CN112548301A - 一种汽车车身钢铝异种金属感应静压焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车车身钢铝异种金属感应静压焊接方法，包括以下步骤：S1、前期准备：首先对材料进行表面处理，将钢板和铝合金板表面的SiC砂纸打磨去除氧化膜，包括焊接系统，焊接系统包括感应电源、驱动装置、感应加热器以及滚压装置，感应加热器由感应线圈和导磁体构成，压力装置由压力螺栓和防溢夹具构成。本发明是在高频感应焊原理基础上结合压力焊特点创新的方法，可以使得热源直接作用于车身钢铝接触面，焊接效率和质量都较高，同时焊接速度较快从而提高生产效率，还可以采用此方法制作钢铝复合板材，而且这样的加热方式没有飞溅和强光，能够有利于增加设备的安全使用效果。
Description
技术领域
本发明涉及车身轻量化材料术领域，具体为一种汽车车身钢铝异种金属感应静压焊接方法。
背景技术
“多材料混用”被认为“合理的轻量化技术是合适的零部件使用合适的材料”。多材料混用技术综合考虑其轻量化的效果和成本，即通过在低成本的汽车全钢车身中加入铝合金、镁合金等轻金属的低密度特性，充分将钢材的高强度和轻金属的低密度等各自的优势相结合。铝合金由于其具有密度低、强度高、工艺性好、耐腐蚀等优势，越来越的汽车制造企业选用代替部分钢材来实现汽车车身轻量化的目的。要是实现多材料混合轻量化技术，就要开发异种材料连接与焊接技术，尤其是绿色节能的先进的钢/铝连接技术的研发对汽车业的发展具有重要的意义。
目前，汽车车身钢铝复合结构中主要使用的焊接技术有搅拌摩擦焊、电阻点焊、冷金属过度焊和激光拼焊等。搅拌摩擦焊对材料的尺寸要求高、接头处产生“工艺凹孔”导致其力学性能降低若要用金属回填工艺复杂减低生产效率；电阻点焊在传统钢材的车身制造过程中，占有大部分比例，但是铝合金导电吕和导热率较高、表面易于氧化且和铜电极发生反应等缺点，造成铜电极的寿命降低、焊点界面成形差和焊接质量不稳定；冷金属过度焊在钢铝异种材料焊接中，其界面处很容易形成脆性相并随着输入热量的增加而增加；单纯使用激光焊容易生成金属化合物，难以控制熔钎焊缝的均匀性，安装的环境要求较高，设备昂贵。上述焊接方法与技术都难以适应车身钢铝连接处厚度薄、形状复杂等结构特点和节能绿色大批量的加工要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车车身钢铝异种金属感应静压焊接方法，以解决上述背景技术中目前焊接方法与技术都难以适应车身钢铝连接处厚度薄、形状复杂等结构特点和节能绿色大批量的加工要求的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种汽车车身钢铝异种金属感应静压焊接方法，包括以下步骤：
S1、前期准备：首先对材料进行表面处理，材料包括两个钢板以及一个铝合金板，将钢板和铝合金板表面的SiC砂纸打磨去除氧化膜，包括焊接系统，焊接系统包括感应电源、驱动装置、感应加热器以及滚压装置，感应加热器由感应线圈和导磁体构成，压力装置由压力螺栓和防溢夹具构成，然后将钢板、铝合金板去氧化膜的表面相互接触放入防溢夹具，压力装置水平固定，压力螺栓对钢板和铝合金板施加压力。既要保持感应加热器和压力装置的底端水平持平效果，同时也保持两者的横向水平性保持一致，保证准备工作的充分；
S2、焊接过程：根据需要自行设定感应电源参数及静压装置参数，然后接通电源使感应加热器通电，感应加热器能够从上到下分别加热钢塑性状态和铝合金板熔化状态。在热和机械力的共同作用下，钢板与铝合金板能够不断实现冶金结合，并获得预定的接头组织结构及性能。
优选的，所述钢板与铝合金板异种金属感应-静压复合焊接的压力从前期准备开始持续施加至加热结束。
优选的，焊接形式搭接，就是采用钢板加铝合金板加钢板的三层搭接。
优选的，所述压力螺栓用来施加静压力，防溢夹具用来防止熔化的铝水溢出，所述驱动装置包括多轴伺服机构。
优选的，所述钢板与铝合金板的焊接可以制造钢铝复合板。
优选的，所述感应加热器参数：感应加热器输出功率为20-50KW，频率为10~45kHz，感应时间为40s~4min，感应加热器距上面钢材为1~4mm；压力参数：静压的压力变化范围30~300N。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明是在高频感应焊原理基础上结合压力焊特点创新的方法，可以使得热源直接作用于车身钢铝接触面，焊接效率和质量都较高，同时焊接速度较快从而提高生产效率，还可以采用此方法制作钢铝复合板材，而且这样的加热方式没有飞溅和强光，能够有利于增加设备的安全使用效果。
