CN112638567A - 用于制造在由不同金属制成的两个构件之间的至少一个限定的连接层的方法 - Google Patents

用于制造在由不同金属制成的两个构件之间的至少一个限定的连接层的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112638567A
CN112638567A CN201980055500.6A CN201980055500A CN112638567A CN 112638567 A CN112638567 A CN 112638567A CN 201980055500 A CN201980055500 A CN 201980055500A CN 112638567 A CN112638567 A CN 112638567A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coating
component
components
layer
heating
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.)
Granted
Application number
CN201980055500.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112638567B (zh
Inventor
R·基施纳
B·格吕克
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.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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 Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of CN112638567A publication Critical patent/CN112638567A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112638567B publication Critical patent/CN112638567B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/10—Spot welding; Stitch welding
    • B23K11/11—Spot welding
    • B23K11/115—Spot welding by means of two electrodes placed opposite one another on both sides of the welded parts
    • 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
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/0046—Welding
    • B23K15/008—Spot welding
    • 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
    • B23K13/00—Welding by high-frequency current heating
    • B23K13/01—Welding by high-frequency current heating by induction heating
    • B23K13/02—Seam welding
    • 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
    • B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • 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
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • 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
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/001—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
    • B23K35/004—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of a metal of the iron group
    • 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
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/001—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
    • B23K35/007—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of copper or another noble metal
