專利名稱：尤其用于改善在兩個(gè)金屬結(jié)構(gòu)部件的熱連接期間形成的接縫質(zhì)量的填充材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及填充材料(filler material )，尤其是用于改善在兩個(gè)金屬結(jié) 構(gòu)部件的熱連接(thermaljoining)期間形成的接縫質(zhì)量的填充材料。
背景技術(shù)：
在結(jié)構(gòu)部件的熱連接期間，經(jīng)常使用填充材料以提高接縫的質(zhì)量。根 據(jù)各種結(jié)構(gòu)部件材料，使用特別匹配上述各種結(jié)構(gòu)部件材料的填充材料， 例如在釬焊或焊接期間將所述填充材料加入接縫形成區(qū)域中。通常，填充 材料以條或線狀存在。為獲得最佳的接縫質(zhì)量，必須將一定量的合金元素 加入填充材料。然而，由于合金元素在基體材料中的溶解度有限和由于所 導(dǎo)致的分離問題，目前為止還不能隨意地實(shí)現(xiàn)合金組合物。
已知的填充材料具有如下缺點(diǎn)合金元素不能以無限制的濃度溶于填 充材料中，從而不能實(shí)現(xiàn)最佳接縫質(zhì)量真正所需要的^r元素的濃度。而 且，將^Jr元素均勻地置于接縫形成區(qū)域中通常存在困難。
可能需要避免用于熱接頭連接(joint connection)的已知填充材料的 上述缺點(diǎn)。
由于填充材料包括芯和至少部分包圍所述芯的涂層，涂層可包括用于 在熱連接工藝期間形成最佳接縫的幾乎任何濃度的合金添加劑，而與涉及 填充材料的芯的冶金組成的任何限制無關(guān)。
在填充材料的一個(gè)示例性實(shí)施方案中，填充材料包括基本圓形、卵形 或橢圓形截面幾何形狀。這使得能夠容易地例如以巻形物形式存儲填充材料。
填充材料的另一個(gè)示例性實(shí)施方案包括基本為H-形的截面幾何形狀。 首先，這允許最佳地將填充材料放置在接縫形成區(qū)域中而不需要另外的引 導(dǎo)。第二，該設(shè)計(jì)使得可以將待通過熱連接而連接的結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行固定或 對準(zhǔn)。在這種布置中，通過填充材料本身的特定的幾何形狀來進(jìn)行對準(zhǔn)。 在熱連接工藝期間，無需單獨(dú)供給填充材料，從而可實(shí)現(xiàn)在時(shí)間和成本上 相當(dāng)大的節(jié)省。
根據(jù)填充材料的另一個(gè)示例性實(shí)施方案，在所有的情況下，填充材料 的兩個(gè)肢狀物(limbs )相間隔一定距離，該距離大約對應(yīng)于待連接的結(jié)構(gòu) 部件的材料厚度，使得兩個(gè)結(jié)構(gòu)部件可由填充材料固定。以此方式，接縫 形成區(qū)域中的結(jié)構(gòu)部件稍^t擠塞或夾緊在填充材料的肢狀物之間，使得利 用填充材料本身可在熱連接工藝之前使結(jié)構(gòu)部件彼此相對地可靠定位固 定。
根據(jù)填充材料的另 一個(gè)示例性實(shí)施方案，填充材料的中間蹼狀物 (middle web)的材料厚度大約對應(yīng)于待形成的接縫的寬度。這確保沒有過 量的材料供入接縫區(qū)域中。
在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，涂層包括小于100 pm的材料厚度。以 此方式，確保涂層可以容易地產(chǎn)生并且同時(shí)確保在涂層中供給足夠量的另 外的材料，所述另外的材料提高焊縫質(zhì)量。
在另 一個(gè)示例性實(shí)施方案中，芯包括金屬基材(metal base material), 尤其是鋁或鋁合金。以此方式，基材的組成可以基本上與冶金要求無關(guān)地 進(jìn)行選擇，以提供在涂層中^r化材料的最佳接縫特性。因此，基材可例 如以著眼于易加工性和/或低的生產(chǎn)成本的目標(biāo)化方式(targeted 進(jìn)行優(yōu)化?；膬?yōu)選基本上包括鋁或鋁^r。
在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，涂層包括金屬^ir化材料，尤其是銅、 硅、鋰等。以此方式，用于涂層的金屬合金化材料的組成或質(zhì)量可以以目 標(biāo)化方式集中于實(shí)現(xiàn)最佳接縫特性，而很大程度上與基材金屬(base metal)必須滿足的要求無關(guān)。為了實(shí)現(xiàn)接縫的最佳特性，用于涂層的金屬 合金材料優(yōu)選包括銅、硅、鋰或其組合。


