[發(fā)明專利]一種提高壁厚2mm以下的7系鋁合金型材焊接強(qiáng)度的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010645539.8
• 申請(qǐng)日: 2020-07-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111774816B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃鐵興;黃禎榮;馮永平;池海濤;戴應(yīng)鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建祥鑫股份有限公司
• 主分類號(hào): B23P15/00
• 分類號(hào): B23P15/00;B23K20/12
• 代理公司: 福州盈創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 35226
• 代理人: 李明通

本發(fā)明公開(kāi)了一種提高壁厚2mm以下的7系鋁合金型材焊接強(qiáng)度的方法，包括：合金熔煉、鑄錠均質(zhì)、型材擠壓、型材熱處理、攪拌摩擦焊接等步驟。通過(guò)本發(fā)明的方法可以使7系合金在焊接后的強(qiáng)度大于母材的85％；本發(fā)明通過(guò)增大Zn，Mg，Ti，Mn的含量在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，從而使在焊接過(guò)程中Zn，Mg的燒損減少，Ti，Mn的作用可以細(xì)化晶相，造成焊縫位置產(chǎn)生熱裂紋和氣孔等缺陷，焊接后型材繼續(xù)進(jìn)行時(shí)效處理，可以避免焊接后由于局部過(guò)熱，通過(guò)時(shí)效處理的方法，使降溫緩慢，避免出現(xiàn)熱裂紋，同時(shí)可進(jìn)一步細(xì)化晶粒，提高焊接強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁合金材料領(lǐng)域，具體涉及一種提高壁厚2mm以下的7系鋁合金型材焊接強(qiáng)度的方法。

背景技術(shù)

新能源汽車與傳統(tǒng)汽車不同，是采用電池作為動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)行，受動(dòng)力電池重量、動(dòng)力電池續(xù)航里程的制約，在車輛設(shè)計(jì)和材料應(yīng)用上，其車體輕量化成為車企首先要考慮的問(wèn)題。

7系鋁合金的高強(qiáng)度特性使得其在新能源汽車上的應(yīng)用成為可能，然而為了實(shí)現(xiàn)減重的終極目標(biāo)，大多數(shù)型材的厚度均低于2mm，而型材在組裝成成品的過(guò)程中，不可避免的進(jìn)行型材之間的焊接。然而，對(duì)于型材厚度低于2mm的7系鋁合金型材，現(xiàn)有的焊接方法并不能完美的發(fā)揮現(xiàn)有7系合金高強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)。就目前攪拌摩擦焊接工藝來(lái)說(shuō)，最主要的原因是型材壁厚降低導(dǎo)致焊接時(shí)熱量的迅速聚集，局部升溫過(guò)大，導(dǎo)致合金中的Zn、Mg合金元素的燒損，造成焊接強(qiáng)度降低，同時(shí)還會(huì)造成焊縫位置產(chǎn)生熱裂紋和氣孔等缺陷，而且過(guò)高的熱量集中會(huì)導(dǎo)致焊縫附近的熱影響區(qū)晶粒粗化程度增加。

常用鋁合金攪拌摩擦焊接強(qiáng)度一般為母材的60％左右。為了滿足現(xiàn)有電池托盤(pán)的對(duì)7系合金攪拌摩擦焊接強(qiáng)度大于85％的要求。本發(fā)明提供一種提高薄壁7系鋁合金型材的攪拌摩擦焊接強(qiáng)度的方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)汽車電池托盤(pán)減重及焊接強(qiáng)度的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種提高薄壁7系鋁合金型材攪拌摩擦焊接強(qiáng)度的方法，薄壁型材厚度小于2mm，母材強(qiáng)度390MPa，攪拌摩擦焊接強(qiáng)度大于母材強(qiáng)度的85％。

為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種提高壁厚2mm以下的7系鋁合金型材焊接強(qiáng)度的方法，所述方法包括：

(1)合金熔煉：合金成分的質(zhì)量百分比如下：Si≤0.5％，Cu≤0.2％，Zn：5.5％-6.0％，Mg：1.5％-2.0％，Zr≤0.2％，F(xiàn)e≤0.5％，Ti：0.2-0.3％，Mn：0.5-0.7％，其它元素單個(gè)≤0.05％、其它元素總和≤0.15％，余量為Al；合金熔煉溫度為730-750℃；

(2)鑄錠均質(zhì)：將經(jīng)步驟1得到的鑄錠進(jìn)行均質(zhì)處理，均質(zhì)溫度450℃-460℃，保溫4h-5h，然后再升至510℃-520℃，保溫24h-26h，然后出爐風(fēng)冷；

(3)型材擠壓：將經(jīng)步驟2得到的鑄錠加熱溫度480-495℃，擠壓筒溫度為440-460℃，型材速度3-6m/min；

(4)型材熱處理：將經(jīng)過(guò)步驟3擠壓的型材進(jìn)行在線淬火處理，在線淬火處理后進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效工藝為100℃/5-7h，155℃/8-12h，冷卻方式為空冷；

(5)攪拌摩擦焊接：將經(jīng)步驟4得到的型材進(jìn)行攪拌摩擦焊接；攪拌頭直徑選用攪拌頭深度選用1.8mm-2.5mm，轉(zhuǎn)速1100-1200r/min，進(jìn)給量600cm/min；焊接后型材繼續(xù)進(jìn)行時(shí)效處理，加熱溫度為160℃，保溫時(shí)間為4-8h。

進(jìn)一步地，合金成分的質(zhì)量百分比如下：Si：0.5％，Cu：0.2％，Zn：5.7％，Mg：1.7％，Zr：0.1％，F(xiàn)e：0.3％，Ti：0.25％，Mn：0.6％，其它元素單個(gè)≤0.05％、其它元素總和≤0.15％，余量為Al。

進(jìn)一步地，焊接后型材繼續(xù)進(jìn)行時(shí)效處理，加熱溫度為160℃，保溫時(shí)間為6h。