    • 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
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • 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
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
    • 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
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
    • B23K35/262—Sn as the principal constituent
    • 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
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • 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
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • B23K35/282—Zn as the principal constituent
    • 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
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • 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
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/302—Cu as the principal constituent
    • 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
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/34—Coated articles, e.g. plated or painted; Surface treated articles
    • 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
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/12—Copper or alloys thereof
    • 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
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18—Dissimilar materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于制造在两个构件之间的至少一个限定的连接层的方法，其中，第一构件(11)由第一金属材料制成并且第二构件(12)由第二金属材料制成并且所述第一和/或第二构件(11、12)具有由第三金属材料制成的涂层(13)，该第三金属材料的熔化温度小于第一和第二材料的熔化温度。在此，将至少一个所述构件(11、12)的涂层(13)局部加热到连接温度并且冷却，该连接温度高于第三材料的熔化温度并且低于第一材料的熔化温度并且低于第二材料的熔化温度，以便在涂层(13)固化时构成限定的连接层(20、22、24、26、28、36)。

Description

用于制造在由不同金属制成的两个构件之间的至少一个限定 的连接层的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造在两个构件之间的至少一个限定的连接层的方法，其中，第一构件由第一金属材料制成并且第二构件由第二金属材料制成并且所述第一和/或第二构件具有由第三金属材料制成的涂层，该涂层的熔化温度小于第一和第二材料的熔化温度。
背景技术
为了小面积地连接两个由不同金属材料制成的构件，例如已知的是，使用专门针对材料配对匹配的焊接方法，例如点焊。不过在此尤其是由于高温使相互连接的构件受到损坏。因此，尤其是薄壁的构件经常变形或者构件的表面在焊接的区域中变形或变色。此外，根据材料配对很难在两个由不同材料制成的构件之间建立耐久的焊接连接。
例如已知点钎焊作为用于将由不同金属材料制成的两个构件在至少一个连接部位上小面积地连接的方法。在此，在接合配对件之一的连接部位上固定地设置有焊料块并且将其夹紧在两个待相互连接的构件之间。接着将接合部位例如置于加载低功率的点焊工具的电极之间，由此焊料熔化并且建立钎焊连接。所描述的方法的缺点是，需要将焊料块引入和定位在连接部位上，其中，所述连接部位的大小和布置结构受到所引入的焊料的质量和流动特性的影响。因此，几乎不可能构成例如线形地用于密封两个构件之间的区域的尤其是几何形状限定的连接层。
发明内容
