一种铝钢复合件的焊接方法以及铝钢复合件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种铝钢复合件的焊接方法以及铝钢复合件，属于摩擦焊接工艺技术 领域。
【背景技术】
[0002] 现有技术中，对于钢铝这样的异种金属的接合，通常通过熔融焊接，或者使用铆钉 等机械连接方式，或者通过胶水粘接。
[0003] 采用熔融焊接时，由于输入到焊接部位的热量太大，容易在钢铝之间的结合面处 形成脆弱的金属间化合物，降低了钢铝之间的结合强度，在长时间使用下，尤其是在扭矩的 作用下，焊缝处容易发生断裂，造成结构失效。
[0004] 采用胶水粘接时，钢铝之间的接合力也常常达不到要求，并且，胶水还有可能会因 为老化而进一步降低钢铝之间的接合力。
[0005] 通过铆钉等机械方法进行接合时，则存在因为铆接而影响产品外形，或由于铆接 部位长时间使用而产生疲劳断裂的问题。
[0006] 综上所述，如何提供一种结合稳固的铝钢复合件是现有技术中还没有解决的技术 难题。
【发明内容】
[0007] 因此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的钢铝复合件的生产方法 使得钢与铝接合不牢固的技术问题，从而提出一种能够使钢与铝之间接合稳固的铝钢复合 件的生产方法。
[0008] 为此，本发明提供一种铝钢复合件的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009] 采用表面粗糙度在Ral. 6_Ra6. 3的板状或块状铝制件，以及圆柱状钢制件，铝制 件厚度不小于9mm，钢制件直径不小于20mm ;
[0010] 固定钢制件和铝制件，并使铝制件的板面和钢制件的端面对准接触形成焊接面， 对铝制件施加向着钢制件方向的并与焊接面垂直的力或力的分量，使该力或力的分量对焊 接面产生280-380KN的压力；
[0011] 保持焊接面所受的压力，并使钢制件相对于铝制件旋转，转数为300-500转/分， 经3-5s后使钢制件停止旋转，在钢制件旋转过程中使钢制件以0. 8-lmm/s的速度逐渐伸入 到铝制件中，与塑性变形状态的铝制件接合而形成铝钢复合件；
[0012] 将铝钢复合件降温至室温，降温速度200-300°C /分钟，完成焊接。
[0013] 还包括对铝制件和钢制件的焊接面进行表面处理以控制铝制件和钢制件表面粗 糙度的步骤。
[0014] 钢制件和铝制件在惰性气体气氛中旋转接合。
[0015] 在钢制件停止旋转后，继续对焊接面保持上述压力，保压时间不少于10s。
[0016] 完成焊接后，将焊接面局部加热至200-250°C，并保温l_2h。
[0017] 选用的铝制件的焊接面上具有圆台状的孔槽，孔槽深度为l-2mm，选用的钢制件的 焊接面上具有圆台状凸台，凸台的母线与凸台中轴线形成的夹角比孔槽的母线与孔槽中轴 线形成的夹角大3-5°，焊接时，使孔槽和凸台的中轴线对准。
[0018] 圆台状的凸台的母线与凸台中轴线形成的夹角为83-88°。
[0019] 圆台状的孔槽的母线与孔槽中轴线形成的夹角为80-85°。
[0020] 本发明还提供一种铝钢复合件，包括板状或块状的铝制件，和与铝制件的板面焊 接固定的圆柱状的钢制件，所述铝制件和所述钢制件采用上述任一项所述的焊接方法焊接 固定。
[0021] 本发明提供的铝钢复合件的焊接方法具有如下优点：
[0022] 1.本发明提供的铝钢复合件的焊接方法，通过合理地设置表面粗糙度、压力、转 数、伸入速度、降温速度，保证了焊接时产生足够的温度，使焊接面处的金属产生塑性变形， 并使焊接后焊缝处形成足够厚度的铝-钢结合区，并且焊缝处不产生气泡、裂纹等缺陷，使 焊缝处的抗拉强度大于铝基体处的抗拉强度。完成焊接后对焊接面进行局部加热可以去除 焊缝处的残余应力，提高焊缝处的连接强度。
[0023] 2.本发明提供的铝钢复合件的焊接方法，在铝制件板面上预成型圆台状的孔槽， 在钢制件的焊接端成型圆台状凸台，同时将圆台状的凸台的母线与凸台中轴线的夹角比圆 台状的孔槽的母线与孔槽中轴线的夹角设置成大3-5°，一方面，通过圆台与孔槽对准配 合，为焊接前钢制件和铝制件的提供定位，另一方面，在焊接时钢制件伸入到铝制件中，钢 制件与铝制件形成圆台表面的焊接结合面，提高了结合面积，提高钢制件与铝制件之间的 焊接强度，另外，预成型孔槽还可减小铝制件从焊接区域溢出的量。
[0024] 3.本发明提供的铝钢复合件，因采用上述方法制备而成，因此具有非常高的剥离 强度，铝和钢结合稳定，使用寿命高。
【附图说明】
[0025] 为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合 附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
