專利名稱：一種工藝優(yōu)化的高焊接強度Al-Mg-Si系合金焊件制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁合金材料焊接領(lǐng)域，尤其是涉及一種工藝優(yōu)化的高焊接強度Al-Mg-Si系合金焊件制備方法。
背景技術(shù)：
Al-Mg-Si系合金，即6系鋁合金，如6063、6005A、6082、6061、6A02等，具有非常良好的加工成型性、耐腐蝕性、可焊接性，外表美觀并具有中等強度，因此，廣泛應(yīng)用于建筑、工程機械、電子零部件、民用、交通等領(lǐng)域。6系鋁合金作為結(jié)構(gòu)材料使用時，經(jīng)常需要通過焊接的方法實現(xiàn)不同零部件之間的連接。但在6系鋁合金焊接過程中，由于熱輸入的影響， 會存在焊接接頭軟化的現(xiàn)象，即焊縫兩邊的熱影響區(qū)母材的強度在焊接后會下降，例如，6005A合金采用氬弧焊進行焊接后，熱影響區(qū)的強度下降為母材的65%左右。6系鋁合金屬于熱處理可強化的變形鋁合金，強化相為Mg2Si,故，針對6系鋁合金焊接強度軟化現(xiàn)象，可通過熱處理工藝手段加以解決，常見的解決辦法有兩種，一種是焊接前，通過固溶熱處理，將6系鋁合金加熱到固溶溫度，再淬火快速冷卻，使其達到T4狀態(tài)，隨后，再加熱到時效溫度，進行人工時效熱處理，使其達到T6狀態(tài)。焊接后，將T6狀態(tài)鋁合金焊接后的焊件重新加熱到固溶溫度，進行固溶熱處理，之后，再進行人工時效熱處理，以最終獲得高焊接強度的6系鋁合金焊件，該方法可以簡單視為“固溶一時效一焊接一再固溶一再時效”。另一種方法較之前一種方法，其焊接前的熱處理工藝手段相同，即也是通過固溶熱處理和時效熱處理，將6系鋁合金強度提升至T6狀態(tài)，但不同的是，焊接后，則是將T6狀態(tài)鋁合金焊接后的焊件進行火焰加熱或人工時效熱處理，以最終獲得高焊接強度的6系鋁合金焊件，該方法同樣可以簡單視為“固溶一時效一焊接一火焰加熱”或“固溶一時效—焊接一再時效”。所述T4狀態(tài)指的是固溶熱處理并淬火后的狀態(tài)，經(jīng)自然時效后獲得基本穩(wěn)定的性能，而T6狀態(tài)指的是固溶熱處理淬火后，再通過人工時效產(chǎn)生的強度更高的狀態(tài)。雖然上述兩種方法提高了 6系鋁合金焊接后熱影響區(qū)強化相的強化效果，對于焊接強度的提高有明顯的作用，但是工藝過程過于繁瑣，使得制造成本增加。另外，焊接方法有很多種，例如氬弧焊、激光焊接、攪拌摩擦焊、電子束焊等等，雖然可以從改良焊接方法的角度出發(fā)，提升焊件焊接強度，例如采用攪拌摩擦焊、激光焊，但是其成本要遠高于目前常用的氬弧焊。

發(fā)明內(nèi)容
在保證高焊接強度的同時，針對上述制造成本的問題，本發(fā)明提供一種工藝優(yōu)化的高焊接強度Al-Mg-Si系合金焊件制備方法，其工藝過程較為簡單，使得生產(chǎn)制造成本降低。本發(fā)明的技術(shù)方案是
—種工藝優(yōu)化的高焊接強度Al-Mg-Si系合金焊件制備方法，具體包括以下步驟(I)焊接前，對Al-Mg-Si系合金母材進行固溶熱處理、淬火，使其達到T4狀態(tài)；(2)采用氬弧焊焊接方法對Al-Mg-Si系合金母材進行焊接，以獲得Al-Mg-Si系合金焊件；(3)焊接后，對Al-Mg-Si系合金焊件進行人工時效熱處理，以獲得高焊接強度Al-Mg-Si系合金焊件。所述人工時效處理為將所述Al-Mg-Si系合金焊件加熱到16(Tl85°C，保溫6 14h。本發(fā)明的有益效果是
采用本發(fā)明所提供的制備方法，除保證了 Al-Mg-Si系合金焊件的高焊接強度外，更重要的是，該方法過程中無需多次固溶熱處理或時效熱處理，使得工藝過程簡單化，而且采用常用的氬弧焊焊接方法，更使得生產(chǎn)制造成本降低。