由此出发，本发明的任务在于，提出一种改进的用于连接由不同金属制成的两个构件的方法，该方法能够实现制造关于其二维延伸限定的连接层。根据本发明，这通过独立权利要求的教导来实现。本发明的有利构型是从属权利要求的主题。
为了解决所述任务，提出一种用于制造在两个构件之间的至少一个关于其二维延伸限定的连接层的方法，其中，第一构件由第一金属材料制成并且第二构件由第二金属材料制成并且所述第一和/或第二构件具有由第三金属材料制成的涂层，该第三金属材料的熔化温度小于第一和第二材料的熔化温度。所述方法具有以下步骤：
——将涂层在用于制造限定的连接层而预先确定的区域中局部加热到如下的连接温度，该连接温度高于第三材料的熔化温度并且低于第一材料的熔化温度并且低于第二材料的熔化温度；
——一旦涂层在限定的连接层的区域中至少熔融，就中断能量输送；
——冷却所述至少熔融的涂层，以便在该涂层固化时构成与第一构件固定连接的并且与第二构件固定连接的关于其二维延伸限定的连接层。
在此提出，将第一构件和第二构件在至少一个所述方法步骤期间在规定的连接位置中以设置在它们之间的涂层彼此挤压。
由于在所提出的方法中利用已经大面积存在于至少一个所述构件上的涂层来制造连接层，因此不需要附加地引入连接材料。此外，通过将涂层在预先确定的区域中局部加热到连接温度而构成关于其二维延伸限定的连接层，该连接层布置在规定的位置上并且具有规定的形状和大小。此外，由于连接温度低于第一和第二材料的熔化温度，避免了构件的变形和相互连接的构件的表面的损坏。
在所提出的方法中，第一构件由第一金属材料制成并且第二构件由第二金属材料制成。原则上，根据本发明的方法也可用于连接两个由相同金属材料制成的构件。这种材料配对是所提出的方法的特殊情况。第一和/或第二构件中的至少一个具有由第三金属材料构成的涂层，该涂层的熔化温度小于第一和第二材料的熔化温度，从而所述第三材料可通过输送热能而熔融或者融化，而没有达到第一和第二材料的熔化温度。更确切地说，特别合适于所提出的方法的是薄壁的构件，即在接合位置中(在该接合位置中所述构件贴靠在另一个构件上)相对于其总体积具有小厚度的构件，例如板材。因为薄壁构件的涂层在应当构成限定的连接层的区域中可局部良好地被加热并且再次冷却，所以可以以所希望的方式引导预先确定的区域中的温度。
在根据本发明的方法中，首先将涂层在为了制造关于其二维延伸限定的连接层而预先确定的区域中局部加热。所述局部加热例如可以借助带有尤其是减少能量输送的焊钳或者类似构造的工具来进行，所述工具例如具有预先确定的电极形状以用于局部地加热预先确定的区域，例如以便制造具有预先确定的几何形状、例如尤其是圆形的、线形的或其它与构件相关地构造的形状的连接层。
在此，在将第一构件在所规定的连接位置中布置在第二构件上之后，可以进行局部加热涂层。在此，至少一个所述构件的涂层设置在第一构件与第二构件之间。如果两个构件都具有涂层，则两个优选由相同材料构成的涂层彼此贴靠。如果仅一个构件具有涂层，则该一个构件的涂层直接贴靠在另一个构件上。此外，在可能在此彼此挤压的情况下，所述涂层的表面和未加涂层的构件的表面或所述两个涂层的表面至少略微地彼此相对运动。在此在所述表面之间进行的相对运动导致在构件上可能的氧化层和/或杂质层的裂开，其中，彼此贴靠的表面被活化。
以相同的方式，在将第一构件在所规定的连接位置中布置在第二构件上之前，也已经能够进行局部加热涂层。其优点在于，涂层在设置在另一个构件上之前可容易地接近并且可直接被加热。
例如也可能的是，尤其是与一个或两个构件在成型压制机的模具中的成型并行地实施该方法，其中，挤压模具具有相应的加热装置。此外，为了局部加热涂层，例如也可以使用例如利用振动方法或超声波方法将微振动或微运动引入到连接区域中的工具。
在此，将涂层局部地在预先确定的区域中加热到连接温度。在此，尤其是在涂层具有足够大的厚度时，将涂层不是连续地，而是仅在其表面的区域中或在涂层的一部分厚度的区域中加热到连接温度可能就足够了。连接温度尤其是在从第三材料的熔化温度起或高于第三材料的熔化温度的范围内，所述第三材料是涂层的材料，并且连接温度处于低于第一和第二材料的熔化温度、即相互连接的构件的熔化温度的范围内。与该方法相关地，将第一和第二构件加热到连接温度高度的温度或更高的温度可以与将涂层局部加热到连接温度上有关，以便确保将涂层在规定的区域中加热到连接温度。不过所述温度在此低于第一和第二材料的熔化温度，以防止其中一个构件的材料熔化以及因此防止构件以及连接的质量的可能的损害。
在下一个步骤中，只要涂层在尤其是几何形状限定的连接层的区域中至少熔融，就中断能量输送。所述至少熔融的涂层在能量输送中断时基本上具有规定的限定的连接层的几何位置和延伸，从而通过冷却所述至少熔融的涂层在期望的位置上并且以期望的延伸构造连接层。
冷却已熔化的涂层，以便在涂层固化时构成与第一构件固定连接的并且与第二构件固定连接的关于其二维延伸限定的连接层，可以通过自然进行的冷却过程实现，例如通过向周围环境的热辐射或热传导。以相同的方式也可能的是，通过合适的措施辅助冷却过程，其中，例如可以使用空气、水或氮气或也为此设置的冷却工具作为冷却剂。
在至少一个所述方法步骤期间，将第一构件和第二构件利用设置在它们之间的涂层彼此挤压。尤其是，将所述两个构件彼此挤压以便利用设置在它们之间的、局部至少熔融的涂层制造连接层。在此，至少在随后的冷却过程的一部分期间也维持压紧力，以便构成限定的连接层。根据本发明同样可能的是，根据要构成的连接层和所使用的工具将第一构件和第二构件在局部加热涂层之前或期间彼此挤压。以这种方式可以改善在所述构件之间的和到涂层中的热量传输。此外，因此可以在加热开始之前实现所述构件之间有利的相对运动。此外，将所述两个构件至少在连接过程的一个时间区段期间保持在预先确定的位置中。