[0026] 图1是本发明的铝制件和钢制件焊接前的结构示意图；
[0027] 图2是本发明的铝钢复合件车加工后的结构示意图；
[0028] 图中附图标记表示为：1-钢制件；2-铝制件；3-圆柱体；31-盲孔；4-圆形基座； 41-圆台状突出部；42-圆环状突出部；43-圆形突出部。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。
[0030] 实施例1
[0031] 本实施例提供一种铝钢复合件的焊接方法，包括以下步骤：
[0032] Sl :采用表面粗糙度在RaL 6的板状铝制件和表面粗糙度为RaL 6的圆柱状钢制 件，铝制件厚度为9mm，钢制件直径为20mm，铝制件为1060纯铝，钢制件为304不锈钢；
[0033] S2 :固定铝制件和钢制件，并使铝制件的板面和钢制件的端面对准接触形成焊接 面，对铝制件施加向着钢制件方向的并与焊接面垂直的力或力的分量，使该力或力的分量 对焊接面产生280KN的压力；
[0034] S3 :保持焊接面所受的压力，并使钢制件相对于铝制件旋转，转数为300转/分，经 5s后使钢制件停止旋转，在钢制件旋转过程中使钢制件以lmm/s的速度逐渐伸入到铝制件 中，与塑性变形状态的铝制件接合而形成铝钢复合件，其中，停止旋转后继续保持IOs的压 力；
[0035] S4 :将铝钢复合件降温至室温，降温速度200°C /分钟，完成焊接。
[0036] S5:完成焊接后，松开铝钢复合件，并将其置于加热装置内，将焊接面局部加热至 200°C，并保温2h。
[0037] 利用上述焊接方法生产得到的铝钢复合件，包括圆柱状的钢制件和与圆柱状的钢 制件的端面焊接连接的板状的铝制件，该铝钢复合件的剥离强度见表1。
[0038] 实施例2
[0039] Sl :采用表面粗糙度在RaL 6的板状铝制件和表面粗糙度为Ra5. 6的圆柱状钢制 件，错制件厚度为l〇mm，钢制件直径为21mm ;
[0040] S2 :固定铝制件和钢制件，并使铝制件的板面和钢制件的端面对准接触形成焊接 面，对铝制件施加向着钢制件方向的并与焊接面垂直的力或力的分量，使该力或力的分量 对焊接面产生320KN的压力；
[0041 ] S3 :保持焊接面所受的压力，并使钢制件相对于铝制件旋转，转数为400转/分，经 3s后使钢制件停止旋转，在钢制件旋转过程中使钢制件以0. 8mm/s的速度逐渐伸入到铝制 件中，与塑性变形状态的铝制件接合而形成铝钢复合件，其中，停止旋转后继续保持Ils的 压力；
[0042] S4 :将铝钢复合件降温至室温，降温速度250°C /分钟，完成焊接。
[0043] S5:完成焊接后，松开铝钢复合件，并将其置于加热装置内，将焊接面局部加热至 220°C，并保温 I. 2h。
[0044] 利用上述焊接方法生产得到的铝钢复合件，包括圆柱状的钢制件和与圆柱状的钢 制件的端面焊接连接的板状的铝制件，该铝钢复合件的剥离强度见表1。
[0045] 实施例3
[0046] Sl :采用表面粗糙度在Ra6. 3的板状铝制件和表面粗糙度为Ra4. 6的圆柱状钢制 件，错制件厚度为13_，钢制件直径为23mm ;
[0047] S2 :固定铝制件和钢制件，并使铝制件的板面和钢制件的端面对准接触形成焊接 面，对铝制件施加向着钢制件方向的并与焊接面垂直的力或力的分量，使该力或力的分量 对焊接面产生380KN的压力；
[0048] S3 :保持焊接面所受的压力，并使钢制件相对于铝制件旋转，转数为500转/分，经 4s后使钢制件停止旋转，在钢制件旋转过程中使钢制件以0. 9mm/s的速度逐渐伸入到铝制 件中，与塑性变形状态的铝制件接合而形成铝钢复合件，其中，停止旋转后继续保持12s的 压力；
[0049] S4 :将铝钢复合件降温至室温，降温速度300°C /分钟，完成焊接。
[0050] S5:完成焊接后，松开铝钢复合件，并将其置于加热装置内，将焊接面局部加热至 250°C，并保温lh。
[0051] 利用上述焊接方法生产得到的铝钢复合件，包括圆柱状的钢制件和与圆柱状的钢 制件的端面焊接连接的板状的铝制件，该铝钢复合件的剥离强度见表1。
[0052] 实施例4
[0053] Sl :采用表面粗糙度在Ra6. 3的板状铝制件和表面粗糙度为Ra4. 6的圆柱状钢制 件，铝制件厚度为13mm，钢制件直径为23mm ;在铝制件的焊接面预成型圆台状的孔槽，孔槽 深度为I. 5_ ;钢制件的焊接面上成型圆台状凸台，圆台状的凸台的母线与凸台中轴线的 夹角为83° ;圆台状的孔槽的母线与孔槽中轴线的夹角为80° ;
[0054] S2 :固定铝制件和钢制件，并使铝制件的板面和钢制件的端面对准接触形成焊接 面，对铝制件施加向着钢制件方向的并与焊接面垂直的力或力的分量，使该力或力的分量 对焊接面产生380KN的压力；
[0055] S3 :保持焊接面所受的压