一种镁合金与铝合金的连接装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种镁合金与铝合金连接装置，所述连接装置主要包括：液压加压装置和电加热装置；所述液压加压装置主要包括：液压缸、固定底座、绝缘材料；所述电加热装置包括第一环形加热电极、第二环形加热电极、温控模块、加热电源、红外测温仪、保温材料；所述液压缸、固定底座、绝缘材料、夹具依次相连，镁合金或铝合金固定于夹具上；第一环形加热电极和第二环形加热电极分别套在镁合金或铝合金表面；所述第一环形加热电极、第二环形加热电极分别和温控模块相连，温控模块与电源相连。本实用新型专利技术采用磁控溅射技术对试样待连接的部位进行溅射一层微米级别的非晶薄膜作为连接介质，显著提高了镁铝连接强度，使得镁铝之间的连接更加牢固。

A connecting device for magnesium alloy and aluminum alloy

The utility model provides a connecting device for a magnesium alloy and an aluminum alloy. The connecting device comprises a hydraulic pressure device and an electric heating device. The hydraulic pressure device mainly comprises a hydraulic cylinder, a fixed base and an insulating material, and the electric heating device includes a first ring heating electrode and a second ring heating electrode. The temperature control module, the heating power supply, the infrared thermometer, the thermal insulation material, the hydraulic cylinder, the fixed base, the insulating material and the fixture are connected in turn, the magnesium alloy or the aluminum alloy is fixed on the fixture; the first ring heating electrode and the second ring heating electrode are set on the magnesium alloy or the aluminum alloy surface respectively; the first ring heating electricity is used. The polar and second ring heating electrodes are respectively connected with the temperature control module, and the temperature control module is connected with the power supply. The utility model uses magnetron sputtering technology to sputter one layer of amorphous thin film on the part of the specimen to be connected, which greatly improves the bonding strength of magnesium aluminum, so that the connection between magnesium and aluminum is more firm.

