專(zhuān)利名稱(chēng)：一種泡沫鋁及合金的焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種泡沫鋁及合金的焊接方法。二、 背景技術(shù)現(xiàn)有技術(shù)以閉孔泡沫鋁及合金為重點(diǎn)的超輕型金屬結(jié)構(gòu)，由于特殊的孔隙 結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)材料輕質(zhì)、多功能化，從而成為當(dāng)前航天以及高技術(shù)的熱點(diǎn)。 由于汽車(chē)等民用及高技術(shù)領(lǐng)域的需求，泡沫鋁及合金異型件、三明治結(jié)構(gòu)以及特 大尺寸的泡沫鋁及合金正成為泡沫鋁制備領(lǐng)域中的前沿。目前已有的焊接技術(shù)焊 接質(zhì)量對(duì)材料中孔隙的存在非常敏感，由于泡沫鋁特殊的多孔隙結(jié)構(gòu)，焊縫無(wú)法 成形，同時(shí)材料強(qiáng)度較低，因此傳統(tǒng)的熔化焊接和壓力焊接應(yīng)用于焊接泡沫鋁非 常困難。通過(guò)二次泡沫化對(duì)泡沫鋁及合金進(jìn)行焊接的方法，可實(shí)現(xiàn)泡沫鋁及合金 的連接，用于滿足各種高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。三、 發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明針對(duì)目前存在的技術(shù)空白，提供一種泡沫鋁及合金的焊接 方法。該方案無(wú)需對(duì)焊接的泡沫鋁及合金^f吏用任何釬料，因而該方法簡(jiǎn)單易行、 加工成本低廉，即可獲得大超大尺寸，具有高結(jié)合度，加工性能及力學(xué)性能優(yōu)良 的焊接泡沫鋁及合金材料。技術(shù)方案本發(fā)明的技術(shù)解決方案為 一種泡沫鋁及合金的焊接方法，焊接 步驟為包覆處理選取將要焊接的泡沫鋁及合金，將要焊接的接合面進(jìn)行打磨 去除泡沫鋁及合金表面的氧化皮；運(yùn)用定位鐵片對(duì)泡沫鋁及合金進(jìn)行合理定位及 包覆，并將定位鐵片點(diǎn)焊在一起形成全部或部分包覆泡沫鋁及合金的部件；預(yù)熱 處理將上述經(jīng)包覆處理的泡沫鋁及合金加熱至30(TC 65(TC的溫度下保溫 10-50分鐘進(jìn)行預(yù)熱；二次泡沫化將上述經(jīng)包覆處理的泡沫鋁及合金放入加熱 爐中，通入保護(hù)性氣體，并以1.5K/S速率迅速升溫以保持泡沫鋁及合金的固相率 防止過(guò)度變形，至65(TC-1300。C后，保溫5-50分鐘使得泡沫鋁及合金進(jìn)行二 次泡沫化；冷卻處理對(duì)泡沫鋁及合金進(jìn)行激冷，將包覆的鐵片等定位部件去除 即可獲得焊接泡沫鋁及合金。金屬的基體材料為鋁及鋁的多種合金。保護(hù)氣釆用 氮?dú)饣蛘邭鍤?，采用保護(hù)氣可以防止泡沫鋁及合金高溫氧化的腐蝕行為發(fā)生。有益效果1.本發(fā)明利用將兩種以上泡沫鋁及合金加熱至一定溫度后，由于泡沫鋁及 合金中因氫化鈦在一次泡沫化過(guò)程中分解不完全而殘余的氫化鈦再次分解產(chǎn)生氫 氣，驅(qū)動(dòng)受熱熔化后的泡沫鋁及合金半固態(tài)熔體二次泡沫化，運(yùn)用熱能使泡沫鋁 及合金在密合處二次發(fā)泡，通過(guò)組織結(jié)晶分子通過(guò)固-液-氣三相的共同作用，互相附著，在接合面的泡沫鋁及合金結(jié)晶分子形成晶界共存、形體相扣的結(jié)合方 式，將泡沫鋁及合金完成焊接。2. 本發(fā)明無(wú)需對(duì)焊接的泡沫鋁及合金使用任何釬料，因而該方法簡(jiǎn)單易 行、加工成本低廉，即可獲得大超大尺寸，具有高結(jié)合度，加工性能及力學(xué)性能 優(yōu)良的焊接泡沫鋁及合金材料。