为了实施所提出的方法，尤其是可以使用适合于实施所描述的方法步骤中的至少一个方法步骤或多个方法步骤的工具。
因为根据本发明的方法可以在使用已经施加在其中一个构件上的涂层的情况下进行，所以可以以简单的方式通过局部加热该涂层来建立连接，而不需要耗费的特殊工艺和附加材料。此外，在根据本发明的方法中，由于涂层的第三材料具有比构件的第一和第二材料更低的熔点，避免了例如在硬钎焊时可能出现的晶内腐蚀。由于限定的连接层的局部限制和通过压紧实现的构件之间小的相对运动，不需要附加的辅助材料如熔剂等，由此可避免例如由熔剂促进的不期望的晶界扩散。
在用于连接两个构件的方法的一种实施形式中，基本上沿预先给定的时间-温度曲线对所述至少熔融的涂层进行冷却。通过在冷却已熔化的涂层期间合适的温度引导，一方面可以防止涂层的超出限定区域的另一个区域可能通过构件中的余热熔化，该区域然后增大限定的连接层的延伸尺寸。此外，通过合适的温度引导防止至少熔融的涂层在其固化之前从限定区域中出来或者“流出”，由此可能形成不对应所设置的几何延伸的连接层。尤其是，通过在冷却期间合适的温度引导，能够合适地控制已熔化涂层的固化以及因此尤其是连接层组织的构型，以便形成高品质的连接层。
在该方法的一种实施形式中，使用主动冷却过程来冷却熔化的涂层，在该冷却过程中尤其是使用冷却剂、如冷却空气、冷却水、氮气、干冰、至少一个冷铸型或冷却工具，该冷却工具在使用合适的物理效果的情况下来抽走热能。通过使用至少一种冷却剂将热能从连接层中导出，在此所制造的限定的连接层的冷却能够受控地尤其是也沿预先确定的时间-温度曲线进行。
在用于连接两个构件的方法的一种实施形式中，设置在第一构件和/或第二构件上的涂层是构件的功能涂层，该功能涂层尤其是具有保护构件例如以防氧化的功能。例如在钢构件中常用的、尤其是保护构件以防与空气中的氧接触并且因此以防氧化的功能涂层是锌层，该锌层除了锌之外还可以具有较少份额的其它金属如铝或镁。其它在金属构件上已知的功能涂层(其例如适合于所提出的方法)除了锌之外尤其是由铜、锡、黄铜或青铜制成或者至少大部分份额由所述材料中的一种或多种组成。在此有利的是，这种功能层通常覆盖至少一部分或整个构件的表面，从而利用所提出的方法可以在这种构件的设有涂层的表面上的每个合适的位置上构成关于其二维延伸限定的连接层。
在用于连接两个构件的方法的一种实施形式中，关于其二维延伸限定的连接层构造成点状的或线形的，其中，该连接层在至少一个方向上具有小于5mm、尤其是小于3mm、尤其是小于2mm并且尤其是小于1mm的延伸尺寸。这种利用所提出的方法制造的连接层可以灵活地被用于连接两个构件，尤其是可以以简单的方式将多个相应的连接层设置在两个构件之间的合适的位置上。在此作为“点状”描述的连接层当然不局限于圆形的、正方形的或矩形的几何形状，而是可以具有任意期望的或所需的几何形状。此外，除了连接层之外，所述两个待连接的构件也可以具有不同的延伸，使得借助所提出的方法能够将不同大小的构件相互连接。例如利用根据本发明的方法也可以将一个或多个小的构件、如尤其是所谓的调整垫片(Beilagscheibe)或(微)补片固定在较大的构件上。
在该方法的具有限定的线形连接层的实施形式中，该连接层关于所述至少一个构件的表面(连接层设置在该表面上)在至少一个方向上具有数毫米或更长的延伸尺寸。这种连接层可以构成所述构件之间的连接接缝，该连接接缝根据其布置结构也可被用于相互连接的构件之间的密封。
在用于连接两个构件的方法的一种实施形式中，借助工具在预先确定的区域中加热涂层，所述工具将能量在连接位置上引入到涂层中。在此，能量例如可以借助电阻加热、感应加热、振动加热、超声波加热或起升点火被引入。为此目的，工具、例如焊钳是合适的，借助其可局部地在区域上受限地将热量引入到构件的涂层中，以便局部熔融或者熔化构件并且在涂层的局部熔融或者熔化之后调节热量输送。此外，也可以由工具、如焊钳施加用于将所述两个构件彼此挤压所需的压紧力。尤其是可以利用这样构造的工具与实施所述方法步骤中的一个或多个并行地将所述两个构件彼此挤压。
在用于连接两个构件的方法的一种实施形式中，通过工具对涂层进行加热以及对至少熔融的涂层进行冷却以用于制造限定的连接层，所述工具具有加热功能和冷却功能。通过使用这种工具、例如所谓的变温工具可以特别经济地实施该方法。这种工具的使用允许合适地、尤其是也在时间上和/或能量上有利地实施该方法。因此，根据所使用的工具的特性可以基本上沿预先确定的时间-温度曲线进行对涂层加热和/或冷却。
在用于连接两个构件的方法的一种实施形式中，借助工具对涂层进行加热以用于制造连接层，所述工具在预先确定的区域中局部地加热涂层。由于涂层根据预先限定的连接层的形状和尺寸被局部加热，所述涂层根据期望的形状和尺寸熔化，由此连接层在冷却之后具有预先确定的形状和尺寸。
在用于连接两个构件的方法的一种实施形式中，渐进地沿预先确定的区域对涂层进行加热以及对至少熔融的涂层进行冷却以用于制造尤其是线形的连接层。通过在两个彼此设置的构件中的至少一个构件的表面上合适地构造或者引导带有加热装置的工具，设置在所述构件之间的涂层渐进地局部熔化和固化，从而连接层的限定的二维延伸以这种方式能够在很大程度上自由并且灵活地构造。因此，通过所提出的方法可以在两个彼此设置的构件之间形成自由限定的连接接缝和/或密封接缝。
在用于连接两个构件的方法的一种实施方式中，用于加热涂层的工具或者设置在工具上的加热装置或者电极在构件上的贴靠面上窄缩地、尤其是锥形地、楔形地或刀形地构造。这样构造的工具由于通过窄缩限定的贴靠面特别适合于在预先确定的区域中局部加热构件或设置在两个构件之间的涂层的限定的区域，以用于制造关于其二维延伸限定的连接层。