附圖所示如下
圖l在第一實(shí)施方案變體中的根據(jù)本發(fā)明的填充材料的橫截面，
圖2在第一實(shí)施方案變體中的填充材料的縱截面，
圖3在具有兩個(gè)待進(jìn)行熱連接的結(jié)構(gòu)部件的第二實(shí)施方案變體中填 充材料的橫截面，和
圖4在第二實(shí)施方案變體中的具有兩個(gè)結(jié)構(gòu)部件的填充材料的頂視圖。
在附圖中，相同附圖標(biāo)記用于表示相同的結(jié)構(gòu)元件。
示例性實(shí)施方案詳述
圖l顯示在第一實(shí)施方案變體中根據(jù)本發(fā)明的填充材料的橫截面。
用于改善熱連接工藝中、尤其是焊接或釬焊工藝中接縫質(zhì)量的根據(jù)本 發(fā)明非均質(zhì)填充材料l包括基本上為圓形的橫截面幾何形狀。填充材料l 由芯2和包圍所述芯2的涂層3形成。在給出的示例性實(shí)施方案中，涂層 3同心地包圍芯2。填充材料l的基本上為圓形的橫截面幾何形狀(圓柱形 的線)使得能夠容易地存儲填充材料1，例如以巻狀物的形狀存儲，并且 確保將填充材料容易輸入或供給接縫形成區(qū)域，這尤其在自動化熱連接工 藝的情況下很重要。其它的橫截面形狀例如多邊形、卵形或橢圓形的橫截 面幾何形狀也是能夠想到的。
填充材料1的芯2可以使用非貴金屬例如鋁、鋁務(wù)t等作為基材來形 成。芯2的涂層3可包括^ir化材料例如銅、硅、鋰或這些材料的任何期 望的組合。根據(jù)待熱連接的結(jié)構(gòu)部件的材料組成，其中根據(jù)本發(fā)明填充材 料1的材料組合物用作輔助M材料以提高接縫質(zhì)量，芯2和/或涂層3可 包括與上述不同的金屬和/或金屬^ir。可選擇涂層3的^T化成分而完全 不考慮涉及芯2的化學(xué)組成的任何冶金限制的事實(shí)是非常重要的。
圖2顯示填充材料1的縱截面。芯2被涂層3完全地(即共軸地)包 圍。以不同于此的方式，芯2也可^5L僅被涂層3部分地包圍。例如，涂層 3可以在線狀(wire -shaped)填充材料1的縱向上設(shè)計(jì)為^ir化材料條的
形式，所述條布置在芯2上，使得彼此在徑向上均勻間隔。
通過已知方法例如通過電鍍涂敷法，刷涂(brushingon)糊狀金屬合 金化材料、噴涂金屬合金化材料或通過PVD涂敷工藝，可將涂層3例如 施加于芯2。
圖3顯示在第二實(shí)施方案變體中填充材料的橫截面。
在該實(shí)施方案變體中，填充材料4包括具有基本上為H形或雙T形橫 截面幾何形狀的芯5。填充材料4的芯5也可包括非貴金屬例如鋁、鋁合 金等作為基材。芯5包括總共四個(gè)肢狀物6至9，其通it^本上垂直延伸 的中間蹊狀物10而彼此連接。肢狀物6、 7以;S^L狀物8、 9以稍微V-形、 以相對于水平面小于30。的角度指向內(nèi)部。由于填充材料4的基本上為H 形橫截面幾何形狀和肢狀物6至9的稍微V形排列，待通過熱連接工藝而 連接的結(jié)構(gòu)部件11、 12可以在肢狀物6和8以及7和9之間夾持，并且可 以彼此相對對準(zhǔn)和固定。為了確保以不存在較大程度上位移的方式來夾住 結(jié)構(gòu)部件ll、 12，肢狀物6、 8或7、 9之間的距離比結(jié)構(gòu)部件11、 12的 材料厚度13、 14略小。
結(jié)構(gòu)部件ll、 12例如可以是片狀結(jié)構(gòu)，例如鋁片或包括鋁合金的片。 此外，結(jié)構(gòu)部件ll、 12可以是線性結(jié)構(gòu)，例如包括鋁或鋁^ir的增強(qiáng)物外 形(reinforcement profile )。
在所示的示例性實(shí)施方案中，填充材料4的芯5也包括周圍的涂層15， 所述涂層15包括適合的^T化材料例如銅、硅、鋰或這些金屬的組合，以 便制造非均質(zhì)的填充材料4。涂層15也可僅僅在某些部分存在。
在中間璞狀物10的區(qū)域中，在結(jié)構(gòu)部件ll、 12的對接邊緣之間的熱 連接工藝中出現(xiàn)接縫(圖3中未顯示)，所述接縫中芯5的基材、結(jié)構(gòu)部件 11、 12的材料和涂層15的合金化材料充分混合。在這種布置中，中間蹼 狀物10的寬度16優(yōu)選基本上對應(yīng)于待形成或正在產(chǎn)生的接縫的寬度。與 剛剛提到的方式不同，中間蹼狀物10的寬度16可以更窄或更寬。
根據(jù)本發(fā)明，由于填充材料4的基本上為H形的橫截面幾何形狀，基 材和/或合金化材料以精確局部定位和精確計(jì)量的方式供給進(jìn)入接縫形成 區(qū)域。無需單獨(dú)地供給傳統(tǒng)的焊接助劑或釬焊助劑，這導(dǎo)致有可能在時(shí)間 和成本上實(shí)現(xiàn)相當(dāng)大的節(jié)省。
