馈调节装置由红外测温探头、智能处理器、可视化过程控制系统组成，红外测温探头放置于扩散连接上模凹槽内，红外光束经上模通孔投射于扩散连接板材上。试验时，根据板材横截面积、扩散连接目标温度，估算焦耳热数值，给定脉冲电流初始值，升温时开启红外测温装置，智能处理器进行温度信号分析处理，转换为数字信号经通讯接口输入到过程控制系统内，当温度高于目标温度时，系统自动调整脉冲电流输出数值，最终实现板材温度的均匀恒定。
扩散连接前，打磨抛光待焊表面，使其粗糙度为0.01～0.05μm，将板材放入10％NaOH溶液中浸泡60～120s，去除氧化层后置于酒精中，超声波清洗60～120s。烘干后迅速将其放置于循环净化惰性气体手套箱内，在氩气气氛下周圈封焊、抽真空，使待焊表面在扩散连接时处于真空环境。
试验时，首先将多层铝合金板材置于扩散连接模具之间，开启压力机，对板材施加0.1～0.3MPa预压力。调节支架卡箍高度，使板材在无剪切应力的条件下被紧密夹持。随后，按顺序开启循环水、脉冲电源开关、可视化过程控制系统、温度反馈系统。输入初始电流值及目标温度，开始升温。当温度到达目标温度450℃～550℃后，施加3～12MPa轴向压力，保温30min～90min后，切断电流，降温。当多层板降至室温后，旋松夹持机构螺栓，取出多层板，切除扩散连接外区域，获得冶金结合的多层结构。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1、图2和图3所示，本发明提供了一种脉冲电流辅助铝合金大面积扩散连接装置及方法，所述电源5为低电压大电流脉冲电源，输出最大电压为0～30V，输出最大电流为10000A～20000A，电源正负电极12通过导线束6与夹持机构连接，所述导线束6内置有水冷通道，导线束两端为圆柱状紫铜电极8，铜电极两端各分布有入水口和出水口，出入水口通过管路与水冷循环泵连接，高温扩散连接过程中水冷循环泵开启，使导线束处于安全温度范围内。
所述电极支架4为T型结构，两支架对称分布于压力机两侧，表面上开有竖直方向长圆通孔，弓型卡箍7通过螺栓螺母与支架4固定连接，卡箍7可以在支架4长圆孔内自由移动，可以根据对应的扩散连接模具高度及板材厚度方便的调整卡箍高度。卡箍7与铜电极8间置有陶瓷纤维，支架4与地面间设有云母板，使其保持绝缘接触。
夹持机构框架为U型铜体结构9，铜电极8与U型铜体9接触方式为面接触，两者通过螺杆螺母及铜电极内部的螺纹相连接。U型铜体9上表面开有螺纹通孔，内六角螺栓旋入螺纹孔并与压板10接触，压板10在螺栓对应位置开有盲孔，在螺栓预紧力的作用下压板10与U型铜体9将扩散连接板材3夹持固定，其中扩散连接板材3与压板10也为面接触，压板10与板材3间垫有硅酸铝陶瓷纤维，增加接触面积，并确保绝缘。为保证电路通畅，压板下表面平面度应不大于0.1mm。由于U型铜体9内空间较大，因此该扩散连接装置可实现多种厚度板材的扩散连接。
扩散连接模具2分别固设于压力机1上平台和下平台，为防止扩散连接中板材热量散失，在扩散连接模具凹槽与铝合金板材间设有保温隔热绝缘板11。多层铝合金板材3厚度为0.2mm～30mm，居中放置于扩散连接上模与下模之间。扩散连接压力由压力机1控制，压力机最大吨位为1000KN～10000KN，板材端部通过夹持机构与脉冲电源正负极12相连。
所述温度反馈调节装置由红外测温探头14、智能处理器13、可视化过程控制系统组成，红外测温探头14放置于扩散连接上模凹槽内，红外光束经上模通孔投射于扩散连接板材上。试验时，根据板材横截面积、扩散连接目标温度，估算焦耳热数值，给定脉冲电流初始值，升温时开启红外测温装置，智能处理器13进行温度信号分析处理，转换为数字信号经通讯接口输入到过程控制系统内，当温度高于目标温度时，系统调整脉冲电流输出数值，最终实现板材温度的均匀恒定。
扩散连接前，用打磨抛光待焊表面，使其粗糙度为0.01～0.05μm，将板材放入10％NaOH溶液中浸泡60～120s，去除氧化层后置于酒精中，超声波清洗60～120s。烘干后迅速将其放置于循环净化惰性气体手套箱内，在氩气气氛下周圈封焊、抽真空，使待焊表面在扩散连接时处于真空环境。
试验时，首先将多层铝合金板材置于扩散连接模具之间，开启压力机，对板材施加0.1～0.3MPa预压力。调节支架卡箍高度，使板材在无剪切应力的条件下被紧密夹持。随后，按顺序开启循环水、脉冲电源开关、可视化过程控制系统、温度反馈系统。输入初始电流值及目标温度，开始升温。当温度到达目标温度450℃～550℃后，施加3～12MPa轴向压力，保温30min～90min后，切断电流，降温。当多层板降至室温后，旋松夹持机构螺栓，取出多层板，切除扩散连接外区域，获得冶金结合的多层结构。
实施例1
以脉冲电流辅助5A90铝锂合金四层板大面积扩散连接为例，如图1、图2和图3所示。所述电源5为低电压大电流脉冲电源，输出最大电压为15V，输出最大电流为15000A，压板下表面平面度为0.05mm。
