專利名稱：利用泡壁摩擦去除界面氧化膜釬焊泡沫鋁與鋁板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種釬焊領(lǐng)域的焊接方法，尤其是ー種利用泡沫鋁凸凹表面摩擦去除氧化膜釬焊泡沫鋁與鋁板的方法。
背景技術(shù)：
泡沫鋁是類似泡沫狀的超輕金屬材料，是ー種集多種性能于一身的新型材料。由于其特殊的多孔結(jié)構(gòu)，密度只有金屬鋁的0. I 0. 5倍，但其抗彎比剛度卻可達(dá)到鋼的I. 5 倍，阻尼性能可達(dá)到金屬鋁的5 10倍。此外泡沫鋁還具有良好的聲學(xué)性能、優(yōu)良的電磁屏蔽性能以及優(yōu)異的熱學(xué)性能。因此，泡沫鋁在交通、微電子、海洋采油、航空航天、生物、醫(yī)療、建筑等高科技及高技術(shù)領(lǐng)域中有著重要的意義，尤其值得指出的是，多孔金屬材料和結(jié)構(gòu)在高能耗裝備，如汽車、高速列車、航空航天器、輪船等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，泡沫鋁的應(yīng)用不僅會大幅度降低對常規(guī)能源的需求，同時(shí)也可以減少環(huán)境污染。泡沫鋁作為結(jié)構(gòu)件通常都要與傳統(tǒng)的致密金屬組成復(fù)合構(gòu)件使用，如板、柱或形狀復(fù)雜的空心金屬構(gòu)件，這樣才能實(shí)現(xiàn)在一定載荷下的最佳力學(xué)性能，同時(shí)也有利于將泡沫鋁“隱藏”在封閉、致密的構(gòu)件內(nèi)，并起到一定的抗腐蝕保護(hù)作用。以泡沫鋁為芯層，以鋁板作為面板層的泡沫鋁夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合板是這種復(fù)合材料的典型代表。目前，實(shí)現(xiàn)泡沫鋁與鋁板復(fù)合的方法主要采用超聲波固相焊接壓カ焊、熔化焊、直接釬焊等方法，超聲波固相焊接壓カ焊的方法，易造成泡沫鋁泡孔的坍塌和孔隙率的降低， 從而降低泡沫鋁的性能，目前壓カ焊的方法僅局限于孔隙率不高的泡沫鋁的連接。采用熔化焊的方法如TIG、MIG、激光焊等，由于泡沫鋁特殊的熱學(xué)性能，即使加熱到1400°C也不熔化，而鋁及其鋁合金的熔化溫度范圍為560 700°C，同時(shí)熔化焊的方法還會造成孔隙率的降低。采用直接釬焊的方法，雖然能夠避免泡沫鋁泡孔的坍塌、提高孔隙率；但是，在泡沫鋁和鋁板表面由于氧化膜的存在，釬料很難潤濕，且去除氧化膜較困難，泡沫鋁和鋁板的完全結(jié)合很難實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致泡沫鋁和鋁板接頭強(qiáng)度較低，一定程度上限制了釬焊方法在泡沫鋁與鋁板焊接中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有泡沫鋁與鋁板復(fù)合采用直接釬焊的方法，存在釬料不潤濕和氧化膜難去除，導(dǎo)致泡沫鋁和鋁板接頭強(qiáng)度較低的問題，提供ー種利用泡壁摩擦去除界面氧化膜釬焊泡沫鋁與鋁板的方法。本發(fā)明的方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的步驟一、將泡沫鋁板和致密鋁板清洗干凈并烘干；步驟ニ、對泡沫鋁板整體進(jìn)行加熱至350°C 460°C之間，利用棒狀Zn-Al-Cu釬料在泡沫鋁板的待焊接面上往復(fù)滑動，使熔化的釬料均勻地涂覆在待焊的泡沫鋁板的表面， 自然冷卻至室溫；步驟三、將致密鋁板焊件裝卡在固定卡具上，將已涂覆釬料的泡沫鋁板焊件裝卡在可滑動卡具上，并將泡沫鋁板涂覆釬料的端面與致密鋁板涂覆釬料的端面對接，加熱使對接面上的釬料達(dá)到熔化狀態(tài)；步驟四、釬料熔化后，將滑動卡具夾持的泡沫鋁板在待焊接界面處往復(fù)滑動摩擦次 15次，同時(shí)在垂直于焊接面的方向施加壓力，壓カ為IkPa 8kPa，且溫度保持在 350°C~ 460°C之間；步驟五、停止泡沫鋁板與致密鋁板的相對滑動摩擦，并使泡沫鋁板與致密鋁板的焊接面對齊，再次加壓，壓カ為2kPa 12kPa，保溫2分鐘 5分鐘后自然冷卻至室溫，實(shí)現(xiàn)泡沫鋁和致密鋁板的冶金結(jié)合釬焊界面連接。