在第二方面中，为了解决该任务，提出一种复合构件，该复合构件尤其是利用根据前述说明的方法由至少两个相互连接的构件制成。该复合构件具有至少一个设置在两个构件之间的、关于其二维延伸限定的连接层。第一构件由第一金属材料制成，第二构件由第二金属材料制成，并且第一和/或第二构件具有由第三金属材料制成的涂层，该第三金属材料的熔化温度小于第一和第二材料的熔化温度。复合构件的限定的连接层由第一构件和/或第二构件以第三金属材料的涂层制成。
复合构件具有一个或多个关于其二维延伸限定的连接层并且借助具有至少一个或多个前面描述的方法特征的方法来制造。相应地，复合构件也具有连接层的至少一个或多个特征，所述特征结合之前对用于制造这种连接层的方法的描述得出。
附图说明
由下面结合附图的描述得出本发明的其它特征、优点和应用可能性。其中：
图1a至1d以示意图示出根据本发明的方法的示例性流程；
图2示出示例性的根据本发明的复合构件的示意图；以及
图3示出本发明的另一种示例性的复合构件的示意图。
具体实施方式
图1a至1d以示意图示出根据本发明的用于制造在两个构件之间的至少一个限定的连接层20的方法的示例性图示，其中，第一构件11由第一金属材料制成并且第二构件12由第二金属材料制成，并且第一构件11具有由第三金属材料制成的涂层13，该涂层的熔化温度小于第一和第二材料的熔化温度。
在图1a中，第一构件11在规定的连接位置中布置在第二构件12上。第一构件11的涂层13位于第一与第二构件之间。
如在图1b中所示，涂层13在该示例性实施方式中借助两个被施加电流的电极16的电阻加热被局部加热。热量的传播通过虚线16a示出。因此，涂层13为了制造关于其二维延伸限定的连接层20在预先确定的区域21中(该区域在电极16之间通过虚线示出)被加热到连接温度，该连接温度高于第三材料的熔化温度并且低于第一和第二材料的熔化温度。在此，用于加热涂层13的工具16在第一构件11上的贴靠面14上锥形窄缩地构造。
在图1c中示出第一构件11和第二构件12与设置在它们之间的涂层13彼此挤压。所述彼此挤压例如可以利用专门为该步骤所设置的工具进行，或者也可以利用将热能引入涂层13中的工具进行。尽管紧接着在图1b中示出的对涂层13进行局部加热之后在图1c中示出两个构件11和12的彼此挤压，但构件11和12可以在多个方法步骤期间并且尤其是也在涂层局部加热之后就已经彼此挤压。
如果涂层13在限定的连接层20的区域21中达到连接温度并且至少熔融，则停止能量输送。在能量输送中断之后冷却至少熔融的涂层13，以便在涂层13固化时构成与第一构件11固定连接的并且与第二构件12固定连接的并且关于其二维延伸限定的连接层20。可以使用冷却剂来辅助冷却，如这在图1d中所示的那样。在示例性的实施方式中，第一构件11的表面借助通过喷嘴30引导到表面上的空气流31冷却，以便在连接层20固化时实现适当的温度引导。
图2示出示例性的根据本发明的复合构件10的示意图，该复合构件具有示例性地设置在其上的连接层20。复合构件由第一构件11和第二构件12制成并且具有在第一和第二构件11、12之间的三个示例性的连接层22、24和26。构件12大面积地设有功能涂层13作为防腐蚀保护部，该功能涂层设置在构件11、12之间。
所述两个构件11、12利用环绕复合构件10的、线形限定的连接层22连接，为了制造该连接层，涂层13在预先确定的、用虚线示出的区域23中被局部加热，以便获得关于其几何的二维延伸限定的形状。例如，所述加热在此可以借助在第一和/或第二构件11、12的表面上渐进地引导的工具来实现，或者例如也可以借助楔形或刀形地成形的、对应于预先确定的区域23的所需长度或部分长度线形地构造的工具来实现。复合构件10还具有开口17，该开口借助圆形的限定的连接层24被密封以防止流体或类似物的进入。为了制造连接层24，涂层13在预先确定的、虚线示出的区域25中被局部加热，以便获得关于其几何的二维延伸限定的形状。为了加热预先确定的区域25，例如可以使用具有圆形形状的楔形或刀形地构造的工具。
此外，复合构件10具有基本上点状的连接层26来增强第一和第二构件11、12之间的连接。为了制造连接层26，涂层13借助点状构造的热源在预先确定的区域27中被局部加热，以便获得限定的形状。
图3示出另一种示例性的根据本发明的复合构件10的示意图，该复合构件具有示例性地设置在其上的连接层20。在图3中示出的复合构件10由第一构件11制成，该第一构件具有涂层13。在图3中的复合构件10也具有开口17，该开口利用固定在第一构件11上的以盘18形式的第二构件12增强。所述盘18借助连接层28固定在第一构件11上。为了制造连接层28，涂层13在预先确定的、加阴影线示出的区域29中被局部加热，以便获得预先限定的圆环形的构型。
此外，在第一构件11上设置有借助连接层36固定的、以补片19形式的第二构件。所述补片19固定在第一构件11上。为了制造连接层36，涂层13在预先确定的、加阴影线示出的区域37中被局部加热，以便获得对应于补片19的尺寸的预先确定的构型。
附图标记列表
10 复合构件
11 第一构件
12 第二构件
13 涂层
14 贴靠面
16 电极
16a 热传播
17 开口
18 盘
19 补片
20 连接层
21 预先确定的区域
22 连接层
23 限定的区域
24 连接层
25 限定的区域
26 连接层
27 限定的区域
28 连接层
29 限定的区域
30 喷嘴
31 空气流
36 连接层