具體實施例方式通過以下具體實施例，對本發(fā)明作更進一步詳細說明，所舉實施例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。實施例I使用厚度為4mm的6082合金型材進行焊接。焊接前，合金母材通過固溶熱處理、淬火工藝，達到T4狀態(tài)，其固溶熱處理的工藝參數(shù)為51(T540° C保溫30min，淬火則是將固溶熱處理后的母材直接淬入室溫水中，致其快速冷卻。接著，對T4狀態(tài)的母材進行人工時效熱處理，使其達到T6狀態(tài)，人工時效熱處理的工藝參數(shù)為175° C保溫7h，T6狀態(tài)的母材的力學(xué)性能為抗拉強度為325. 8Mpa，屈服強度為286Mpa，延伸率為14. 5%。焊接時，采用氬弧焊焊接方式對T6狀態(tài)的母材進行焊接，焊接使用Mig氣體保護焊，其焊接工藝參數(shù)為電流大小為130A，電壓大小為21V。焊接后，對焊件再次進行固溶熱處理和人工時效熱處理，其固溶熱處理的工藝參數(shù)為530° C保溫30min，，人工時效熱處理的工藝參數(shù)為175° C保溫7h。最終，焊件的焊接強度測試結(jié)果為抗拉強度268. IMpa，屈服強度225. IMpa，延伸率6. 2%;拉伸測試結(jié)果為焊件拉伸后，位于離焊縫中心12mm處的熱影響區(qū)發(fā)生斷裂。焊接接頭的焊接強度測試結(jié)果為焊接接頭的焊接強度為母材的82. 2%，即焊接強度系數(shù)為O. 82。實施例2與實施例I不同的是，焊接后，對6082合金焊件僅再次進行人工時效熱處理，其人工時效熱處理的工藝參數(shù)為175° C保溫7h。最終，6082合金焊件的焊接強度測試結(jié)果為抗拉強度265Mpa，屈服強度228. 5Mpa，延伸率5. 1% ;拉伸測試結(jié)果為焊件拉伸后，位于離焊縫中心12mm處的熱影響區(qū)發(fā)生斷裂。焊接接頭的焊接強度測試結(jié)果為焊接接頭的焊接強度為母材的81.3%，即焊接強度系數(shù)為0.813。實施例3
與實施例I不同的是，焊接前，6082合金母材僅需通過固溶熱處理、淬火工藝，達到T4狀態(tài)。焊接時，采用氬弧焊焊接方式對T4狀態(tài)的母材進行焊接。焊接后，對焊件僅需進行人工時效熱處理，其人工時效熱處理的工藝參數(shù)為175° C保溫7h。最終，6082合金焊件的焊接強度測試結(jié)果為抗拉強度276Mpa，屈服強度232. 5Mpa，延伸率5. 2% ;拉伸測試結(jié)果為焊件拉伸后,位于離焊縫中心12mm處的熱影響區(qū)發(fā)生斷裂。焊接接頭的焊接強度測試結(jié)果為焊接接頭的焊接強度為母材的84. 7%，即焊接強度系數(shù)為O. 847。將實施例3與實施例1、2進行對比，可得知，在保證了合金高焊接強度的同時，本發(fā)明所提供的制備方法，工藝過程更為簡單。實施例4使用厚度為I. 6mm的6063合金型材進行焊接。焊接前，合金母材通過固溶熱處理、淬火工藝，達到T4狀態(tài)，其固溶熱處理的工藝參數(shù)為50(T525° C保溫30min，淬火則是將固溶熱處理后的母材直接淬入室溫水中，致其快速冷卻。焊接時，采用氬弧焊焊接方式對T4狀態(tài)的母材進行焊接，焊接使用Mig氣體保護焊，其焊接工藝參數(shù)為電流大小為85A，電壓大小為18. 5V。焊接后，對焊件進行人工時效熱處理，其人工時效熱處理的工藝參數(shù)為160° C保溫9h。最終，焊件的焊接強度測試結(jié)果為抗拉強度195. 2Mpa，屈服強度180. 5Mpa，延伸率3. 4% ;拉伸測試結(jié)果為焊件拉伸后，位于離焊縫中心9mm處的熱影響區(qū)發(fā)生斷裂。焊接接頭的焊接強度測試結(jié)果為焊接接頭的焊接強度為母材的86. 