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)一、本發(fā)明利用泡沫鋁表面凸凹不同的特點(diǎn)，采用泡沫鋁板與鋁板間的相互摩擦，去除界面處的氧化膜，并促進(jìn)釬料的潤濕和鋪展，火焰釬焊獲得泡沫鋁板與鋁板間的冶金結(jié)合。由于泡沫鋁表面泡壁具有凸凹不平的特點(diǎn)，在壓カ和熱存在的情況下，相對滑動的泡沫鋁和鋁板間發(fā)生摩擦，從而去除泡沫鋁和鋁板表面的氧化膜，促進(jìn)熔融釬料的潤濕和鋪展以及與鋁母材的相互反應(yīng)，形成連續(xù)致密的焊縫和冶金連接。ニ、焊接表面無須特殊清理，焊接周期短，高效，成本低，易于實(shí)現(xiàn)自動化。


圖I是具體實(shí)施方式
一中的步驟ニ中利用棒狀Zn-Al-Cu釬料在泡沫鋁板2的待焊接面上往復(fù)滑動的エ藝狀態(tài)圖(圖中I為棒狀釬料)；圖2是具體實(shí)施方式
一中的步驟ニ 中熔化的釬料均勻地涂覆在泡沫鋁待焊表面的エ藝狀態(tài)圖(圖中4為涂覆釬料)；圖3是具體實(shí)施方式
一中的步驟三、四中可滑動卡具夾持的泡沫鋁板2在待焊接界面處往復(fù)滑動摩擦和對焊接面施加垂直的壓カ的エ藝狀態(tài)圖；圖4是具體實(shí)施方式
一中的步驟五中泡沫鋁板2與致密鋁板3的待焊接面對齊，并再次加壓的エ藝狀態(tài)圖；圖5是泡沫鋁板2與致密鋁板3之間實(shí)現(xiàn)可靠的冶金結(jié)合的釬焊界面效果圖(圖中7為焊縫)。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖I 圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的步驟一、將泡沫鋁板2和致密鋁板3清洗干凈并烘干；步驟ニ、對泡沫鋁板2整體進(jìn)行加熱至釬料熔點(diǎn)以上，即350°C 460°C之間，利用棒狀Zn-Al-Cu釬料在泡沫鋁板2的待焊接面上往復(fù)滑動，見圖1，使熔化的釬料均勻地涂覆在待焊的泡沫鋁板2的表面，見圖2，自然冷卻至室溫(20°C 25°C )；步驟三、將致密鋁板3焊件裝卡在固定卡具6上，將已涂覆釬料的泡沫鋁板2焊件裝卡在滑動卡具5上，并將泡沫鋁板2涂覆釬料的端面與致密鋁板3涂覆釬料的端面對接， 加熱使對接面上的釬料達(dá)到熔化狀態(tài)，見圖3 ；步驟四、釬料熔化后，將滑動卡具夾持的泡沫鋁板2在待焊接界面處往復(fù)滑動摩擦5次 15次，以去除對接界面上的氧化膜，同時(shí)在垂直于焊接面的方向施加壓力，壓カ 為IkPa 8kPa，上述范圍內(nèi)不會造成泡沫鋁泡壁坍塌，且溫度保持在釬料熔點(diǎn)以上，即 350°C 460°C之間，泡沫鋁板與致密金屬鋁板間待焊接表面的氧化膜在熱和カ的作用下， 利用泡沫鋁板凸凹表面與鋁板的相互摩擦去除氧化膜，并促進(jìn)了釬料的鋪展，見圖3 ；
步驟五、停止泡沫鋁板2與致密鋁板3的相對滑動摩擦，并使泡沫鋁板2與致密鋁板3的焊接面對齊，再次加壓，壓カ為2kPa 12kPa，壓カ在上述范圍內(nèi)不會造成泡沫鋁泡壁坍塌，見圖4，保溫2分鐘 5分鐘后自然冷卻至室溫(20°C 25°C )，實(shí)現(xiàn)泡沫鋁2和致密鋁板3的冶金結(jié)合釬焊界面連接，見圖5。
