專利名稱：一種改善鋁合金電池箱體焊接組織性能的熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金擠壓構(gòu)件熱處理工藝，特別是涉及一種改善鋁合金電池箱體焊接組織性能的熱處理工藝。
背景技術(shù)：
電動汽車汽車底盤電池箱體結(jié)構(gòu)，系由9個斷面6005鋁合金擠壓構(gòu)件通過焊接工序結(jié)構(gòu)成形，其特點是該電動汽車電池盒包括電池箱體以及多個置于該電池箱體內(nèi)的電池組固定裝置，其置于鋁合金焊接結(jié)構(gòu)的電池箱體內(nèi)。對于一定成分的析出強化鋁合金，焊接熱傳輸過程造成的析出相性質(zhì)，分布狀態(tài)及演變，對于鋁合金擠壓構(gòu)件焊接強度及狀態(tài)具有重要影響。故此如何控制焊接過程組織形態(tài)及其冶金特性演變使其呈最佳狀態(tài)，對于提高電動汽車鋁合金電池箱體整體框架的剛性及強度直至抗震性至為重要。中國專利公告號CN201815810U，公告日是2011年05月04日，名稱為“電動汽車鋁合金電池箱體焊接工裝具”中公開了一種包括上下工裝框架，且下工裝框架內(nèi)設(shè)有三條空腔構(gòu)成冷卻通道的一組焊接工裝具，并強調(diào)“三條空腔構(gòu)成的冷卻通道，實現(xiàn)了被焊接件和工裝具在線冷卻，最大限度減少了被焊件和工裝具的變形”。其不足是，它忽視了焊接過程中受焊接熱輸入的影響，焊縫區(qū)域組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，焊接熱影響區(qū)內(nèi)性能已不再是擠壓型材提供的T6狀態(tài)基體區(qū)；在冷卻條件下，沿散熱方向熱影響區(qū)可能依次出現(xiàn)快速凝固一淬火一不完全淬火過程，且嚴重影響焊接構(gòu)件總體強度。因此對于一定冶金質(zhì)量， 一定化學成分和熱加工工藝的鋁合金擠壓型材，要提高焊接組織的強韌性水平，只有通過控制焊接組織及后期熱處理工藝來實現(xiàn)。目前實施的熱處理工藝是將T6熱處理狀態(tài)鋁合金擠壓構(gòu)件，經(jīng)焊接構(gòu)成電池箱體框架后置于室溫停放；通過停放效應(yīng)焊接熱影響區(qū)硬度有所提高，從而獲得類似T4狀態(tài)強度。但該工藝依賴的室溫停放效應(yīng)具有不穩(wěn)定性，不利于爾后電池箱體的安裝固定及整車裝配工業(yè)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是，針對目前6005鋁合金電池箱體框架，焊接組織及熱影響區(qū)性能不穩(wěn)定性這一問題，提出一種新型熱處理工藝路線，使其鋁合金擠壓構(gòu)件焊接熱影響區(qū)組織與性能穩(wěn)定化且有所改善。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是從控制時效處理工藝出發(fā)，通過先進行的高溫短時時效，促進合金中的固溶強化相析出，同時晶界析出相體積分數(shù)也相應(yīng)增加，以獲得接近T6 狀態(tài)強度性能；爾后鋁合金擠壓構(gòu)件在焊接過程及特殊工裝提供的冷卻條件下，焊接熱影響區(qū)內(nèi)組織出現(xiàn)不同程度二次固溶淬火效應(yīng)；最后進行二次低溫時效處理，焊接冷卻時形成的過飽和固溶體重新析出，熱影響區(qū)內(nèi)組織將有不同程度“修復”，基材中強化相繼續(xù)脫溶析出，同時基材中晶界析出相進一步粗化，從而合金獲得T6狀態(tài)強度并改善合金韌性。本發(fā)明是通過以下熱處理工藝路線實現(xiàn)的(1)一種過剩硅型6005鋁合金擠壓型材；
