[发明专利]一种铝基复合材料的电阻点焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高铝基复合材料电阻点焊接头性能的工艺方法，具体涉及一种在常规铝基复合材料电阻点焊基础上通过在两个铝基复合材料之间添加纯铝箔片来改善接头性能的工艺方法。即本发明具体涉及一种铝基复合材料的电阻点焊方法。 

背景技术

铝基复合材料是目前应用最广、发展最快的一种金属基复合材料，具有高比强度、高比模量、耐磨性好和热膨胀系数低等优点，还可以根据需要对材料的性能进行组合设计，因而有较大的应用前景。然而，铝基复合材料的基体与增强相之间热物理性能如熔点、导热系数、热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得多，形成高强度的焊接接头较困难。这种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障碍。

电阻点焊是一种主要用于薄板连接的制造工艺，因其具有生产率高、焊接质量好、低成本和易实现高速自动化生产等特点，广泛应用于汽车制造及航空等工业部门。另外，对于铝基复合材料电阻点焊而言，点焊过程加热时间短，能有效抑制增强相与基体铝Al间的界面反应，并且在压力作用下成形，接头成型更致密。所以，电阻点焊更适合用于此类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。

本发明技术人员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SiCp/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. SiCp/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。

据此，本发明技术人员在2009年申请的发明专利“铝基复合材料的电阻点焊新方法”（专利号为CN200910065736.6）中进行了改进，详见该发明专利的具体内容。在该专利提供的技术方案中，对铝基复合材料连接时，在铝基复合材料和电极之间添加不锈钢（该专利的电阻点焊示意图详见附图1）。由此可以增加热输入，减少热散失。但是，在后续深入的研究中发现该专利存在如下主要缺陷：

（1）点焊熔核直径未达到最大值、点焊接头的抗拉剪力还有待提高；即点焊熔核直径和点焊接头的抗拉剪力均有待进一步提高。

对于铝基复合材料的电阻点焊，接头没有缺陷时，熔核直径越大，接头的拉剪力越大；CN200910065736.6的发明专利中熔核直径为5.3mm，不是最大值；拉剪力为1693牛顿，也不是最大值。

（2） 接头区易过热，容易产生不锈钢和铝基复合材料工件之间的粘连（粘连现象详见附图2）。

（3）按照CN200910065736.6的发明专利公开的技术方案进行电阻点焊焊接时，由于不锈钢与铝基复合材料试样表面不可能绝对平整，而且不锈钢（例如1Cr18Ni9Ti）的电阻率为70ⅹ10^ˉ6～130ⅹ10^ˉ6Ω·m，而铝合金（例如LY12）的电阻率为4.4ⅹ10^ˉ6Ω·m，相差约20倍；不锈钢的热传导系数为20W/(m.K)，铝合金的热传导系数为237W/(m.K)，相差约10倍。从而使得点焊时不锈钢和铝基复合材料的接触面迅速升温，不易散热，很容易造成不锈钢和铝基复合材料试样之间的粘连，影响试样表面质量，损坏电极，降低接头的力学性能。

（4）按照CN200910065736.6的发明专利公开的技术方案进行电阻点焊焊接时，因过热极易在点焊接头区形成氢气孔缺陷（详见附图2）。

本发明技术人员经过长期不懈的深入研究，研制出一种能够解决上述铝基复合材料点焊焊接时存在的缺陷的新点焊工艺方法。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有铝基复合材料电阻点焊方法存在的熔核直径较小、点焊接头的抗拉剪力较小和粘连等缺陷，本发明提供一种能够提高目前铝基复合材料电阻点焊接头性能的方法，即本发明提供一种新的铝基复合材料电阻点焊方法。本发明技术方案通过在铝基复合材料之间添加一纯铝箔片进行电阻点焊连接，从而有效改善目前铝基复合材料电阻点焊接头性能的问题，即从而解决了铝基复合材料电阻点焊熔核直径小、接头强度低和粘连等缺陷。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：