本发明涉及钢铝异种金属连接技术领域，具体为一种汽车车身钢铝异种金属感应滚压复合连接的方法。
背景技术：
车身是整车四大部件之一，具有承载、减震、抗撞以及防护等多重功能。随着汽车节能和环保要求的不断提高，轻量化已成为车身结构的发展趋势，而使用轻量化材料是实现车身轻量化的重要途径。传统的汽车车身一般选用钢材制造，由于铝合金具有密度小、强度高、工艺性好、耐腐蚀等优点，越来越多的汽车制造企业选用铝合金替代部分钢材以达到车身轻量化的目的。通过合理使用钢铝混合结构，不仅可以实现车身轻量化，还能解决全铝结构车身面临的碰撞安全性能问题。在钢铝物性参数之间存在较大差异的情况下，需要更加先进的连接技术实现钢与铝合金的高质量连接来保证接头具有高的机械性能和可靠性。
目前钢与铝合金之间的连接方法主要分为三大类：焊接、机械连接和粘接。焊接相比于机械连接和粘接方法，具有永久性连接、效率高、易于自动化等优点，已被广泛用于各类异种金属之间的连接。由于车身钢与铝合金连接处，如车门等部位具有厚度薄且形状复杂的结构特点，在现有的异种金属焊接方法中，熔化极惰性气体保护焊热输入量大，容易引起焊接部位变形过大；激光焊接安装使用环境要求高，且设备昂贵；超声波焊及搅拌摩擦焊对材料尺寸要求高，操作过程过于繁琐，难以适应车身钢铝连接处厚度薄、形状复杂的结构特点和大批量的加工要求，以至于当前连接方式以电阻点焊为主，其结果是能耗大，焊接质量不稳定，难以满足当前钢铝复合车身曲面结构的连接需求。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种汽车车身钢铝异种金属感应滚压复合连接的方法，以解决上述背景技术中提出现有的异种金属焊接方法中，熔化极惰性气体保护焊热输入量大，容易引起焊接部位变形过大；激光焊接安装使用环境要求高，且设备昂贵；超声波焊及搅拌摩擦焊对材料尺寸要求高，操作过程过于繁琐，难以适应车身钢铝连接处厚度薄、形状复杂的结构特点和大批量的加工要求，以至于当前连接方式以电阻点焊为主，其结果是能耗大，焊接质量不稳定，难以满足当前钢铝复合车身曲面结构连接需求的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种汽车车身钢铝异种金属感应滚压复合连接的方法，其步骤如下：
步骤一：准备好感应加热电源、驱动装置、感应加热器以及滚压装置，利用电线等其他装置，将其拼装完整至需要的设备内部，促使各部件之间能够相互配合正常使用。感应加热器由感应线圈和导磁体构成，滚压装置由滚压头和液压杆构成，利用电性连接的方式，将多个装置串联安装在一起，一方面要保持感应加热器和滚压装置的底端水平持平效果，同时还要保持两者的横向水平性保持一致，保证准备工作的充分。
步骤二：首先对车身钢铝连接处进行固定，两块板面需要有一定的连接缝隙，根据需要的状态进行两个板材的相互叠加，并将感应加热器和滚压装置集成在一起，安装在一个可以实现空间曲线运动的驱动装置上，在横向方向上，前后相互保持一定的距离，要保证两者之间摆放的稳定性，避免加工过程中歪斜导致加工效果的下降，感应加热器和滚压装置要垂直安置于两个板面的连接缝隙正上方，随后根据需要自行设定感应电源参数及滚压装置参数。
步骤三：然后接通电源使感应加热器通电，控制感应加热器和滚压装置沿原先设计移动路径作匀速的空间曲线运动，速度能够根据需要自行进行控制，随后感应加热器能够从上到下依次加热铝合金和钢至塑性状态，同时控制滚压装置在感应器后方以一定的角度向铝材施加压力，滚压装置是圆柱状的设计，能够滚动将板面进行压制，同时要保证两者要在板材的正上方对其进行压制，这样在热和机械力的共同作用下，运动路径上的钢与铝合金能够不断实现冶金结合，并获得预定的接头组织结构及性能。
进一步的，所述感应线圈和导磁体两者相互为套合连接，所述滚压头和液压杆相互为卡合连接。
进一步的，所述设计感应器和滚压装置移动路径是在车身钢铝连接处上选择拟连接的区域，其依据是车身钢铝连接处的结构、性能需求以及感应加热影响区，滚压力作用区域等。
进一步的，所述的感应加热器和滚压装置移动速度确定，就是根据滚压力和电源功率等参数来选择感应加热器和滚压装置的移动速度。
进一步的，所述的作空间曲线运动的驱动装置指的是一种能够控制感应加热器和滚压装置沿车身钢铝连接面作空间曲线运动的机构，所述驱动装置可以是多轴联动的数控机床主轴，也可以是专门制作的具有多轴联动功能的伺服驱动装置。