37 限定的区域

Claims (12)

1.用于制造在两个构件之间的至少一个关于其二维延伸限定的连接层的方法，其中，第一构件(11)由第一金属材料制成并且第二构件(12)由第二金属材料制成并且所述第一构件和/或第二构件(11、12)具有由第三金属材料制成的涂层(13)，该第三金属材料的熔化温度小于第一金属材料和第二金属材料的熔化温度，该方法具有以下步骤：
——将涂层(13)在预先确定用于制造限定的连接层(20、22、24、26、28、36)的区域(16、23、25、27、29、37)中局部加热到如下的连接温度，该连接温度高于第三材料的熔化温度并且低于第一材料的熔化温度并且低于第二材料的熔化温度；
——一旦涂层(13)在限定的连接层(20、22、24、26、28、36)的区域中至少熔融，就中断能量输送；
——冷却所述至少熔融的涂层(13)，以便在涂层(13)固化时构成与第一构件(11)固定连接的并且与第二构件(12)固定连接的关于其二维延伸限定的连接层(20、22、24、26、28、36)，
其中，第一构件(11)和第二构件(12)在至少一个所述方法步骤期间在规定的连接位置中以设置在它们之间的涂层(13)彼此挤压。
2.根据权利要求1所述的用于连接两个构件的方法，其特征在于，基本上沿预先给定的时间-温度曲线对所述至少熔融的涂层(13)进行冷却。
3.根据前述权利要求中至少一项所述的用于连接两个构件的方法，其特征在于，尤其是在使用冷却剂(31)、如冷却空气(31)、冷却水、氮气、干冰、至少一个冷铸型或冷却工具的情况下，使用主动冷却过程来冷却所述至少熔融的涂层(13)。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的用于连接两个构件的方法，其特征在于，设置在第一构件(11)和/或设置在第二构件(12)上的涂层(13)是功能涂层(13)，该功能涂层尤其是由锌、铜、锡、黄铜或青铜制成或至少大部分份额由所述材料中的一种或多种组成。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的用于连接两个构件的方法，其特征在于，所述关于其二维延伸限定的连接层(20、22、24、26、28、36)构造成点状的或线形的，在至少一个方向上具有小于5mm、尤其是小于3mm、尤其是小于2mm并且尤其是小于1mm的延伸尺寸。
6.根据权利要求5所述的用于连接两个构件的方法，其特征在于，所述线形的连接层(22、24)相对于所述至少一个构件的表面沿至少一个方向具有数毫米的延伸尺寸，该连接层设置在所述表面上。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的用于连接两个构件的方法，其特征在于，借助工具(16)对在预先确定的区域(21、23、25、27、29、37)中的涂层(13)进行加热，所述工具将能量引入到涂层(13)中，其中，所述能量尤其是借助电阻加热、感应加热、振动加热或超声波加热被引入。
8.根据前述权利要求中至少一项所述的用于连接两个构件的方法，其特征在于，通过工具对涂层(13)进行加热以及对所述至少熔融的涂层(13)进行冷却，以用于制造限定的连接层(20、22、24、26、28、36)，所述工具具有加热功能和冷却功能。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的用于连接两个构件的方法，其特征在于，借助工具(16)进行对涂层(13)的加热，以用于制造限定的连接层(20、22、24、26、28、36)，所述工具对应于预先确定的连接层(20、22、24、26、28、36)的形状和尺寸加热涂层(13)。
10.根据权利要求1至8中至少一项所述的用于连接两个构件的方法，其特征在于，渐进地沿所述预先确定的区域(21、23、25、27、29、37)对涂层(13)进行加热以及对所述至少熔融的涂层(13)进行冷却，以用于制造尤其是线形的连接层(20、22、24、26、28、36)。
11.根据前述权利要求中至少一项所述的用于连接两个构件的方法，其特征在于，用于加热涂层(13)的工具(16)在构件(11、12)上的贴靠面(14)上窄缩地、尤其是锥形地、楔形地或刀形地构造。
12.由至少两个相互连接的构件制成的复合构件，所述复合构件尤其是利用根据前述权利要求中至少一项所述的方法制造，该复合构件具有至少一个设置在两个构件(11、12)之间的、关于其二维延伸限定的连接层(20、22、24、26、28、36)，其中，第一构件(11)由第一金属材料制成并且第二构件(12)由第二金属材料制成并且所述第一构件和/或第二构件(11、12)具有由第三金属材料制成的涂层(13)，该第三金属材料的熔化温度小于第一金属材料和第二金属材料的熔化温度，其特征在于，所述限定的连接层(20、22、24、26、28、36)由第一构件(11)和/或第二构件(12)的、具有第三金属材料的涂层(13)制成。
CN201980055500.6A 2018-10-29 2019-10-01 用于制造在由不同金属制成的两个构件之间的至少一个限定的连接层的方法 Active CN112638567B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018126914.5A DE102018126914A1 (de) 2018-10-29 2018-10-29 Verfahren zum Herstellen wenigstens einer definierten Verbindungsschicht zwischen zwei Bauteilen aus unterschiedlichen Metallen