扩散连接模具2分别固设于压力机1上平台和下平台，为防止扩散连接中板材热量散失，在扩散连接模具凹槽与铝合金板材间设有保温隔热绝缘板11，保温隔热板材料为玻璃纤维树脂。四层铝合金板材3尺寸为6×300×500mm，居中放置于扩散连接上模与下模之间。扩散连接压力由压力机1控制，压力机最大吨位为2000KN，板材端部通过夹持机构与脉冲电源正负极12相连。
所述温度反馈调节装置由红外测温探头14、智能处理器13、可视化过程控制系统组成，红外测温探头14放置于扩散连接上模凹槽内，红外光束经上模通孔照射于扩散连接板材上。探头14测温范围为100℃～1600℃，精度为±2℃，最小测量点为1mm，快速响应时间为5ms。
试验时，给定脉冲电流初始值4000A，升温时开启红外测温装置，智能处理器13进行温度信号分析处理，转换为数字信号经通讯接口输入到过程控制系统内，当温度高于目标温度时，系统调整脉冲电流输出数值，最终实现板材温度的均匀恒定。
扩散连接前，打磨抛光待焊表面，使其粗糙度为0.03μm，将板材放入10％NaOH溶液中浸泡90s，去除氧化层后置于酒精中，超声波清洗90s。烘干后迅速将其放置于循环净化惰性气体手套箱内，在氩气气氛下周圈封焊、抽真空，使待焊表面在扩散连接时处于真空环境。
试验时，首先将多层铝合金板材置于扩散连接模具之间，开启压力机，对板材施加0.3MPa预压力。调节支架卡箍高度，使板材在无剪切应力的条件下被紧密夹持。随后，按顺序开启循环水、脉冲电源开关、可视化过程控制系统、温度反馈系统。输入初始电流值4000A及目标温度500℃，开始升温。当温度到达目标温度后，施加6MPa轴向压力，保温60min后，切断电流，降温。当多层板降至室温后，旋松夹持机构螺栓，取出多层板，切除扩散连接外区域，获得冶金结合的多层结构。
采用该实施例制备的5A90铝锂合金四层板结合紧密，微观界面无明显分界线，大面积焊合率在98％以上，接头剪切强度可以达到32MPa。
实施例2
以脉冲电流辅助5A06铝镁系合金四层板大面积扩散连接为例，如图1、图2和图3所示。所述压板10下表面平面度为0.05mm，四层铝合金板材3尺寸为8×300×500mm，压力机最大吨位为2000KN，脉冲电流初始值4800A。
扩散连接前，用打磨抛光待焊表面，使其粗糙度为0.05μm，将板材放入10％NaOH溶液中浸泡90s，去除氧化层后置于酒精中，超声波清洗90s。烘干后迅速将其放置于循环净化惰性气体手套箱内，在氩气气氛下周圈封焊、抽真空，使待焊表面在扩散连接时处于真空环境。
试验时，首先将多层铝合金板材置于扩散连接模具之间，开启压力机，对板材施加0.5MPa预压力。调节支架卡箍高度，使板材在无剪切应力的条件下被紧密夹持。输入初始电流值4800A及目标温度540℃，开始升温。当温度到达目标温度后，施加10MPa轴向压力，保温60min后，切断电流，降温。当多层板降至室温后，旋松夹持机构螺栓，取出多层板，切除扩散连接外区域，获得冶金结合的多层结构。
其他加工条件与实施例1相同。
采用该实施例制备的5A06铝镁合金四层板结合紧密，微观界面无明显分界线，大面积焊合率在97％以上，接头剪切强度可以达到28MPa。
实施例3
以脉冲电流辅助5083铝镁系合金三层板大面积扩散连接为例，如图1、图2和图3所示。所述低电压大电流脉冲电源5输出最大电压为15V，输出最大电流为15000A，压板10下表面平面度为0.04mm。四层铝合金板材3尺寸为6×300×500mm，压力机最大吨位为2000KN，脉冲电流初始值为4000A。
扩散连接前，用打磨抛光待焊表面，使其粗糙度为0.05μm，将板材放入10％NaOH溶液中浸泡90s，去除氧化层后置于酒精中，超声波清洗90s。烘干后迅速将其放置于循环净化惰性气体手套箱内，在氩气气氛下周圈封焊、抽真空，使待焊表面在扩散连接时处于真空环境。
试验时，首先将多层铝合金板材置于扩散连接模具之间，开启压力机，对板材施加0.4MPa预压力。调节支架卡箍高度，使板材在无剪切应力的条件下被紧密夹持。随后，按顺序开启循环水、脉冲电源开关、可视化过程控制系统、温度反馈系统。输入初始电流值4000A及目标温度500℃，开始升温。当温度到达目标温度后，施加8MPa轴向压力，保温60min后，切断电流，降温。
其他加工条件与实施例1相同。
当多层板降至室温后，旋松夹持机构螺栓，取出多层板，切除扩散连接外区域，获得冶金结合的多层结构。
采用该实施例制备的5083铝镁合金四层板结合紧密，微观界面无明显分界线，大面积焊合率在96％以上，接头剪切强度可以达到26MPa。