圖4顯示根據(jù)第二實(shí)施方案變體的填充材料4的頂視圖。
將結(jié)構(gòu)部件ll、 12固定或?qū)?zhǔn)用于后續(xù)掩^工藝，并且通過由中間蹼 狀物10連接的肢狀物6、 7以及布置在其下方的肢狀物8、 9 (圖4中未顯 示)而保持在一起。
應(yīng)注意，表述"包括"不排除其它的元件或步驟，并且沒有用數(shù)量詞修 飾的名詞("a"或"an")不排除多個(gè)。而且在不同的實(shí)施方案中描述的元 件可以進(jìn)行結(jié)合。
也應(yīng)該說明權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不應(yīng)該解釋為限制權(quán)利要求的范圍。
附圖標(biāo)記列表
1 填充材料
2 芯
3 涂層
4 填充材料
5 芯
6 肢狀物
7 肢狀物
8 肢狀物
9 肢狀物
10 中間蹼狀物
11 結(jié)構(gòu)部件
12 結(jié)構(gòu)部件
13 材料厚度
14 材料厚度
15 涂層
16 寬度
權(quán)利要求
1.一種尤其用于改善在兩個(gè)金屬結(jié)構(gòu)部件(11，12)的熱連接期間形成的接縫質(zhì)量的填充材料(1，4)，其中所述填充材料(1，4)包括芯(2，5)和包圍至少部分所述芯的涂層(3，15)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的填充材料(1 )，其中所述填充材料(1)包括基 本上為圓形、卵形或橢圓形的橫截面幾何形狀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的填充材料(4 )，其中所述填充材料(1)包括基 本上為H形的橫截面幾何形狀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的填充材料(4),其中在所有的情況下，所述填 充材料(4)的兩個(gè)肢狀物(6， 7， 8， 9)間隔一定距離，所^巨離大約對 應(yīng)于待連接的所述結(jié)構(gòu)部件(11， 12)的材料厚度(13， 14)，使得所述兩 個(gè)結(jié)構(gòu)部件(ll， 12)可以由所述填充材料(4)來固定。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的填充材料(4 )，其中所述填充材料(4 )的 中間蹼狀物(10 )的材料的厚度大約對應(yīng)于待形成的所述接縫的寬度(16 )。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的填充材料(1,4)，其中所述涂 層(3， 15)包括小于100nm的材料厚度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的填充材料(1,4)，其中所述芯 (2， 5)包括金屬基材，尤其是鋁或鋁合金。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的填充材料(1,4)，其中所述涂 層(3， 15)包括金屬合金化材料，尤其是銅、硅、鋰等。
全文摘要
本發(fā)明涉及尤其用于改善在兩個(gè)金屬結(jié)構(gòu)部件11、12的熱連接期間形成的接縫質(zhì)量的填充材料1、4。根據(jù)本發(fā)明，填充材料1、4包括芯2、5和包圍至少部分芯的涂層3、15。由于填充材料包括在芯2、5上的涂層3、15，可選擇用于涂層3、15的合金材料，而在很大程度上與關(guān)于用于芯2、5的基材的任何可能的限制冶金要求無關(guān)，使得利用根據(jù)本發(fā)明的非均質(zhì)填充材料1、4，始終得到連接結(jié)構(gòu)部件的最優(yōu)接縫特性，而在很大程度上與芯2、5的材料組成無關(guān)。而且，如果使用基本為H-形的橫截面幾何形狀的填充材料1、4，則在熱連接工藝中待連接的結(jié)構(gòu)部件11、12的初級固定或?qū)?zhǔn)變得可能。
文檔編號B23K35/00GK101370614SQ200780002902
公開日2009年2月18日 申請日期2007年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月24日
發(fā)明者塞巴斯蒂安·卡舍爾, 延斯·哈基烏斯, 延斯·舒馬赫, 賴納·科奇克 申請人:空中客車德國有限公司