[发明专利]一种异种金属接头及其电阻焊方法

说明书

本发明提供一种异种金属接头的电阻焊方法，对外层由铁或铁基合金构成、内层由密度小于5g/cm³或熔点低于800℃的金属构成的层叠结构进行焊接。电阻焊方法包括飞溅阶段，飞溅阶段中层叠结构中间的轻金属或低熔点金属以飞溅的形式脱离，使得焊接界面内的铁或铁基合金层相互之间直接形成连接结构完成焊接。本发明能够避免异种接头焊接界面上脆性金属间化合物的形成，提高接头力学性能，实现异种金属间的可靠连接。本发明还提供一种异种金属接头。

技术领域

本发明属于焊接领域，具体涉及一种异种金属接头及其电阻焊方法。

背景技术

随着节能减排要求的不断提高，轻量化设计已经成为汽车工业所面临的重要课题。在少数豪华品牌的产品中，已经出现了全铝车身等设计方案。然而，全铝车身成本昂贵，维修困难，其价格始终难以为一般消费者广泛接受。因此在市面上的主流产品中，车身结构的主体仍然以钢材为主，尤其是如A柱、B柱、车门加强板和纵梁等结构件，高强钢乃至超高强钢正在取代原有的普通钢材，获得越来越多的应用。同时，汽车企业和消费者逐渐发现，在减震器、车轮罩端板、地板、发动机和车身外覆盖件等局部采用包括铝合金、镁合金在内的轻合金材料，不失为一个成本与性能上都可以接受的方案。因此，钢材与轻金属复合的汽车制造方案，正得到越来越多的青睐。钢与轻金属异种接头连接工艺的重要性便凸显了出来。

传统白车身制造工艺多采用电阻焊对钢板进行电阻焊连接。然而钢材尤其是高强钢与铝合金、镁合金物理性能差异巨大，钢材熔点普遍超过1400℃，而铝合金、镁合金熔点多在700℃以下，在传统电阻焊工艺中钢与铝、镁合金的焊接接头会出现大量气孔裂纹等缺陷，且焊接区域内会形成大量脆性的铁-铝或铁-镁金属间化合物，严重影响接头的机械强度。

部分现有技术采用了钢工件-铝工件-钢工件的三层复合结构或者钢元件-铝工件-钢工件，其中钢元件常见的为特别设计的铆钉，包括特制的实心、空心和半空心铆钉等。对这些组合焊接时，先对焊接区域进行加热，或者对钢元件驱动而保持在高速旋转状态下接触铝工件并挤压，使中间的铝板在高温下软化或达到半熔化状态，再通过焊接设备提供大的压力将软化或半熔化状态的铝合金挤出焊接区域，进而直接在最外层的钢板或钢元件与钢工件之间完成焊接的方案。然而，发明人认识到，在这一过程中，被加热的高温铝合金与钢板会发生较长时间的接触，导致形成大量的脆性的金属间化合物，并且高温塑性状态下的铝合金也较难有效排挤出焊接区域而影响焊接质量。因为，铝钢异种金属焊接时，铁在铝中固溶度较高，而铝在铁中几乎无法固溶，因此铁铝之间无法大量形成固溶体，焊接时焊缝中快速形成大量铁铝系脆性的金属间化合物(例如FeAl₃，Fe₂Al₅，FeAl₂，FeAl和Fe₃Al等)，这些脆性金属间化合物通常呈层状结构分布在焊接界面上，在承受外应力化合物层时极易萌生裂纹和提供裂纹扩展，对最终的接头强度产生显著的不良影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种异种金属接头的电阻焊方法，以解决电阻点焊焊接异种金属时焊接强度低、焊接界面存在大量脆性金属间化合物、容易萌生裂纹的问题。

本发明的另一目的在于提供一种异种金属接头，其具有可靠的连接。