3. 本發(fā)明無(wú)需對(duì)泡沫鋁及合金的焊接界面進(jìn)行精加工，只要去除氧化層即 可，可降低成本，簡(jiǎn)化工作程序。4. 本發(fā)明通過(guò)定位鐵片包覆泡沫鋁及合金，使其在焊接過(guò)程中變形量小， 精度更高。焊接結(jié)合率達(dá)到95%。5. 本發(fā)明是金屬間的接合，與粘接相比，不存在紫外線等空間射線條件下 的老化問(wèn)題，連接可靠。6. 本發(fā)明將泡沫鋁及合金待連接件結(jié)構(gòu)整體放入爐中加熱，受熱均勻，因 此焊后不存在殘余應(yīng)力。7. 本發(fā)明可進(jìn)行各種尺寸各種環(huán)境下的泡沫鋁及合金焊接，解決制備大型 泡沫鋁及合金及異型件的制備難題，拓寬了泡沫鋁及合金的使用范圍。四

圖1為通過(guò)二次泡沫化對(duì)一種泡沫鋁合金進(jìn)行焊接的泡沫鋁合金制品圖(孔 隙率73.1%,孔徑l-3mm)。圖2為通過(guò)二次泡沫化對(duì)一種泡沫鋁合金進(jìn)行焊接的泡沫鋁合金制品截面 圖(孔隙率79.7% ，孔徑l-3mm)。圖3為通過(guò)CT掃描的二次泡沫化方法焊接的一種泡沫鋁合金焊縫的CT掃 描結(jié)構(gòu)圖。圖4為經(jīng)膠接的多種泡沫鋁及合金制品圖。五具體實(shí)施方式
實(shí)施例1: 一種泡沫鋁合金的焊接第一步是選取將要焊接的泡沫鋁合金，光潔度基本平整即可，選擇將要焊接 的接合面，經(jīng)打磨去除泡沫鋁合金表面的氧化皮，無(wú)需使用化學(xué)方法清理。第二步是運(yùn)用定位鐵片對(duì)泡沫鋁合金進(jìn)行合理定位及適當(dāng)包覆，并將定位鐵 片點(diǎn)焊在一起形成包覆泡沫鋁合金的部件。第三步是將上述部件加熱至300。C的溫度下保溫10分鐘進(jìn)行預(yù)熱，以防止焊 接過(guò)程中固相率過(guò)低造成孔隙率不勻的現(xiàn)象。第四步將有鐵片包覆的泡沫鋁及合金部件放入加熱爐中通入氬氣保護(hù)，并迅 速升溫至650TC的溫度下保溫5分鐘使得泡沫鋁合金在接合的界面處二次泡沫 化。第五步是將經(jīng)二次發(fā)泡焊接的泡沫鋁合金迅速進(jìn)行激冷，將包覆的鐵片等定 位部件去除即可獲得焊接泡沫鋁合金。實(shí)施例2:實(shí)施例l: 一種泡沫鋁合金的焊接第一步是選取將要焊接的泡沫鋁合金，光潔度基本平整即可，選擇將要焊接 的接合面，經(jīng)打磨去除泡沫鋁合金表面的氧化皮，無(wú)需使用化學(xué)方法清理。第二步是運(yùn)用定位鐵片對(duì)泡沫鋁合金進(jìn)行合理定位及適當(dāng)包覆，并將定位鐵 片點(diǎn)焊在一起形成包覆泡沫鋁合金的部件。第三步是將上述部件加熱至650。C的溫度下保溫50分鐘進(jìn)行預(yù)熱，以防止焊 接過(guò)程中固相率過(guò)低造成孔隙率不勻的現(xiàn)象。第四步將有鐵片包覆的泡沫鋁及合金部件放入加熱爐中通入氬氣保護(hù)，并迅速升溫至120(TC的溫度下保溫50分鐘使得泡沫鋁合金在接合的界面處二次泡沫 化。第五步是將經(jīng)二次發(fā)泡焊接的泡沫鋁合金迅速進(jìn)行激冷，將包覆的鐵片等定 位部件去除即可獲得焊接泡沫鋁合金。實(shí)施例3: —種泡沫鋁合金的焊接第一步是選取將要焊接的泡沫鋁合金，光潔度基本平整即可，選擇將要焊接 的接合面，經(jīng)打磨去除泡沫鋁合金表面的氧化皮，無(wú)需使用化學(xué)方法清理。第二步是運(yùn)用定位鐵片對(duì)泡沫鋁合金進(jìn)行合理定位及適當(dāng)包覆，并將定位鐵 片點(diǎn)焊在一起形成包覆泡沫鋁合金的部件。第三步是將上述部件加熱至400X:的溫度下保溫25分鐘進(jìn)行預(yù)熱，以防止焊 接過(guò)程中固相率過(guò)低造成孔隙率不勻的現(xiàn)象。