附图说明
图1为本发明车身钢铝异种金属感应静压复合焊接方法示意图；
图2为本发明压力装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明作进一步说明。
如图1-2所示，本发明提供了一种汽车车身钢铝异种金属感应静压焊接方法，包括以下步骤：
S1、前期准备：首先对材料进行表面处理，材料包括两个钢板以及一个铝合金板，将钢板和铝合金板表面的SiC砂纸打磨去除氧化膜，包括焊接系统，焊接系统包括感应电源、驱动装置、感应加热器以及滚压装置，感应加热器由感应线圈和导磁体构成，压力装置由压力螺栓和防溢夹具构成，然后将钢板、铝合金板去氧化膜的表面相互接触放入防溢夹具，压力装置水平固定，压力螺栓对钢板和铝合金板施加压力。既要保持感应加热器和压力装置的底端水平持平效果，同时也保持两者的横向水平性保持一致，保证准备工作的充分；
S2、焊接过程：根据需要自行设定感应电源参数及静压装置参数，然后接通电源使感应加热器通电，感应加热器能够从上到下分别加热钢塑性状态和铝合金板熔化状态。在热和机械力的共同作用下，钢板与铝合金板能够不断实现冶金结合，并获得预定的接头组织结构及性能。
本发明中：钢板与铝合金板异种金属感应-静压复合焊接的压力从前期准备开始持续施加至加热结束。
本发明中：焊接形式搭接，就是采用钢板加铝合金板加钢板的三层搭接。
本发明中：压力螺栓用来施加静压力，防溢夹具用来防止熔化的铝水溢出，驱动装置包括多轴伺服机构。
本发明中：钢板与铝合金板的焊接可以制造钢铝复合板。
本发明中：感应加热器参数：感应加热器输出功率为20-50KW，频率为10~45kHz，感应时间为40s~4min，感应加热器距上面钢材为1~4mm；压力参数：静压的压力变化范围30~300N。
综上所述：本发明是在高频感应焊原理基础上结合压力焊特点创新的方法，可以使得热源直接作用于车身钢铝接触面，焊接效率和质量都较高，同时焊接速度较快从而提高生产效率，还可以采用此方法制作钢铝复合板材，而且这样的加热方式没有飞溅和强光，能够有利于增加设备的安全使用效果。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种汽车车身钢铝异种金属感应静压焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、前期准备：首先对材料进行表面处理，材料包括两个钢板以及一个铝合金板，将钢板和铝合金板表面的SiC砂纸打磨去除氧化膜，包括焊接系统，焊接系统包括感应电源、驱动装置、感应加热器以及滚压装置，感应加热器由感应线圈和导磁体构成，压力装置由压力螺栓和防溢夹具构成，然后将钢板、铝合金板去氧化膜的表面相互接触放入防溢夹具，压力装置水平固定，压力螺栓对钢板和铝合金板施加压力。
2.既要保持感应加热器和压力装置的底端水平持平效果，同时也保持两者的横向水平性保持一致，保证准备工作的充分；
S2、焊接过程：根据需要自行设定感应电源参数及静压装置参数，然后接通电源使感应加热器通电，感应加热器能够从上到下分别加热钢塑性状态和铝合金板熔化状态。
3.在热和机械力的共同作用下，钢板与铝合金板能够不断实现冶金结合，并获得预定的接头组织结构及性能。
4.根据权利要求1所述的一种汽车车身钢铝异种金属感应静压焊接方法，其特征在于：所述钢板与铝合金板异种金属感应-静压复合焊接的压力从前期准备开始持续施加至加热结束。
5.根据权利要求1所述的一种汽车车身钢铝异种金属感应静压焊接方法，其特征在于：焊接形式搭接，就是采用钢板加铝合金板加钢板的三层搭接。
6.根据权利要求1所述的一种汽车车身钢铝异种金属感应静压焊接方法，其特征在于：所述压力螺栓用来施加静压力，防溢夹具用来防止熔化的铝水溢出，所述驱动装置包括多轴伺服机构。
7.根据权利要求1所述的一种汽车车身钢铝异种金属感应静压焊接方法，其特征在于：所述钢板与铝合金板的焊接可以制造钢铝复合板。
8.根据权利要求1所述的一种汽车车身钢铝异种金属感应静压焊接方法，其特征在于：所述感应加热器参数：感应加热器输出功率为20-50KW，频率为10~45kHz，感应时间为40s~4min，感应加热器距上面钢材为1~4mm；压力参数：静压的压力变化范围30~300N。
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