本发明提供了一种脉冲电流辅助铝合金大面积扩散连接装置及方法，并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述。故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种脉冲电流辅助铝合金大面积扩散连接装置，其特征在于：包括压力机(1)、扩散连接模具(2)、电极支架(4)、脉冲电源(5)、导线束(6)、弓型卡箍(7)、夹持机构和温度反馈调节系统；
压力机(1)，包括用于对待加工板材进行扩散连接的上平台和下平台；
扩散连接模具(2)包括上模和下模；所述上模和下模分别固定安装于上平台的下表面和下平台的上表面；加工时，待加工板材放置于上模和下模之间；
夹持机构，包括电极(8)、U型铜体(9)和压板(10)；电极(8)和U型铜体(9)螺纹连接，U型铜体(9)上表面开有螺纹通孔，内六角螺栓旋入螺纹通孔并与压板(10)接触，压板(10)在螺栓对应位置开有盲孔，在螺栓预紧力的作用下压板(10)与U型铜体(9)将待加工板材夹持固定；所述夹持机构数量为2；
电极支架(4)，数量至少为2，对称分布于所述压力机两侧，弓型卡箍(7)与电极支架(4)固定连接，电极支架(4)表面上开有供弓型卡箍(7)移动的竖直方向长圆通孔；
脉冲电源(5)，包括正极和负极；所述正极和负极通过导线束(6)与电极(8)连接；
温度反馈调节系统，用于控制脉冲电源(5)的输出，实现待加工板材温度的恒定。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲电流辅助铝合金大面积扩散连接装置，其特征在于：所述导线束(6)内置有水冷通道，两个电极(8)中端部一侧设有入水口，另一侧设有出水口，出水口和入水口通过管路与外部水冷循环泵连接，加工过程中水冷循环泵开启，使导线束(6)处于安全温度范围内。
3.根据权利要求1所述的一种脉冲电流辅助铝合金大面积扩散连接装置，其特征在于：所述弓型卡箍(7)与电极(8)间设有云母板和陶瓷纤维，使其保持绝缘接触。
4.根据权利要求1所述的一种脉冲电流辅助铝合金大面积扩散连接装置，其特征在于：所述电极支架(4)与地面间设有云母板，使其保持绝缘接触。
5.根据权利要求1所述的一种脉冲电流辅助铝合金大面积扩散连接装置，其特征在于：所述压板(10)与待加工板材之间垫有硅酸铝陶瓷纤维，用于增加接触面积，并绝缘。
6.根据权利要求1所述的一种脉冲电流辅助铝合金大面积扩散连接装置，其特征在于：所述温度反馈调节系统包括测温探头(14)、智能处理器(13)和控制器；所述测温探头(14)放置于上模凹槽内，对待加工板材的温度进行测量，得到温度信号；智能处理器(13)接收温度信号并进行分析处理后，生成数字信号；所述控制器接收数字信号，并根据目标温度与数字信号的差值调整脉冲电源(5)的输出，实现待加工板材温度的恒定。
7.根据权利要求1所述的一种脉冲电流辅助铝合金大面积扩散连接装置，其特征在于：所述弓型卡箍(7)通过螺栓螺母与电极支架(4)固定连接。
8.一种根据权利要求2所述的一种脉冲电流辅助铝合金大面积扩散连接装置实现的扩散连接方法，其特征在于，包括如下步骤：
将待加工板材置于上模和下模之间；
开启压力机，对待加工板材施加预压力；
调节电极支架(4)上弓型卡箍(7)的高度，使待加工板材在无剪切应力的条件下被紧密夹持；
开启外部水冷循环泵、脉冲电源(5)开关和温度反馈调节系统；输入初始电流值及目标温度，开始加热；
当待加工板材的温度到达目标温度后，向待加工板材施加轴向压力，并保温一定时间后，关闭脉冲电源(5)开关；当待加工板材降至室温后，取出待加工板材，切除扩散连接外区域，获得待加工板材的冶金结合的多层结构。
9.根据权利要求8所述的扩散连接方法，其特征在于：扩散连接前，打磨抛光待加工板材的待加工表面，使其粗糙度为0.01～0.05μm，将待加工板材放入10％NaOH溶液中浸泡60～120s，去除氧化层后置于酒精中，超声波清洗60～120s。烘干后将其放置于循环净化惰性气体手套箱内，在惰性气体下周圈封焊、抽真空，使待加工表面在扩散连接时处于真空环境。
10.根据权利要求8所述的扩散连接方法，其特征在于：所述预压力为0.1～0.3MPa，所述轴向压力为3～12MPa。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111558770A (zh) * 2020-06-05 2020-08-21 苏州大图热控科技有限公司 一种用于铝板的瞬时液相扩散焊方法
CN111590187A (zh) * 2020-05-11 2020-08-28 哈尔滨工业大学 一种电流加热扩散连接装置及方法
CN111590188A (zh) * 2020-05-30 2020-08-28 上海工程技术大学 一种螺母与金属板的电流辅助压力固态焊接方法
CN112025120A (zh) * 2019-12-18 2020-12-04 哈尔滨理工大学 一种脉冲电流连接金属材料的方法