3%，即焊接強度系數(shù)為O. 863ο實施例5使用厚度為I. 8mm的6005A合金型材進行焊接。焊接前，合金母材通過固溶熱處理、淬火工藝，達到T4狀態(tài)，其固溶熱處理的工藝參數(shù)為51(T540° C保溫30min，淬火則是將固溶熱處理后的母材直接淬入室溫水中，致其快速冷卻。焊接時，采用氬弧焊焊接方式對T4狀態(tài)的母材進行焊接，焊接使用Mig氣體保護焊，其焊接工藝參數(shù)為電流大小為95A，電壓大小為19. 8V。焊接后，對焊件進行人工時效熱處理，其人工時效熱處理的工藝參數(shù)為180° C保溫8h。最終，焊件的焊接強度測試結(jié)果為抗拉強度236. 7Mpa，屈服強度228. 9Mpa，延伸率3. 6%;拉伸測試結(jié)果為焊件拉伸后，位于離焊縫中心IOmm處的熱影響區(qū)發(fā)生斷裂。焊接接頭的焊接強度測試結(jié)果為焊接接頭的焊接強度為母材的83. 2%，即焊接強度系數(shù)為O. 832。實施例5使用厚度為3. Omm的6005A合金型材進行焊接。焊接前，合金母材通過固溶熱處理、淬火工藝，達到T4狀態(tài)，其固溶熱處理的工藝參數(shù)為51(T540° C保溫30min，淬火則是將固溶熱處理后的母材直接淬入室溫水中，致其快速冷卻。焊接時，采用氬弧焊焊接方式對T4狀態(tài)的母材進行焊接，焊接使用Mig氣體保護焊，其焊接工藝參數(shù)為電流大小為120A，電壓大小為20V。焊接后，對焊件進行人工時效熱處理，其人工時效熱處理的工藝參數(shù)為175° C保溫12h。最終，焊件的焊接強度測試結(jié)果為抗拉強度234. 8Mpa，屈服強度213. 6Mpa，延伸率4%;拉伸測試結(jié)果為焊件拉伸后，位于離焊縫中心11. 5mm處的熱影響區(qū)發(fā)生斷裂。焊接接頭的焊接強度測試結(jié)果為焊接接頭的焊接強度為母材的81. 2%，即焊接強度系數(shù)為
O.812。·
權(quán)利要求
1.一種工藝優(yōu)化的高焊接強度Al-Mg-Si系合金焊件制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟 (1)焊接前，對Al-Mg-Si系合金母材進行固溶熱處理、淬火，使其達到T4狀態(tài)； (2)采用氬弧焊焊接方法對Al-Mg-Si系合金母材進行焊接，以獲得Al-Mg-Si系合金焊件； (3)焊接后，對Al-Mg-Si系合金焊件進行人工時效熱處理，以獲得高焊接強度Al-Mg-Si系合金焊件。
2.如權(quán)利要求I所述的一種工藝優(yōu)化的高強度Al-Mg-Si系合金焊件制備方法，其特征在于，所述人工時效處理為將所述Al-Mg-Si系合金焊件加熱到16(T185°C，保溫6 14h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種工藝優(yōu)化的高焊接強度Al-Mg-Si系合金焊件制備方法，具體步驟為焊接前，對Al-Mg-Si系合金母材進行固溶熱處理、淬火，使其達到T4狀態(tài)，之后，采用氬弧焊焊接方式，獲得合金焊件，最后，對焊件進行人工時效熱處理，以獲得高焊接強度Al-Mg-Si系合金焊件。該制備方法在保證了Al-Mg-Si系合金焊件接頭的高焊接強度的同時，較之現(xiàn)有技術(shù)，工藝過程簡單，最終，使得其生產(chǎn)制造成本將降低。
文檔編號B23K9/173GK102717176SQ201210229998
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月4日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:湖南晟通科技集團有限公司