进一步的，所述的沿设计移动路径作空间曲线运动指的是感应加热器和滚压装置在作空间曲线运动的驱动装置带动下沿规划的待连接区域进行感应滚压复合连接，运动过程中感应加热器与相面法向距离保持不变，滚压装置以恒定的压力与相面保持接触。
进一步的，所述感应电源参数选择是指确定局部连续移动感应加热电源的频率和功率值，其频率为10-45khz，功率为20-50kw，所述滚压装置力学参数选择是指确定钢铝局部连接所需塑性变形力，滚压力为300-3000n。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该汽车车身钢铝异种金属感应滚压复合连接的方法，感应线圈和导磁体的利用是采用感应加热的方式，涡流的作用范围有延伸，可以使得热源直接作用于车身钢铝接触面，很好的提高了装置的快速加热效果，而且这样的加热方式没有明火和安全隐患，能够有利于增加设备的安全使用效果，同时其另一端采用滚压连接的方法，可以使车身钢铝接触面进行高效的固定连接，两者相互叠加配合使用，能够很好的增加钢板和铝合金板的连接紧密度，进一步提高此连接方法的实用性，通过合理的控制感应滚压复合连接过程中的感应电源电磁学及滚压装置力学参数，不仅可以避免钢铝异种金属连接过程产生过多的脆性金属间化合物，提高接头性能，还可以减少表面金属氧化物的产生，获得良好的表面质量，增加了产品的成品率和产品质量，而且在板材的加工过程中，伺服机构还能够调整速率和行进路线，在使用过程中能够很好的与侧边不平整的钢板和铝合金相互连接作用，有利于适应连接多种不同的板材，避免了传统焊接智能连接直线，容易造成板面连接不平整，粘合部位连接不紧密，长期使用容易损坏的问题，降低了产品的使用寿命，而且还能够帮助提高设备的适应范围，能够很好的解决在钢铝异种金属连接过程中接头性能差、效率低以及过程复杂等问题，该连接方法可以适应车身钢铝异种金属连接处厚度薄且形状复杂的结构特点及大批量的加工要求，实现车身钢铝结合处的高效高性能连接。
附图说明
图1为本发明车身钢铝异种金属感应滚压复合连接方法示意图；
图2为本发明感应加热器及滚压装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明作进一步说明。
请参考图1-2，实施例一：
本发明公开了一种汽车车身钢铝异种金属感应滚压复合连接的方法，其步骤如下：
步骤一：准备好感应加热电源、驱动装置、感应加热器以及滚压装置，利用电线等其他装置，将其拼装完整至需要的设备内部，促使各部件之间能够相互配合正常使用。感应加热器由感应线圈和导磁体构成，滚压装置由滚压头和液压杆构成，利用电性连接的方式，将多个装置串联安装在一起，一方面要保持感应加热器和滚压装置的底端水平持平效果，同时还要保持两者的横向水平性保持一致，保证准备工作的充分。
步骤二：首先对车身钢铝连接处进行固定，两块板面需要有一定的连接缝隙，根据需要的状态进行两个板材的相互叠加，并将感应加热器和滚压装置集成在一起，安装在一个可以实现空间曲线运动的驱动装置上，在横向方向上，前后相互保持一定的距离，要保证两者之间摆放的稳定性，避免加工过程中歪斜导致加工效果的下降，感应加热器和滚压装置要垂直安置于两个板面的连接缝隙正上方，随后根据需要自行设定感应电源参数及滚压装置参数。
步骤三：然后接通电源使感应加热器通电，控制感应加热器和滚压装置沿原先设计移动路径作匀速的空间曲线运动，速度能够根据需要自行进行控制，随后感应加热器能够从上到下依次加热铝合金和钢至塑性状态，同时控制滚压装置在感应器后方以一定的角度向铝材施加压力，滚压装置是圆柱状的设计，能够滚动将板面进行压制，同时要保证两者要在板材的正上方对其进行压制，这样在热和机械力的共同作用下，运动路径上的钢与铝合金能够不断实现冶金结合，并获得预定的接头组织结构及性能。
在连接工艺方法实施前，先必须进行工艺设计，设计工作内容包括感应加热器和滚压装置移动路径设计、感应加热电源参数选择、滚压装置力学参数选择、感应加热器和滚压装置移动速度确定，相比传统的直接焊接连接来说，这样的提前设计工作一方面能够很好的增加后期加工的流畅性，保证两块板面连接效率的提升，另一方面这样还能够提高板面之间的连接稳定性，提高了装置的实用效果。设计工作完成后，开始进行工艺方案实施，包括：准备好感应加热电源、驱动装置、感应加热器以及滚压装置，将感应加热器和滚压装置集成在一起，并安装在具有空间曲线移动功能的驱动装置上，驱动装置具有可以作x、y、z以及ω等四轴以上联动的空间曲线运动，驱动装置带动感应加热器以及滚压装置在钢板和铝合金板的连接缝隙正上方进行工作，保证两块板面的结合面能够很好的粘合连接，促使板面加工的成品率进行提高，在驱动装置的带动下，感应加热器和滚压装置与车身钢铝接触面作相对运动。