CN112077423A (zh) * 2020-08-25 2020-12-15 合肥工业大学 一种铝镁合金的扩散连接方法
CN114801208A (zh) * 2022-04-22 2022-07-29 太原理工大学 一种脉冲电流辅助轧制不锈钢/cfrtp复合板的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1162022A1 (en) * 2000-06-07 2001-12-12 Sumitomo Coal Mining Co., Ltd. Electric joining method and apparatus and a joined unit of members
JP2008030097A (ja) * 2006-07-30 2008-02-14 High Energy Accelerator Research Organization 高加圧拡散接合装置
CN101518848A (zh) * 2009-03-25 2009-09-02 山东大学 一种制备镁与铝异种金属复合板的方法
CN203401212U (zh) * 2013-08-23 2014-01-22 哈尔滨工大宇航精工科技有限公司 一种脉冲电流辅助钛合金局部高温扩散连接装置
CN108405713A (zh) * 2018-03-21 2018-08-17 哈尔滨工业大学 一种金属薄板脉冲电流辅助微冲孔装置及方法
CN208051236U (zh) * 2017-12-29 2018-11-06 海鹰企业集团有限责任公司 一种密封井盖焊接夹持机构
CN109175658A (zh) * 2018-07-26 2019-01-11 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种铝薄膜与异种金属薄膜的精密连接方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1162022A1 (en) * 2000-06-07 2001-12-12 Sumitomo Coal Mining Co., Ltd. Electric joining method and apparatus and a joined unit of members
JP2008030097A (ja) * 2006-07-30 2008-02-14 High Energy Accelerator Research Organization 高加圧拡散接合装置
CN101518848A (zh) * 2009-03-25 2009-09-02 山东大学 一种制备镁与铝异种金属复合板的方法
CN203401212U (zh) * 2013-08-23 2014-01-22 哈尔滨工大宇航精工科技有限公司 一种脉冲电流辅助钛合金局部高温扩散连接装置
CN208051236U (zh) * 2017-12-29 2018-11-06 海鹰企业集团有限责任公司 一种密封井盖焊接夹持机构
CN108405713A (zh) * 2018-03-21 2018-08-17 哈尔滨工业大学 一种金属薄板脉冲电流辅助微冲孔装置及方法
CN109175658A (zh) * 2018-07-26 2019-01-11 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种铝薄膜与异种金属薄膜的精密连接方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112025120A (zh) * 2019-12-18 2020-12-04 哈尔滨理工大学 一种脉冲电流连接金属材料的方法
CN111590187A (zh) * 2020-05-11 2020-08-28 哈尔滨工业大学 一种电流加热扩散连接装置及方法
CN111590188A (zh) * 2020-05-30 2020-08-28 上海工程技术大学 一种螺母与金属板的电流辅助压力固态焊接方法
CN111558770A (zh) * 2020-06-05 2020-08-21 苏州大图热控科技有限公司 一种用于铝板的瞬时液相扩散焊方法
CN112077423A (zh) * 2020-08-25 2020-12-15 合肥工业大学 一种铝镁合金的扩散连接方法
CN114801208A (zh) * 2022-04-22 2022-07-29 太原理工大学 一种脉冲电流辅助轧制不锈钢/cfrtp复合板的方法

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