(2)擠壓型材在線一次固溶/淬火處理；
(3)擠壓型材一次高溫短時時效；
(4)擠壓構(gòu)件焊接在線冷卻/二次固溶淬火效應(yīng)；
(5)焊接后箱體二次低溫時效。本發(fā)明的有益效果是由于采用兩次在線固溶淬火處理，克服了傳統(tǒng)技術(shù)中需在工件焊接后，再實施離線固溶淬火處理的缺陷，或者現(xiàn)有技術(shù)中置于室溫停放的結(jié)果；在保持電池箱體鋁合金擠壓構(gòu)件強度不降低基礎(chǔ)上，改善了箱體結(jié)構(gòu)焊接熱影響區(qū)內(nèi)鋁合金組織性能，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率，降低制造成本。本發(fā)明工藝合理簡單，適宜批量生產(chǎn)。
具體實施例方式
本發(fā)明過剩硅型6005鋁合金擠壓型材，系由6005鋁合金圓鑄錠通過擠壓過程獲得，該合金中過剩Si質(zhì)量分數(shù)范圍0. 4 0. 5，Mg2Si強化相質(zhì)量分數(shù)范圍0. 8 1. 0，且因此含 Si量可以是0. 7% 0. 8%，含Mg量可以是0. 47% 0. 5% ；該組分合金因規(guī)定了一定數(shù)量過剩硅，在保持良好焊接流動性同時宜于接受擠壓在線風冷淬火，且適量Mg2Si強化相保持了合金基材強度要求。所述的擠壓型材在線一次固溶/淬火處理，是將符合上述成分要求的鋁合金擠壓圓鑄錠加熱后擠壓，并控制擠壓型材出模孔溫度范圍520 C，可使合金化元素以溶質(zhì)原子形成溶于基體中，通過擠出型材在線強制風冷淬火，將固溶處理時形成的Mg2Si強化相以過飽和形式保留至室溫，其冷卻速率不小于60° C/分。所述的擠壓型材一次高溫短時時效是在時效加熱爐內(nèi)進行的，其加熱溫度為 195 205° C，保溫時間1. 5 2小時，促進過飽和溶質(zhì)原子以化合物形式析出。所述的擠壓構(gòu)件焊接在線冷卻/ 二次固溶淬火效應(yīng)，是指將按規(guī)定長度鋸切后的擠壓構(gòu)件，置于包括上、下框架的特殊工裝實施焊接操作，其中，下工裝框架內(nèi)設(shè)有三條空腔構(gòu)成的冷卻水通道，以實現(xiàn)焊接構(gòu)件在線冷卻；焊接時基材受焊接熱影響依次形成半熔化區(qū)、完全熔化區(qū)及不完全熔化區(qū)，基材T6狀態(tài)時析出的Mg2Si粒子大部分重新固溶到鋁基體中，而離焊縫較遠區(qū)域，焊接加熱溫度超過原有時效溫度又未達到固溶溫度，則激活 Mg2Si粒子二次析出。所述的焊接后箱體二次低溫時效是將完成焊接工序的鋁合金電池箱體置于時效加熱爐內(nèi)進行的，其加熱溫度160 170° C，保溫時間為5 6小時；鋁合金擠壓構(gòu)件經(jīng)歷二次淬火后，焊接熱影響區(qū)內(nèi)形成程度不同過飽和固溶體將二次析出，非熱影響區(qū)基體內(nèi)， 晶內(nèi)一次高溫短時時效形成的析出相繼續(xù)長大，未析出的溶質(zhì)原子繼續(xù)析出，直至達到或接近常規(guī)峰值時效強度，晶界析出相則發(fā)生粗化并改善合金韌性。實施例1
