[发明专利]泡沫铝夹芯三明治构件的拼焊成形方法

说明书

本发明公开了一种泡沫铝夹芯三明治构件的拼焊成形方法，包括以下步骤：S1、将发泡剂和稳定剂粉末充分混合；S2、将混合粉末均匀分布在中间层铝合金板材上以及叠放于该中间层铝合金板材底面的金属板材上，然后在中间层铝合金板材的顶面叠放一块金属板材；S3、采用搅拌摩擦焊对叠放的三块板材进行多道次的焊接处理，以获得致密的泡沫铝金属预制体的三明治板；S4、将至少两块泡沫铝金属预制体的三明治板拼焊连接，或者将泡沫铝金属预制体的三明治板与至少一块拼焊铝合金板材进行拼焊连接，形成拼焊构件；S5、将拼焊构件放入模具中加热发泡，以获得泡沫铝夹芯三明治构件。本发明可以获得芯层铝合金泡孔结构均匀的泡沫铝夹芯三明治构件。

技术领域

本发明属于铝板焊接技术领域，具体涉及一种泡沫铝夹芯三明治构件的拼焊成形方法。

背景技术

泡沫铝材料是一种质轻、多空隙的金属材料，它具有高的比强度、高比刚度、高强韧性、降噪隔热、缓冲减振等多重优势，在多个领域具有广阔的应用前景。但是，由于泡沫材料具有随机分布的孔洞结构，导致泡沫铝的抗拉强度和抗弯强度较低，而泡沫铝夹芯三明治结构复合板因其结构类似于工字钢，因此具有很高的抗弯强度和抗拉强度，而且很好的继承了泡沫铝的优异性能，可作为新型建材、汽车等高刚度的结构件。

目前，国内外对泡沫铝夹芯三明治结构的制备有了大量的研究，其制备方法主要有胶粘工艺、热压粉末冶金发泡工艺以及焊接的方法。

胶粘工艺是使用胶黏剂将泡沫铝和上下层金属面板粘结起来的一种物理连接方法，其优点是工艺简单，成本低，但是，芯层与金属面板无法实现可靠的冶金结合，不耐高温和腐蚀，同时，胶粘剂易老化，不能实现面板与芯层间长期有效的结合。

热压粉末冶金发泡工艺是将混合好的铝粉和发泡剂粉末与面板一起放进模具中(混合粉在两块面板中间)，沿轴向热压制，得到可发泡的三明治复合板，再将该复合板加热至使夹芯发泡，进而制得具有冶金界面结合的泡沫铝夹芯三明治结构。该制备方法的优点是界面实现了冶金结合，较胶粘工艺而言，界面结合强度大、耐高温、抗氧化，但是，热压粉末冶金发泡法在热压卸载时，泡沫芯层会发生弹性后效，不利于泡沫芯层均匀性，而且，芯层的粉末在热压时会出现“团聚”现象，使泡沫芯层结构产生空洞缺陷。

焊接的方法又分为激光焊、压力焊以及扩散焊等方法。激光焊可以将制好的泡沫铝和面板表层熔化凝固而焊接在一起，但是，在高温的作用下，泡沫铝内部大量孔隙结构因熔化坍塌而破坏，此外，由于特殊的孔隙结构，采用熔化焊的方法也很难实现较高孔隙率的泡沫铝的焊接。压力焊有半固相和固相连接的特点，但是，在焊接时要求施加较大的顶锻力，容易造成泡沫铝材料的变形，严重破坏原有的孔隙结构。扩散焊是在一定温度和压力下，将待焊件紧密贴合一段时间，是接触面间原子相互扩散形成连接的一种方法，但是，扩散焊接对焊接面表面粗糙度要求较高，同时，需要一定的压力和扩散时间，容易造成泡沫铝变形，延长了生产周期，生产效率低。

而且，目前制备泡沫铝夹芯三明治结构构件时，通常是将泡沫铝夹芯三明治板与实心金属板或者另一块泡沫铝夹芯三明治板通过胶黏剂粘结在一起或者焊接在一起，但是胶粘剂无法实现长期可靠的连接，而焊接会破坏焊缝处的孔隙。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种泡沫铝夹芯三明治构件的拼焊成形方法，它可以解决传统工艺制备预制体致密性和均匀性差，以及板/芯界面冶金结合强度不高等问题；还可对预制体进行大面积连接，或进一步与实心板材进行拼焊成形，然后发泡制备AFS构件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种泡沫铝夹芯三明治构件的拼焊成形方法，包括以下步骤：

S1、将发泡剂和稳定剂粉末充分混合；

S2、将步骤S1中的混合粉末均匀分布在中间层铝合金板材上以及叠放于该中间层铝合金板材底面的金属板材上，然后在中间层铝合金板材的顶面叠放一块金属板材；