第四步將有鐵片包覆的泡沫鋁及合金部件放入加熱爐中通入氬氣保護(hù)，并迅 速升溫至IOO(TC的溫度下保溫25分鐘使得泡沫鋁合金在接合的界面處二次泡沫 化。第五步是將經(jīng)二次發(fā)泡焊接的泡沫鋁合金迅速進(jìn)行激冷，將包覆的鐵片等定 位部件去除即可獲得焊接泡沫鋁合金。實(shí)施例4:泡沫鋁合金的 孔隙率(％)55%65%75%85%焊接后的抗拉 強(qiáng)度與本體泡 沫鋁的比較 (%)96%93%91%85%焊接后的抗拉強(qiáng)度與本體泡沫鋁的比較本體強(qiáng)度為基準(zhǔn)，本體經(jīng)焊接后的 抗拉強(qiáng)度與原本體抗拉強(qiáng)度的比值。對(duì)比實(shí)施例 一種泡沫鋁合金的快速膠接第一步是選擇一種泡沫鋁合金，經(jīng)線切割機(jī)加工焊接界面，通過(guò)化學(xué)方法清 洗泡沫鋁合金界面。第二步是將清洗過(guò)的泡沫鋁合金置于烘箱中在90。C下保溫90分鐘進(jìn)行烘千。第三步是進(jìn)行膠接，在將要膠接的兩個(gè)面上分別均勻涂上膠接劑，然后將兩 個(gè)試樣膠接，然后放于干燥處10 ~ 120分鐘。
權(quán)利要求
1.一種泡沫鋁及合金的焊接方法，其特征在于焊接步驟為a.包覆處理選取將要焊接的泡沫鋁及合金，將要焊接的接合面進(jìn)行打磨去除泡沫鋁及合金表面的氧化皮；運(yùn)用定位鐵片對(duì)泡沫鋁及合金進(jìn)行合理定位及包覆，并將定位鐵片點(diǎn)焊在一起形成全部或部分包覆泡沫鋁及合金的部件；b.預(yù)熱處理將上述經(jīng)包覆處理的泡沫鋁及合金加熱至300℃～650℃的溫度下保溫10～50分鐘進(jìn)行預(yù)熱；c.二次泡沫化將上述經(jīng)包覆處理的泡沫鋁及合金放入加熱爐中，通入保護(hù)性氣體，并以1.5K/S速率迅速升溫以保持泡沫鋁及合金的固相率防止過(guò)度變形，至650℃～1300℃后，保溫5～50分鐘使得泡沫鋁及合金進(jìn)行二次泡沫化；d.冷卻處理對(duì)泡沫鋁及合金進(jìn)行激冷，將包覆的鐵片等定位部件去除即可獲得焊接泡沫鋁及合金。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泡沫鋁及合金的焊接方法，其特征在于所述 ,金屬的基體材料為鋁及鋁的多種合金。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泡沫鋁及合金的焊接方法，其特征在于所述 保護(hù)氣采用氮?dú)饣蛘邭鍤猓捎帽Ｗo(hù)氣可以防止泡沫鋁及合金高溫氧化 的腐蝕行為發(fā)生。
全文摘要
一種泡沫鋁及合金的焊接方法，其特征在于焊接步驟為包覆處理、預(yù)熱處理、二次泡沫化、冷卻處理。本發(fā)明無(wú)需對(duì)焊接的泡沫鋁及合金使用任何釬料，因而該方法簡(jiǎn)單易行、加工成本低廉，即可獲得大超大尺寸，具有高結(jié)合度，加工性能及力學(xué)性能優(yōu)良的焊接泡沫鋁及合金材料。無(wú)需對(duì)泡沫鋁及合金的焊接界面進(jìn)行精加工，只要去除氧化層即可，可降低成本，簡(jiǎn)化工作程序。通過(guò)定位鐵片包覆泡沫鋁及合金，使其在焊接過(guò)程中變形量小，精度更高。焊接結(jié)合率達(dá)到95％。本發(fā)明是金屬間的接合，與粘接相比，不存在紫外線等空間射線條件下的老化問(wèn)題，連接可靠。
文檔編號(hào)B23K28/00GK101214583SQ20081001934
公開(kāi)日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2008年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月4日
發(fā)明者何德坪, 何思淵, 戈 戴, 輝 王, 褚旭明 申請(qǐng)人:東南大學(xué)