用于紧固镁铸件的人造铝层制造技术

一种自冲铆钉(SPR)接头包含：顶层，所述顶层包含至少一种钢材料或至少一种铝材料；中间层，所述中间层包含至少一种镁材料；以及底部人造铝层，所述底部人造铝层包含至少一种铝材料。料。料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于紧固镁铸件的人造铝层
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2018年8月29日提交的美国专利申请第16/116,513号的权益和优先权，所述美国专利申请的全部公开内容通过引用的方式并入本文。

技术介绍

[0003]本申请涉及人造铝层。更具体地，本申请涉及用于在自冲铆接(SPR)应用中紧固镁铸件的人造铝层。
[0004]自冲铆接(SPR)是用于在没有预钻孔或冲孔的情况下接合两个或更多个材料片的高速机械紧固工艺。通常，通过驱动半管状铆钉穿过材料的顶层并在下层使铆钉镦粗(在不完全刺穿下层的情况下)以形成耐用的机械接头来进行SPR工艺。已经尝试使用现有的SPR技术将铝合金顶层或钢顶层紧固到铸造镁合金底层。由于镁合金铸件的开裂，这种铆钉结构的完整性受到限制。镁合金铸件的开裂与镁及其合金的低成形性有关。另外，当镁铸件被预涂覆时(例如，使用电泳涂覆或粉末涂覆)，涂层当在模具上形成纽扣时被损坏。因此，尽管轻质镁合金压铸件在汽车技术中提供了重量减轻的潜力，但镁合金的机械性质限制了其在SPR工艺中的使用。
[0005]提供一种克服上述挑战的、用于在自冲铆钉(SPR)应用中紧固镁铸件的改进的人造铝层将是有利的。这些和其它有利特征对于审阅本公开的人员将是显而易见的。