【技术实现步骤摘要】
一种镁合金与铝合金的连接装置
本技术属于镁合金与铝合金连接领域，特别涉及一种镁合金与铝合金的连接装置。
技术介绍
铝合金作为工程结构材料，具有密度低、强度离，塑性好，可加工成各种型材，因又具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，被广泛地用在汽车、轮船、火车、航天飞机等交通工具上。随着镁合金价格的下降，镁合金因良好的加工性、抗震性、质量轻等优点，被越来越多地应用在汽车等行业。镁合金和铝合金应用领域交叉，就不可避免地遇到连接问题。解决镁合金和铝合金的连接问题，充分发挥镁合金和铝合金各自的优势，镁与铝异种金属的连接价值将远远超过同种金属的连接价值。近年来，镁合金、铝合金在各行业中应用迅速增长，人们越来越重视它们的连接问题，但由于两种金属的晶体结构、线膨胀系数、热导率、导电率相差很大，很难实现可靠的连接，因此镁合金以及铝合金的应用受到了极大的制约。目前镁合金与铝合金的连接主要采用焊接的方式，铝镁异种金属的焊接方法主要分为熔焊，固相焊和钎焊三种，每种焊接方法又有不同的细分。近年来，研究人员将非晶合金应用到了镁铝合金的连接领域，例如，本技术专利技术人此前提出了一种以非晶块作为中间层将镁合金与铝合金通过热挤压进行连接起来的工艺(申请号：201611024343.7)，并设计了挤压模具装置；该专利技术是一种利用电加热设备和挤压模具对镁铝合金进行单向挤压并实现镁铝合金连接的方法，其中镁铝合金之间添加锆基非晶合金片作为中间过渡层。但专利技术人发现该方法采用了较大的挤压力，使得镁铝合金连接处变形较大，界面成形不美观；另外，非晶合金片的厚度大，挤压后会形成较大的中间过渡层；又由于非晶合金的强度高，要实现镁合金、非晶合金片、铝合金之间的连接，需要很大的挤压力，这样很容易导致非晶晶化，非晶晶化后硬度提高，塑性降低，降低了镁铝合金的连接强度，不利于铝镁合金的连接；另外，该专利申请中对试样的表面没有进行镀膜处理，很容易氧化，且利用加热棒和加热模具对试样进行加热，速度慢(1-2h)，效率低；为此，技术人提出了一种结合磁控溅射镀膜技术，通过加热加压的方式将镁合金与铝合金连接起来的装置，以克服该专利申请中存在的不足。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本技术的目的在于提供一种镁合金与铝合金连接方法，并针对该方法设计了一种相匹配的装置，本技术采用磁控溅射技术对镁铝合金的待连接表面进行预处理，在镁铝合金的待连接表面形成一层非晶薄膜作为连接介质，不仅可以阻止镁铝合金连接过程中镁、铝元素的扩散，避免镁铝金属间化合物的产生，还能够防止待连接面被氧化，从而提高镁铝合金的连接强度。本技术的目的之一是提供一种镁合金与铝合金的连接装置。本技术的目的之二是提供一种镁合金与铝合金的连接方法。本技术的目的之三是提供上述镁合金与铝合金的连接方法及其连接装置的应用。为实现上述技术目的，本技术公开了下述技术方案：首先，本技术公开了一种镁合金与铝合金的连接装置，所述连接装置主要包括：液压加压装置和电加热装置。所述液压加压装置主要包括：液压缸、固定底座、绝缘材料。其中，液压加压装置通过液压缸对固定底座进行施加压力，固定底座再通过夹具对待连接镁合金、铝合金进行加压；绝缘材料用于对加热试样之外的部分进行绝缘保护，防止漏电，避免通电情况下对设备和人造成危害；夹具可根据镁合金与铝合金的形状进行改变，本技术不做限定，例如，圆柱的镁合金或铝合金可采用V型块、三角卡盘等进行固定。所述电加热装置包括第一环形加热电极、第二环形加热电极、温控模块、加热电源、红外测温仪、保温材料。其中，温控模块用于对镁合金与铝合金加热的调控；环形加热电极用于对镁合金与铝合金待连接面的加热；红外测温仪用于对加热温度的实时测量，方便温控模块对加热温度的控制；保温材料用于对镁合金、铝合金进行保温，防止热量的散失。所述液压缸、固定底座、绝缘材料、夹具依次相连，镁合金或铝合金固定于夹具上；第一环形加热电极和第二环形加热电极分别套在镁合金或铝合金表面。所述第一环形加热电极、第二环形加热电极分别和温控模块相连，温控模块与电源相连。所述保温材料包裹在镁合金、铝合金、第一环形加热电极、第二环形加热电极的表面，起到隔热和保温的作用。所述红外测温仪对准镁合金和铝合金待连接面处设置，以实时监控连接面处镁合金和铝合金的温度。其次，本技术公开了利用上述连接装置的一种镁合金与铝合金的连接方法，具体包括如下步骤：1)对铝合金与镁合金的待连接表面进行清洁处理，使待连接表面光洁无污染；2)利用磁控溅射设备对步骤1)中经过清洁处理的铝合金与镁合金的待连接表面进行镀膜处理，在待连接表面镀一层非晶薄膜；3)将步骤2)中待连接表面镀有非晶薄膜的铝合金与镁合金固定在夹具上，将环形电极放置铝合金与镁合金待加热的区域，将保温材料包裹在镁合金、铝合金、环形加热电极的表面，然后固定好红外测温仪，使得激光打在镁、铝合金待连接处，启动电源，对镁合金、铝合金进行加热，并保温，使待加热区域的温度均匀化；4)对步骤3)中加热完成后的镁合金、铝合金进行加压连接，并保压，保压结束后空冷，即完成镁合金与铝合金的连接。步骤1)中，所述清洁处理包括打磨，抛光。步骤2)中，所述溅射的靶材采用锆基非晶。步骤2)中，所述非晶薄膜的厚度为500nm～4μm。优选的，所述非晶薄膜的厚度为2μm。步骤3)中，所述保温材料为隔热棉，隔热棉的厚度为5mm。优选的，所述保温材料的层数为2层。步骤3)中，所述加热的温度为400～500℃，保温的时间为5～10min。步骤4)中，所述加压的压力为5～10KN，保压时间为30～60min。最后，本技术还公开了上述镁合金与铝合金的连接方法及其连接装置的应用，所述应用包括用于镁合金、铝合金、铜合金、锌合金中的任意两种或多种异种合金之间的连接。需要说明的是，本技术专利技术人此前提出了一种以非晶块作为中间层将镁合金与铝合金通过热挤压进行连接起来的工艺(申请号：201611024343.7，以下简称“在先申请”)相比，区别在于：(1)本技术是利用磁控溅射技术镀在镁合金和铝合金待连接表面的非晶薄膜作为中间连接介质，而不是以非晶合金块作为连接介质；(2)本技术为加压，实质是一种加压扩散连接，而在先申请中是挤压，其实质是一种超塑性连接，挤压所需的压力远大于加压所需的压力。本技术之所以采用非晶薄膜作为中间连接介质，然后通过加热加压的方法对镁合金和铝合金进行连接，主要是基于以下考虑：首先，受制于现有技术，非晶合金片的厚度一般在毫米级别，而非晶薄膜的厚度在纳米和微米级别，两者的数量级相差1000倍以上；其次，非晶合金的强度很高。这就意味着要实现镁合金、非晶合金片、铝合金之间的连接，需要很大的挤压力(40-100KN)，这样才能为非晶合金中的原子提供足够的原子扩散动力，但在这种情况下，大挤压力很容易导致非晶晶化，非晶晶化后硬度提高，塑性降低，降低了镁铝合金的连接强度，不利于铝镁合金的连接；如果降低挤压力，又容易导致非晶合金中原子扩散动力不足，最终扩散不充分，结合力差；另外，由于非晶合金的厚度大，会在连接界面处形成较大的中间过渡层，过渡层区域的晶体结构与铝镁合金基体的差别很大，对连接件整体的导电、导热等性能影本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镁合金与铝合金的连接装置，其特征在于：所述连接装置主要包括：液压加压装置和电加热装置；所述液压加压装置主要包括：液压缸、固定底座、绝缘材料；所述电加热装置包括第一环形加热电极、第二环形加热电极、温控模块、加热电源、红外测温仪、保温材料；液压缸、固定底座、绝缘材料、夹具依次相连，镁合金或铝合金固定于夹具上；第一环形加热电极和第二环形加热电极分别套在镁合金或铝合金表面；所述第一环形加热电极、第二环形加热电极分别和温控模块相连，温控模块与电源相连。

【技术特征摘要】
1.一种镁合金与铝合金的连接装置，其特征在于：所述连接装置主要包括：液压加压装置和电加热装置；所述液压加压装置主要包括：液压缸、固定底座、绝缘材料；所述电加热装置包括第一环形加热电极、第二环形加热电极、温控模块、加热电源、红外测温仪、保温材料；液压缸、固定底座、绝缘材料、夹具依次相连，镁合金或铝合金固定于夹具上；第一环形加热电极和第二环形加热电极分别套在镁合金或铝合金表面；所述第一环形加热电极、第二环形加热电极分别和温控模块相连，温控模块与电源相连。2.如权利要求1所述的连接装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：周卫鲁，李辉平，李志超，朱希斌，孙亚星，孙然，贺连芳，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：新型
国别省市：山东,37