在匀速的相对运动过程中，感应加热器已与高频感应加热电源连通，滚压装置已通过液压杆向车身钢铝接触面施加一定压力，感应加热器在高频感应电流的作用下，在待连接的车身钢铝接触面上产生涡流并依次加热铝合金和钢至塑性状态，随后滚压装置产生的滚压力使得运动路径上的钢与铝合金不断实现冶金结合，这样的设计能够避免传统连接需要用到高热，增加工作环境的安全隐患，而且传统连接方式的温度可控性较小，容易造成板材连接之间容易粘合效果不均，影响了焊接效果的提升，在驱动装置的作用下，感应加热器和滚压装置可以适应车身钢铝连接处厚度薄且形状复杂的结构要求，这种数字化设计的状态会根据板材的具体状态来进行调整，能够很好的解决在钢铝异种金属连接过程中接头性能差、效率低以及过程复杂等问题，增大了此方法的实用性和推广范围。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
1.一种汽车车身钢铝异种金属感应滚压复合连接的方法，其特征在于：其步骤如下：
步骤一：准备好感应加热电源、驱动装置、感应加热器以及滚压装置，利用电线等其他装置，将其拼装完整至需要的设备内部，促使各部件之间能够相互配合正常使用。感应加热器由感应线圈和导磁体构成，滚压装置由滚压头和液压杆构成，利用电性连接的方式，将多个装置串联安装在一起，一方面要保持感应加热器和滚压装置的底端水平持平效果，同时还要保持两者的横向水平性保持一致，保证准备工作的充分；
步骤二：首先对车身钢铝连接处进行固定，两块板面需要有一定的连接缝隙，根据需要的状态进行两个板材的相互叠加，并将感应加热器和滚压装置集成在一起，安装在一个可以实现空间曲线运动的驱动装置上，在横向方向上，前后相互保持一定的距离，要保证两者之间摆放的稳定性，避免加工过程中歪斜导致加工效果的下降，感应加热器和滚压装置要垂直安置于两个板面的连接缝隙正上方，随后根据需要自行设定感应电源参数及滚压装置参数；
步骤三：然后接通电源使感应加热器通电，控制感应加热器和滚压装置沿原先设计移动路径作匀速的空间曲线运动，速度能够根据需要自行进行控制，随后感应加热器能够从上到下依次加热铝合金和钢至塑性状态，同时控制滚压装置在感应器后方以一定的角度向铝材施加压力，滚压装置是圆柱状的设计，能够滚动将板面进行压制，同时要保证两者要在板材的正上方对其进行压制，这样在热和机械力的共同作用下，运动路径上的钢与铝合金能够不断实现冶金结合，并获得预定的接头组织结构及性能。
2.根据权利要求1所述的一种汽车车身钢铝异种金属感应滚压复合连接的方法，其特征在于：所述感应线圈和导磁体两者相互为套合连接，所述滚压头和液压杆相互为卡合连接。
3.根据权利要求1所述的一种汽车车身钢铝异种金属感应滚压复合连接的方法，其特征在于：所述设计感应器和滚压装置移动路径是在车身钢铝连接处上选择拟连接的区域，其依据是车身钢铝连接处的结构、性能需求以及感应加热影响区，滚压力作用区域等。
4.根据权利要求1所述的一种汽车车身钢铝异种金属感应滚压复合连接的方法，其特征在于：所述的感应加热器和滚压装置移动速度确定，就是根据滚压力和电源功率等参数来选择感应加热器和滚压装置的移动速度。
5.根据权利要求1所述的一种汽车车身钢铝异种金属感应滚压复合连接的方法，其特征在于：所述的作空间曲线运动的驱动装置指的是一种能够控制感应加热器和滚压装置沿车身钢铝连接面作空间曲线运动的机构，所述驱动装置可以是多轴联动的数控机床主轴，也可以是专门制作的具有多轴联动功能的伺服驱动装置。
6.根据权利要求1所述的一种汽车车身钢铝异种金属感应滚压复合连接的方法，其特征在于：所述的沿设计移动路径作空间曲线运动指的是感应加热器和滚压装置在作空间曲线运动的驱动装置带动下沿规划的待连接区域进行感应滚压复合连接，运动过程中感应加热器与相面法向距离保持不变，滚压装置以恒定的压力与相面保持接触。
7.根据权利要求1所述的一种汽车车身钢铝异种金属感应滚压复合连接的方法，其特征在于：所述感应电源参数选择是指确定局部连续移动感应加热电源的频率和功率值，其频率为10-45khz，功率为20-50kw，所述滚压装置力学参数选择是指确定钢铝局部连接所需塑性变形力，滚压力为300-3000n。
技术总结