技术实现思路

[0006]示例性实施例涉及一种自冲铆钉(SPR)接头，所述SPR接头包含：顶层，所述顶层包含至少一种钢材料或至少一种铝材料；中间层，所述中间层包含至少一种镁材料；以及底部人造铝层，所述底部人造铝层包含至少一种铝材料。
附图说明
[0007]图1是具有面板的常规SPR接头的横截面视图，其示出了作为底层的镁材料中的开裂。
[0008]图2是示出了SPR接头的一个示例性实施例的层的相对定位的示意图。
[0009]图3A
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3D是根据SPR接头的不同示例性实施例的示出了顶层、中间层和底层的相对定位的示意图。
[0010]图4是SPR接头的一个示例性实施例的横截面视图。
[0011]图5展示了图1的常规SPR接头与本公开的改进的SPR接头之间的结构差异。
具体实施方式
[0012]本公开描述了用于在自冲铆钉(SPR)应用中紧固镁铸件的人造铝层。图1是遭受到直接位于钢顶层下方的铸造镁合金层的结构缺陷的常规SPR接头的横截面视图。具体地，在镁层的接合纽扣处可能出现严重的开裂。本公开描述了一种克服上述挑战的、用于在SPR应
用中紧固镁铸件的改进的人造铝层。
[0013]在如图2中示意性展示的一个示例性实施例中，改进的SPR接头1包含：顶层2a，所述顶层包含至少一个钢材料层和至少一个铝材料层；中间层2b，所述中间层包含至少一个镁材料层；以及底部人造铝层2c，所述底部人造铝层包含至少两个不同的铝材料层。在具体的示例性实施例中，顶层包含至少两个不同的钢层以及至少两个不同的铝基材料层。
[0014]在一个实施例中，顶层的至少两个不同的钢层包含第一钢材料的第一钢层以及第二钢材料的第二钢层，所述第一钢材料和所述第二钢材料彼此不同。
[0015]一个或多个钢层可以具有多种不同的组成。例如，在一个实施例中，钢可以是具有与约0.25wt.％的碳合金化的铁的低碳钢。在另一个实施例中，钢可以是具有与至多约2.5wt.％的碳合金化的铁的高碳钢。在其它实施例中，钢可以是具有与铬和镍合金化的铁的不锈钢。根据其它实施例，可以使用包括以下中的至少一种的任何钢：铁、碳、锰、铬、镍、钨、钼、硼、钛、钒、钴、铌或其组合。例如，钢层可以包括：CR3钢，其包含约0.10％碳(C)、约0.45％的锰(Mn)、至多0.03％硫(S)、至多0.04％磷(P)、余量的铁(Fe)以及微量杂质；和/或铁素体
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马氏体双相(DP)600钢，其包含约0.10％碳(C)、约1.4％锰(Mn)、约0.14％硅(Si)、余量的铁(Fe)以及微量杂质。
[0016]根据一个示例性实施例，顶层包含至少两个不同的钢层，所述至少两个不同的钢层中的至少一个钢层是高强度钢，例如包括以下中的至少一个的高强度钢：耐候钢、控轧钢、珠光体还原钢、针状铁素体钢、双相钢或微合金化钢。耐候钢(即ASTM A242、ASTM A588)由于在外部条件的影响下在其表面上形成缓蚀保护层而表现出提高的耐大气腐蚀性。具有在冷却后转变为细等轴铁素体结构的高度变形的奥氏体结构的控轧钢(即热轧钢)表现出改进的韧性和强度、延展性、抗振动和冲击性、成形性和焊接性。具有低碳含量并且几乎没有珠光体的珠光体还原钢具有非常细的晶粒铁素体基体，并且通过沉淀硬化而得到强化。针状铁素体钢的特征在于具有非常细的高强度针状铁素体结构、非常低的碳含量和良好的淬透性。双相钢(即FF 280DP、DP450、DP500、DP600、DP780(及衍生物)、DP980(及衍生物)、DP1180)是一种具有铁素体微结构和小的、均匀分布的马氏体截面的高强度钢。通常，这种微结构使钢具有较低的屈服强度、较高的加工硬化率和良好的成形性。含有非常少量的铌、钒和/或钛的微合金化的钢具有细化的晶粒大小和/或沉淀硬化。
[0017]顶层的至少两个不同的铝层包含第一铝材料的第一铝层以及第二铝材料的第二铝层。
[0018]在一个实施例中，至少一个铝层可以是1000系列铝合金、2000系列铝合金、3000系列铝合金、4000系列铝合金、5000系列铝合金、6000系列铝合金、7000系列铝合金或8000系列铝合金。
[0019]1000系列铝合金(即，1050、1060、1070、1100、1145、1199、1350等)基本上是铝含量最低为99wt.％的纯铝并且可以加工硬化。2000系列铝合金(即，2011、2014、2024、2036、2048、2090、2091、2099、2124、2195、2218、2219、2319、2618等)与铜合金化并且可以沉淀硬化到与钢相当的强度。3000系列铝合金(即，3003、3004、3005、3102、3103、3105、3303等)与锰合金化并且可以加工硬化。4000系列铝合金(即，4006、4007、4015、4032、4043等)与硅合金化。5000系列铝合金(即，5005、5010、5019、5026、5050、5052、5056、5059、5083、5086、5154、5182、5252、5254、5356、5454、5456、5457、5652、5657、5754、Al3Mg等)与镁合金化并且
提供增强的耐腐蚀性。6000系列铝合金(即，6005、6009、6010、6060、6061、6063、6063A、6065、6066、6070、6081、6082、6101、6105、6151、6162、6201、6205、6262、6351、6463等)与镁和硅合金化并且是可机械加工的、可焊接的并且可以沉淀硬化。7000系列铝合金(即，7005、7039、7049、7050、7068、7072、7075本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种自冲铆钉(SPR)接头，其包括：顶层，所述顶层包含至少一种钢材料或至少一种铝材料；中间层，所述中间层包含至少一种镁材料；以及底部人造铝层，所述底部人造铝层包含至少一种铝材料。2.根据权利要求1所述的SPR接头，其中所述顶层与所述中间层接触，并且所述中间层与所述底部人造层接触。3.根据权利要求1所述的SPR接头，其中所述顶层通过至少一个第一中介粘合层与所述中间层分离，并且所述中间层通过至少一个第二中介粘合层与所述底部人造铝层分离。4.根据权利要求1所述的SPR接头，其中所述底部人造铝层未粘结到所述中间层。5.根据权利要求1所述的SPR接头，其中所述中间层和所述底部人造铝层的组合厚度是所述SPR接头的总厚度的40
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70％。6.根据权利要求1所述的SPR接头，其中所述底部人造铝层的厚度是所述SPR接头的总厚度的20
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55％。7.根据权利要求1所述的SPR接头，其中所述顶层包括至少两个不同的钢层以及至少两个不同的铝层。8.根据权利要求7所述的SPR接头，其中所述至少两个不同的钢层由第一钢材料的第一钢层和第二钢材料的第二钢层组成，其中所述第一钢材料和所述第二钢材料不同。9.根据权利要求7所述的SPR接头，其中所述至少两个不同的钢层包括至少一个高强度钢层。10.根据权利要求7所述的SPR接头，其中所述至少两个不同的铝层由第一铝材料的第一铝层和第二铝材料的第二铝层组成，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：美国镁产品有限公司，
类型：发明
国别省市：