DE102018126914.5 2018-10-29
PCT/EP2019/076500 WO2020088866A1 (de) 2018-10-29 2019-10-01 Verfahren zum herstellen wenigstens einer definierten verbindungsschicht zwischen zwei bauteilen aus unterschiedlichen metallen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112638567A true CN112638567A (zh) 2021-04-09
CN112638567B CN112638567B (zh) 2023-04-04

Family

ID=68138065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980055500.6A Active CN112638567B (zh) 2018-10-29 2019-10-01 用于制造在由不同金属制成的两个构件之间的至少一个限定的连接层的方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11951559B2 (zh)
CN (1) CN112638567B (zh)
DE (1) DE102018126914A1 (zh)
WO (1) WO2020088866A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112404789A (zh) * 2020-11-13 2021-02-26 张家港市亨昌焊材有限公司 一种自保护药芯焊丝配方及工艺

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1177337A (ja) * 1997-09-05 1999-03-23 Showa Alum Corp 金属薄板の接合方法
CN101274387A (zh) * 2007-03-30 2008-10-01 日产自动车株式会社 由金属构成的异种材料的接合方法及其接合结构
CN101405105A (zh) * 2006-02-23 2009-04-08 株式会社神户制钢所 钢材和铝合金的接合体、点焊方法及用于该方法的电极头
CN101856774A (zh) * 2009-04-09 2010-10-13 通用汽车环球科技运作公司 通过冶金反应焊接轻金属工件
CN101867098A (zh) * 2009-04-14 2010-10-20 株式会社电装 铝导体端子装置及其制造方法
US20140144889A1 (en) * 2007-08-10 2014-05-29 Nissan Motor Co., Ltd. Bonded Structure of Dissimilar Metallic Materials and Method of Joining Dissimilar Metallic Materials
CN106334866A (zh) * 2015-07-07 2017-01-18 通用汽车环球科技运作有限责任公司 控制用于异种材料焊接的热应力和凝固的冷却
CN107002896A (zh) * 2014-09-09 2017-08-01 普罗透斯工业公司 用于冷却剂吸回的系统和方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090011269A1 (en) 2006-02-03 2009-01-08 Wataru Urushihara Joint product between steel product and aluminum material, spot welding method for the joint product, and electrode chip for use in the joint product
JP4961532B2 (ja) 2006-07-25 2012-06-27 日産自動車株式会社 異種金属の接合方法及び装置
US8058584B2 (en) 2007-03-30 2011-11-15 Nissan Motor Co., Ltd. Bonding method of dissimilar materials made from metals and bonding structure thereof
DE102008044691A1 (de) * 2008-08-28 2010-03-04 Volkswagen Ag Verfahren zur Herstellung einer Fügeverbindung
EP2495067B1 (en) 2009-10-26 2014-04-02 Neomax Materials Co., Ltd. Clad material having bonding alloy layer formed from an nickel-magnesium alloy
DE202014104871U1 (de) * 2014-10-13 2016-01-15 Friedrich Glas Formkern zum Herstellen von Formteilen

