[发明专利]铝基复合材料的电阻点焊新方法

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种电阻点焊的方法，特别是涉及一种铝基复合材料的电阻点焊方法。

二、背景技术：

含有增强相(例如：碳化硅颗粒、三氧化二铝颗粒等)的铝基复合材料(例如：SiCp/Al)是目前应用最广、发展较快、价格便宜、能实现较大规模生产的一种金属基复合材料。目前，该铝基复合材料正在不断地取代传统的金属材料，应用在航空航天、化工、汽车工业、造船、电子封装和军事等对材料性能要求较高的工业领域，因此，该材料具有较大的应用前景。然而，由于铝基复合材料的基体与增强相之间的物理性能(如熔点、导热系数、膨胀系数)以及化学相容性相差较大，使其焊接要比单相均质材料复杂的多，要形成高强度的焊接接头比较困难。因此，该铝基复合材料的连接问题一直阻碍着该种材料的迅速发展，成为该材料走向实用化的严重障碍。

电阻点焊是一种主要用于薄板连接的焊接工艺，广泛应用于汽车制造、航空等工业部门。尽管近年来国内外技术研究人员相继提出了许多新型薄板连接技术，但电阻点焊凭借其生产率高、焊接质量稳定、成本低、易实现高速自动化生产等优点，决定其仍然是轿车车身装配和航天航空复杂薄件的主要连接制造工艺。另外，对于铝基复合材料采用电阻点焊技术而言，点焊过程加热时间短，能有效抑制增强相与基体间的界面反应，并且在压力作用下成型，接头组织更致密。因而，电阻点焊工艺适合用于铝基复合材料的连接，是一种很有前景的复合材料焊接工艺。

本发明人根据铝基复合材料的性能和电阻点焊工艺的特点，前期曾进行了SiC_p/LY12复合材料的电阻点焊工艺研究，验证了电阻点焊制造工艺完全可以应用到含有增强相的铝基复合材料连接中(详见论文：袁森，李杏瑞.SiC_p/LY12复合材料的电阻点焊工艺研究[J]，金属铸锻焊技术，2008，37(1)：49-51)。但是，在此工艺下形成的熔核平均直径较小，只有4.3mm，没有充分发挥材料的潜能；另外通过对焊接接头的微观分析，发现在焊接接头的熔核中心存在着严重的颗粒偏聚现象(参见附图5和6，由于增强相颗粒是脆性相，增强相颗粒偏聚会大大降低该区域的韧性)。为了进一步提高接头拉剪力，解决焊接接头熔核中心存在的增强相颗粒严重偏聚现象，改善铝基复合材料的接头性能，本发明人经过大量的实验研究，研制出一种解决上述问题的新技术。

三、发明内容：

本发明的技术方案是：

本发明提供一种铝基复合材料的电阻点焊方法：在对铝基复合材料进行电阻点焊连接时，在电极和铝基复合材料之间添加一不锈钢片，在电极和铝基复合材料之间放置一不锈钢片进行电阻点焊连接时，其预压时间为0.4～1秒，维持时间为0.4～1.2秒，电极压力为2000～3500牛顿，焊接时间为0.1～0.3秒，焊接电流为1.2～1.8千安。

根据上述的铝基复合材料的电阻点焊方法，所述铝基复合材料的基体为2A12(LY12)、2A11(LY11)、2A14(LY14)、6A02(LD2)、2A50(LD5)、2B50(LD6)和3A21(LF21)中的任一种；所述铝基复合材料的增强相为碳化硅颗粒、碳化硅晶须或三氧化二铝颗粒。

根据上述的铝基复合材料的电阻点焊方法，所述铝基复合材料的增强相颗粒平均粒径为5～15μm，增强相在铝基复合材料中所占的体积分数为8～22％。

根据上述的铝基复合材料的电阻点焊方法，所述铝基复合材料作为板材两边等厚，其厚度为0.7～1.5mm。

根据上述的铝基复合材料的电阻点焊方法，所述不锈钢片的材料成分为1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo3Ti、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni11Nb、1Cr17MoTi、0Cr25Ni20、1Cr18Ni12Mo3Ti和0Cr23Ni13中的任一种；所述不锈钢片的厚度为0.1～0.2mm。

根据上述的铝基复合材料的电阻点焊方法，所述在铝基复合材料电阻点焊过程中冷却水流量为3～6升/分。

根据上述的铝基复合材料的电阻点焊方法，所述电极材料为紫铜，电极直径为15～25mm，端部形状为球面电极、圆顶电极或平面电极。

根据上述的铝基复合材料的电阻点焊方法，所述铝基复合材料作为板材在电阻点焊开始前需将其表面和背面用砂纸仔细打磨，去除表面氧化膜，再用丙酮清理并风干；所用不锈钢片光滑平整并且在电阻点焊前用丙酮清洗干净并风干。

本发明的积极有益效果：