[发明专利]一种铝合金与匹配强度钢的铝-钢管件磁脉冲焊接方法

说明书

一种铝合金与匹配强度钢的铝‑钢管件磁脉冲焊接方法，包括：安装焊接材料，其中焊接材料包括铝合金板件以及匹配强度钢板件，铝合金板件为动件，匹配强度钢板件为静件；通过计算机对控制系统输入指令，控制系统对电容器组按照设定值充电；当电容器组的充电电压达到设定值时，高压开关闭合，电容器组中储存的电量通过高压电缆传递到线圈，进行放电，电磁力驱动动件向静件高速冲击，完成焊接。该方法以具有轻量化‑成本均衡优势的铝钢异质材料管轴类焊接结构为基础开发高效高质的磁脉冲焊接新工艺，从焊接机理、结构设计和性能表征入手提供管轴类多材料零部件连接方案，为提高轻量化水平和整机性能提供可靠的技术储备与支撑。

技术领域

本发明属于运载装备材料以及异种材料加工技术领域，尤其涉及一种铝合金与匹配强度钢的铝-钢管件磁脉冲焊接方法。

背景技术

以汽车为代表的运载装备领域，随着轻量化技术的发展，采用材料替换与混用成为汽车产业的共识，异种材料混用结构的实现与应用能有效降低装备能耗，是目前行业的研究热点和共性话题。然而，由于异质材料理化特性差异巨大，传统焊接方法很难实现可靠连接，易在焊接界面形成金属间化合物，导致接头的塑性、韧性降低，因此连接技术是限制异质材料结构发展的重要难题。此外，以铝代钢及其混用广受关注，但铝钢特性差异大、均匀冶金难、易形成脆性物质，导致接头塑性、韧性低，易开裂，成为轻量化发展的重要难题。

目前，国内外对异种材料的连接进行了大量研究，开发了螺接、铆接、搅拌摩擦焊、激光辅助焊、胶接等技术。对于铝钢连接问题，采用自冲铆和螺栓时，连接件成本高、轻量化效果低；采用搅拌摩擦焊，成本高、效率低、技术成熟度相对较低。

磁脉冲焊接是一种高效率的固相焊接技术，其焊接原理与爆炸焊接类似，磁脉冲采用电磁力取代了爆轰物，环保安全，易实现自动化。在磁脉冲焊接过程中，金属无熔化过程，避免或减少了金属化合物的产生。相对于热输入焊接工艺，磁脉冲焊接工艺不产生任何排放，整个过程无发热、无辐射、无烟、无废气、无火花、无辅材消耗，是一种低碳环保的绿色制造技术。磁脉冲焊接技术在国外开发了双金属传动轴、过滤器等，成形设备也较为成熟，然而缺乏成套能用于指导生产的系统性工法。

总之，随着汽车产业的发展，异种材料连接技术已成为一项制约性因素，面临成本、效率、可靠性等挑战，亟需新技术的开发与应用。因此，面向汽车产业中铝钢混用轻量化技术的重大需求，研究铝钢薄壁管磁脉冲焊接轻量化新技术，从而能够在汽车产业中的应用，为汽车轻量化提供示范性样本，带动提升产品质量和市场竞争力成为正待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种铝合金与匹配强度钢的铝-钢管件磁脉冲焊接方法，面向运载装备在异种材料连接方面的需求，以具有轻量化-成本均衡优势的铝钢异质材料管轴类焊接结构为切入点，开发高效高质的磁脉冲焊接新工艺，从焊接机理、结构设计和性能表征入手，提供管轴类多材料零部件连接技术解决方案，为提高轻量化水平和整机性能提供可靠的技术储备与支撑。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种铝合金与匹配强度钢的铝-钢管件磁脉冲焊接方法，包括：

步骤1，安装焊接材料，其中所述焊接材料包括铝合金板件以及匹配强度钢板件，所述铝合金板件为动件，所述匹配强度钢板件为静件；

步骤2，通过计算机对控制系统输入指令，控制系统对电容器组按照设定值充电；

步骤3，当所述电容器组的充电电压达到设定值时，高压开关闭合，电容器组中储存的电量通过高压电缆传递到线圈，进行放电，电磁力驱动所述动件向所述静件高速冲击，完成焊接。

优选的，所述步骤1包括：

步骤11，清洗焊接材料；

步骤12，调整所述动件和所述静件之间的间距。

优选的，所述步骤12通过添加垫片调整所述动件和所述静件之间的间距。