具體實(shí)施方式
ニ 本實(shí)施方式的步驟一中的加熱溫度為400°C 430°C。其它步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式的步驟ニ中對泡沫鋁板2整體進(jìn)行加熱的方式采用丙烷火焰或氧こ炔焰。其它步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式的步驟三中對泡沫鋁板2與致密鋁板3對接面的加熱方式采用丙烷火焰或氧こ炔焰。其它步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
權(quán)利要求
1.一種利用泡壁摩擦去除界面氧化膜釬焊泡沫鋁與鋁板的方法，其特征在于所述方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的步驟一、將泡沫鋁板(2)和致密鋁板3清洗干凈并烘干；步驟二、對泡沫鋁板(2)整體進(jìn)行加熱至350°C 460°C之間，利用棒狀Zn-Al-Cu釬料在泡沫鋁板(2)的待焊接面上往復(fù)滑動，使熔化的釬料均勻地涂覆在待焊的泡沫鋁板(2) 的表面，自然冷卻至室溫；步驟三、將致密鋁板3焊件裝卡在固定卡具上，將已涂覆釬料的泡沫鋁板(2)焊件裝卡在可滑動卡具上，并將泡沫鋁板(2)涂覆釬料的端面與致密鋁板(3)涂覆釬料的端面對接， 加熱使對接面上的釬料達(dá)到熔化狀態(tài)；步驟四、釬料熔化后，將滑動卡具夾持的泡沫鋁板(2)在待焊接界面處往復(fù)滑動摩擦 5次 15次，同時(shí)在垂直于焊接面的方向施加壓力，壓力為IkPa 8kPa，且溫度保持在 350°C~ 460°C之間；步驟五、停止泡沫鋁板(2)與致密鋁板(3)的相對滑動摩擦，并使泡沫鋁板(2)與致密鋁板(3)的焊接面對齊，再次加壓，壓力為2kPa 12kPa，保溫2分鐘 5分鐘后自然冷卻至室溫，實(shí)現(xiàn)泡沫鋁(2)和致密鋁板(3)的冶金結(jié)合釬焊界面連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述利用泡壁摩擦去除界面氧化膜釬焊泡沫鋁與鋁板的方法，其特征在于步驟二中對泡沫鋁板(2)整體進(jìn)行加熱的方式采用丙烷火焰或氧乙炔焰。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述利用泡壁摩擦去除界面氧化膜釬焊泡沫鋁與鋁板的方法， 其特征在于步驟三中對泡沫鋁板(2)與致密鋁板(3)對接面的加熱方式采用丙烷火焰或氧乙炔焰。
全文摘要
利用泡壁摩擦去除界面氧化膜釬焊泡沫鋁與鋁板的方法，它涉及一種釬焊領(lǐng)域的焊接方法，以解決現(xiàn)有泡沫鋁與鋁板復(fù)合采用直接釬焊，釬料不潤濕和氧化膜難去除，導(dǎo)致泡沫鋁和鋁板接頭強(qiáng)度低的問題。方法一、將泡沫鋁板和致密鋁板清洗并烘干；二、對泡沫鋁板加熱，將棒狀釬料在泡沫鋁板的待焊接面上往復(fù)滑動，使釬料涂覆在待焊泡沫鋁板的表面；三、將泡沫鋁板與致密鋁板的待焊端面對接，加熱使對接面上的釬料熔化；四、將泡沫鋁板在待焊接界面處往復(fù)滑動5次～15次，同時(shí)在垂直于焊接面的方向施加壓力；五、停止滑動摩擦，再次加壓，保溫后冷卻，實(shí)現(xiàn)泡沫鋁和致密鋁板的釬焊界面連接。本發(fā)明用于泡沫鋁與鋁板的焊接。
文檔編號B23K103/10GK102581415SQ201210059619
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者劉華杰, 呂世雄, 黃永憲, 龔靖 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)