本发明涉及汽车、轨道客车等行走机械技术领域的一种高强钢和铝合金的连接方法，具体涉及一种高强钢和铝合金的焊接工艺。
背景技术：
汽车结构件采用钢-铝的复合结构，不可避免会涉及到钢和铝二者的连接问题。目前，能够实现异种金属钢和铝连接的主要方法有粘接、机械连接（如铆接、螺栓连接等）和焊接。粘接得到的接头机械强度不高，只能用在一些对接头性能要求不高的场合；机械连接虽然仍是实现铝合金与钢连接的重要方法，但是，通过这样的机械连接手段得到的构件气密性比较差，而且接头比较笨重，形状也受到限制，没有办法满足高质量铝及铝合金和钢复合结构件在汽车制造业中的需求，特别是对一些表面要求较高的工件如汽车覆盖件，很难满足要求；焊接作为金属材料中比较重要的连接方法，在工业制造中的地位和优势是其它连接方法无可替代的，而对于汽车行业来说，也仍然是一种经济合理的方式。
异种金属因性质的差异，焊接相对比较困难。特别是钢和铝之间的焊接，一直都是焊接领域的研究的难题。目前焊接方法几乎涉及到焊接领域常用的各种方法，如搅拌摩擦焊、电弧焊、激光焊、电弧—激光复合焊等。焊前预处理工艺包括填焊丝、填金属粉末、添加垫片作为阻隔层、镀Zn或Al作为过渡层等，这些前处理工艺都只是对其焊接接头性能有所改善，而强度还是没法满足实际工业应用的需求。在汽车轻量化这个大背景下，高强钢、超高强钢以及比强度高的铝合金、镁合金等轻金属的应用越来越广泛，高强度钢和铝合金之间的焊接性问题亟待解决。
技术实现要素：
为解决现有现有技术存在的问题，本发明提供一种高强钢和铝合金的焊接工艺，
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种高强钢和铝合金的焊接工艺，包括以下具体步骤：
（1）打磨和除油：首先将高强钢表面用砂纸打磨去除氧化膜，然后用丙酮超声清洗；
（2）活化：将高强钢放入配置好的5 g/L的水溶液型活化剂，处理时间为14~18 s；
（3）热浸铝：将高强钢放入渗铝液进行热浸渗铝，采用优化的渗铝工艺参数：渗铝的温度设定为725℃，渗铝的时间为80～100 s；
（4）冷却、打磨：热浸铝后的高强钢自然冷却，冷却后用砂纸打磨；
（5）施焊：采用交流TIG焊接方法对高强钢和铝合金进行焊接，采用优化的TIG焊接参数：焊接电流78~82 A，焊接速度0.6~0.8 m/min。
所述步骤（2）和（3）之间，在步骤（2）之后需要对高强钢进行风干，并立即进行步骤（3）。
所述步骤（2）中的水溶液型活化剂由AlCl3和AlF3组成，其配比为1:1。
所述步骤（3）中的渗铝液的组成成分包括铝88.5%，铜5%，镍3%，锰0.6%，变质剂2.15%，精炼剂0.75%。
本发明的有益效果：
本发明中热渗铝前的活化处理能活化钢板表面，并在钢板表面形成一层保护膜，在渗铝时使铝液在钢铁表面扩展，使钢表面可以被液态铝液良好的润湿，从而促进得到优质的渗铝钢，此外活化钢板表面的微观不平能起到一定的“钉扣”作用，促进渗铝层与基体之间的结合。
本发明中高强度钢表面活化热浸渗铝后再进行焊接，浸铝层与钢板基体间已形成一层薄的金属间化合物层，其在焊接过程中能起到一定的屏障作用。此外，高强度钢表面浸铝，还可以避免或减少其在加工过程中的氧化，在存放过程中也能起到保护作用。
本发明优化了高强度钢和铝合金的焊接技术，为汽车轻量化的研究提供基础，为高强度钢和铝合金一体化结构在汽车上的应用提供更大的发展空间和突破。