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1177337A (ja) * 1997-09-05 1999-03-23 Showa Alum Corp 金属薄板の接合方法
CN101405105A (zh) * 2006-02-23 2009-04-08 株式会社神户制钢所 钢材和铝合金的接合体、点焊方法及用于该方法的电极头
CN101274387A (zh) * 2007-03-30 2008-10-01 日产自动车株式会社 由金属构成的异种材料的接合方法及其接合结构
US20140144889A1 (en) * 2007-08-10 2014-05-29 Nissan Motor Co., Ltd. Bonded Structure of Dissimilar Metallic Materials and Method of Joining Dissimilar Metallic Materials
CN101856774A (zh) * 2009-04-09 2010-10-13 通用汽车环球科技运作公司 通过冶金反应焊接轻金属工件
CN101867098A (zh) * 2009-04-14 2010-10-20 株式会社电装 铝导体端子装置及其制造方法
CN107002896A (zh) * 2014-09-09 2017-08-01 普罗透斯工业公司 用于冷却剂吸回的系统和方法
CN106334866A (zh) * 2015-07-07 2017-01-18 通用汽车环球科技运作有限责任公司 控制用于异种材料焊接的热应力和凝固的冷却

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018126914A1 (de) 2020-04-30
WO2020088866A1 (de) 2020-05-07
US11951559B2 (en) 2024-04-09
US20210316389A1 (en) 2021-10-14
CN112638567B (zh) 2023-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106334866B (zh) 控制用于异种材料焊接的热应力和凝固的冷却
KR100925580B1 (ko) 이종 금속의 접합 방법, 접합 구조 및 접합 장치
US8541110B2 (en) Resistance spot welding manufacture and method of forming same
CN104588858A (zh) 使用电极焊接面罩盖焊接钢和铝工件的电阻点焊
US20150231730A1 (en) Resistance spot welding steel and aluminum workpieces with protuberance
CN104842058A (zh) 用于不同金属的电阻点焊的电极
CN111136372B (zh) 用于异种金属焊接的高纵横比焊接面设计
US10384297B2 (en) Method and device for joining a composite sheet metal component to a functional element
US20140231396A1 (en) Method for resistance welding with pre-chilling
JP7201570B2 (ja) 抵抗スポット溶接方法
KR20200128153A (ko) 알루미늄재의 저항 스폿 용접 이음, 및 알루미늄재의 저항 스폿 용접 방법
US20160039039A1 (en) Aluminum resistance spot welding tip and method of making the same
JP7010720B2 (ja) 抵抗スポット溶接方法
US7355142B2 (en) Resistance welding electrode, welded copper flex lead, and method for making same
CN112638567B (zh) 用于制造在由不同金属制成的两个构件之间的至少一个限定的连接层的方法
JP2009226454A (ja) 金属部材の接合方法及びその装置
US20190363328A1 (en) Robust Reaction Metallurgical Joining
US5349153A (en) Spot welding electrode and method for welding coated metals therewith
JP6749305B2 (ja) 異種金属の溶接方法
JP6873777B2 (ja) 金属部材の接合方法
JP4931506B2 (ja) 異材接合方法
JP4857869B2 (ja) 重ね隅肉継手のレーザろう付け方法
CN106077862B (zh) 一种挤压成型的激光熔钎焊方法
JP2018114536A (ja) 接合方法および接合体
CN114473164B (zh) 对异种金属工件堆叠式总成电阻点焊的方法及电阻点焊的异种金属堆叠式总成

Legal Events

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