[发明专利]用添加的SN基合金电弧或束钎焊/焊接相同或不同金属或金属合金的工件的方法和SN基合金焊丝

说明书

本发明涉及利用添加的Sn基金属合金电弧或束钎焊/焊接相同或不同金属或金属合金的工件的方法。将由钢、铸铁、镍、镉、铍、钛、钼、镁、铝、铜、铅、锌、锡、硬金属(hard metal)及其合金制成的工件焊接或钎焊，待连接的该工件可由相同或不同金属或金属合金构成。

本发明还涉及填充由钢、铸铁、镍、镉、铍、钛、钼、镁、铝、铜、铅、锌、锡、硬金属及其合金制成的工件中的缝隙或凹陷的方法。

本发明还涉及用于上述方法中的焊丝。

在汽车制造业中尤其在小汽车制造中，为了降低车身的整体重量，在车身结构中采用各种轻金属部件已经变得常见，这对降低总燃料消耗具有积极作用。通常在这方面采用由铝、铝合金或镁合金制成的部件。实际上，目前在市场上销售的汽车中，这些材料构成了其车身的一半以上。

用在车身结构中的材料变化还使得需要现有连接工艺技术的相应配合。虽然早期车身结构主要需要薄钢板连接，但是现在变得必须以在没有太多复杂性的工业生产过程中允许使用的方式在不同材料之间提供连接。特别是对于用在轻质结构中的薄金属板，在连接加工期间存在由引入大量的热所引起的高的组成部件变形和涂层破坏的风险。

为了连接薄钢板例如通常用在车身结构中的镀锌金属薄板，现有技术尤其采用惰性气体焊接或惰性气体钎焊。在DIN 1910-2中已经描述了这些方法。

金属的惰性气体焊接是这样一种方法，其中通过惰性气体流中的焊丝电极与工件之间的电弧燃烧使待焊接区域中的工件熔融。焊丝电极可包括焊接添加剂，并且必须适应于待焊接的材料。这样，待焊接的工件区域相互连接。

在束焊接/钎焊中，连接过程中使用的能量通过光源、激光源或电子束源引入。

利用上述方法，将钢以及有色金属焊接在一起

一种可选的方法是金属惰性气体钎焊，其与金属惰性气体焊接的不同之处仅在于使用熔点低于待连接基底材料的焊料作为焊丝电极，从而使整个过程可在较低的温度下进行。

该方法也被称作“MIG钎焊”，尤其在汽车工业中连接镀锌薄金属板中获得承认。与相应的焊接方法相比，其提供的优点是过程安全性更高、焊缝质量提高和连接强度高，以及连接的金属部件的抗腐蚀性高。在该方法中，可使用惰性气体(例如氩气)或具有活性组分的气体的混合物作为用于焊接的惰性气体。这些气体混合物包括能够产生较平滑焊缝和良好的到基底材料的焊缝过渡部分的组分。为此，例如使用氩气与少量氧气的混合物。

使用钎焊焊料或高温焊料例如铜基焊丝作为焊料。它们基本上由包括各种合金化元素例如硅、铝、锡、镍、锌和锰的铜组成。焊料的熔点为约950℃-1400℃，这是进行这种钎焊的区域。

熔点低于铜基焊丝的熔点的焊料由例如Zn、Al或Sn基合金组成。迄今，在利用焊炬、气体燃烧器或利用烙铁的火焰钎焊中尤其使用SnPb合金，这该方法中，填充凹陷或焊封裂纹代表主要目的。在另一应用中，这些焊接材料用在热交换结构内的炉内钎焊中。

下面描述的本发明意欲提供电弧或束焊接/钎焊的改进，从而允许将各材料类似地互相连接在一起，和将不同金属和金属合金尤其是由钢、铸铁、镍、镉、铍、钛、钼、镁、铝、铜、铅、锌、锡、硬金属及其合金制成的那些类似地连接在一起。通过使用锡基焊料进行电弧或束焊接/钎焊来连接这些材料迄今尚未被述及。在使用根据本发明的方法和添加材料时，甚至在自动化方式下有可能用低的能量输入来焊封裂纹、填充部件之间的间隙和填充凹陷。

欧洲专利申请EP 1 462 207 A1公开了一种使用Zn/Al添加材料来惰性气体焊接或惰性气体钎焊由相同或不同金属或金属合金制成的工件的方法。通过使用锌-铝合金作为焊料材料，该方法可在350℃-450℃的温度进行。

因此本发明的技术目的是改进现有技术中已知的电弧或束焊接/钎焊方法，从而使除了连接相同金属之外，该方法还适用于连接不同金属尤其是钢、铸铁、镍、镉、铍、钛、钼、镁、铝、铜、铅、锌、锡、硬金属及其合金，并且此外，通过进一步降低所采用合金的熔化温度该方法可适用于连接薄壁的、涂敷的或低熔点的材料而基本上不降低连接部的强度。

上述技术目的通过使用添加金属合金来电弧或束焊接/钎焊由钢、铸铁、镍、镉、铍、钛、钼、镁、铝、铜、铅、锌、锡、硬金属及其合金制成的工件(A)和由钢、铸铁、镍、镉、铍、钛、钼、镁、铝、铜、铅、锌、锡、硬金属及其合金制成的工件(B)的方法来实现，其中所述工件(A)和(B)可由相同或不同金属或金属合金构成，其特征在于以下步骤：

a)定位待连接的工件，例如以邻接或搭接方式。