附图说明
图1为高强钢和铝合金的焊接工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
一种高强钢和铝合金的焊接工艺，包括以下具体步骤：
（1）打磨和除油：首先将高强钢表面用砂纸打磨去除氧化膜，然后用丙酮超声清洗；
（2）活化：将高强钢放入配置好的5 g/L的水溶液型活化剂，处理时间为14 s；
（3）热浸铝：将高强钢放入渗铝液进行热浸渗铝，采用优化的渗铝工艺参数：渗铝的温度设定为725℃，渗铝的时间为80 s。
（4）冷却模压、打磨：
（5）施焊：采用交流TIG焊接方法对高强钢和铝合金进行焊接，采用优化的TIG焊接参数：焊接电流82 A，焊接速度0.8 m/min。
所述步骤（2）和（3）之间，在步骤（2）之后需要对高强钢进行风干，并立即进行步骤（3）。
所述步骤（2）中的水溶液型活化剂由AlCl3和AlF3组成，其配比为1:1。
所述步骤（3）中的渗铝液的组成成分包括铝88.5%，铜5%，镍3%，锰0.6%，变质剂2.15%，精炼剂0.75%。
对焊接接头进行抗拉强度测试，测得其抗拉强度为126.3 N/mm2。
实施例2
一种高强钢和铝合金的焊接工艺，包括以下具体步骤：
（1）打磨和除油：首先将高强钢表面用砂纸打磨去除氧化膜，然后用丙酮超声清洗；
（2）活化：将高强钢放入配置好的5 g/L的水溶液型活化剂，处理时间为16 s；
（3）热浸铝：将高强钢放入渗铝液进行热浸渗铝，采用优化的渗铝工艺参数：渗铝的温度设定为725℃，渗铝的时间为90 s；
（4）冷却、打磨：热浸铝后的高强钢自然冷却，冷却后用砂纸打磨；
（5）施焊：采用交流TIG焊接方法对高强钢和铝合金进行焊接，采用优化的TIG焊接参数：焊接电流80 A，焊接速度0.6 m/min。
所述步骤（2）和（3）之间，在步骤（2）之后需要对高强钢进行风干，并立即进行步骤（3）。
所述步骤（2）中的水溶液型活化剂由AlCl3和AlF3组成，其配比为1:1。
所述步骤（3）中的渗铝液的组成成分包括铝88.5%，铜5%，镍3%，锰0.6%，变质剂2.15%，精炼剂0.75%。
对焊接接头进行抗拉强度测试，测得其抗拉强度为136.4 N/mm2。
实施例3
一种高强钢和铝合金的焊接工艺，包括以下具体步骤：
（1）打磨和除油：首先将高强钢表面用砂纸打磨去除氧化膜，然后用丙酮超声清洗；
（2）活化：将高强钢放入配置好的5 g/L的水溶液型活化剂，处理时间为18 s；
（3）热浸铝：将高强钢放入渗铝液进行热浸渗铝，采用优化的渗铝工艺参数：渗铝的温度设定为725℃，渗铝的时间为100 s；
（4）冷却模压、打磨：热浸铝后的高强钢自然冷却，冷却后用砂纸打磨；
（5）施焊：采用交流TIG焊接方法对高强钢和铝合金进行焊接，采用优化的TIG焊接参数：焊接电流78 A，焊接速度0.7 m/min。
所述步骤（2）和（3）之间，在步骤（2）之后需要对高强钢进行风干，并立即进行步骤（3）。
所述步骤（2）中的水溶液型活化剂由AlCl3和AlF3组成，其配比为1:1。
所述步骤（3）中的渗铝液的组成成分包括铝88.5%，铜5%，镍3%，锰0.6%，变质剂2.15%，精炼剂0.75%。
对焊接接头进行抗拉强度测试，测得其抗拉强度为121.5 N/mm2。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。