以6005鋁合金擠壓型材為例，其化學成分為A1-0. 50Mg-0. 78Si_0. 14Fe (質(zhì)量百分數(shù))。將上述6005鋁合金擠壓圓鑄錠在加熱爐預熱后擠壓，擠壓型材出模孔溫度530°C，且同步接受在線強制風冷淬火，擠出型材進入淬火區(qū)溫度不低于460°C，冷卻速率60°C /min 以上，完成擠壓在線一次固溶淬火處理。將在線據(jù)切至規(guī)定長度的鋁合金擠壓構(gòu)件實施高溫短時時效200°C /1. 5小時。鋁合金擠壓構(gòu)件焊接工序采用焊接機器人自動MIG焊接法，焊接條件為焊接電壓21V，焊接電流180A，焊接速度800mm/min，焊接厚度5mm+5mm，保護氣體為99. 9%氬氣，焊絲為Φ1.2πιπι5356鋁合金焊絲。焊接操作時，將被焊接的鋁合金箱體構(gòu)件置于專用焊接上下工裝框架內(nèi)，并用螺栓緊固定位，而下工裝框架內(nèi)設(shè)有三條空腔構(gòu)成的冷卻水通道，并因此實現(xiàn)鋁合金構(gòu)件焊接組織在線冷卻及二次固溶淬火處理。將焊接后電池箱體框架二次低溫時效，時效工藝為160°C /6小時。 利用10個比例試樣測量6005合金焊接構(gòu)件，焊接接頭拉伸力學性能求其平均值， 并與常規(guī)T6峰值時效狀態(tài)拉伸力學性能進行比較，結(jié)果如下表
表1 :6005合金焊接構(gòu)件的力學性能比較
權(quán)利要求
1.一種改善鋁合金電池箱體焊接組織性能的熱處理工藝，其特征在于，該工藝包括一種過剩硅型6005鋁合金擠壓型材；擠壓型材在線一次固溶/淬火處理；擠壓型材一次高溫短時時效；擠壓構(gòu)件焊接在線冷卻/二次固溶淬火效應(yīng)；焊接后箱體二次低溫時效。
2.如權(quán)利要求1所述的改善鋁合金電池箱體焊接組織性能的熱處理工藝，其特征在于，所述的一種過剩硅型6005鋁合金擠壓型材，系由6005鋁合金圓鑄錠通過擠壓過程獲得，該合金中過剩Si質(zhì)量分數(shù)范圍0. 4 0. 5,Mg2Si強化相質(zhì)量分數(shù)范圍0. 8 1. 0，且因此含Si量可以是0. 7% 0. 8%,含Mg量可以是0. 47% 0. 5%。
3.如權(quán)利要求1所述的改善鋁合金電池箱體焊接組織性能的熱處理工藝，其特征在于，所述的擠壓型材在線一次固溶/淬火處理，是將6005鋁合金擠壓圓鑄錠加熱后擠壓，并控制擠壓型材出模孔溫度520 C，擠出型材接受在線強制風冷淬火，冷卻速率不小于60° C/分。
4.如權(quán)利要求1所述的改善鋁合金電池箱體焊接組織性能的熱處理工藝，其特征在于，所述的擠壓型材一次高溫短時時效是在時效加熱爐內(nèi)進行的，其加熱溫度為195 205° C，保溫時間1.5 2小時。
5.如權(quán)利要求1所述的改善鋁合金電池箱體焊接組織性能的熱處理工藝，其特征在于，所述的擠壓構(gòu)件焊接在線冷卻是通過一組特殊的電池箱體焊接工裝具實現(xiàn)的；在該工裝具的下工裝框架內(nèi)，設(shè)有三條空腔構(gòu)成的冷卻水通道，實現(xiàn)被焊接構(gòu)件在線冷卻及二次固溶淬火。
6.如權(quán)利要求1所述的改善鋁合金電池箱體焊接組織性能的熱處理工藝，其特征在于所述的焊接后箱體二次低溫時效，是將完成焊接工序后的鋁合金電池箱體置于時效加熱爐內(nèi)進行的，其加熱溫度160 170° C，保溫時間為5 6小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改善鋁合金電池箱體焊接組織性能的熱處理工藝。其特征是從控制時效工藝出發(fā)，通過先進行的高溫短時時效，促進合金中固溶強化相析出，擠壓型材在線固溶處理工藝為型材出模孔溫度520～540℃，在線風冷淬火，高溫時效工藝為195～205℃/1.5～2小時；爾后在焊接工序特殊工裝提供的冷卻條件下，焊接組織出現(xiàn)程度不同的二次固溶淬火效應(yīng)；最后進行低溫時效處理160～170℃/5～6小時。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可以在保持其基材強度不降低基礎(chǔ)上，改善鋁合金擠壓構(gòu)件焊接熱影響區(qū)的組織性能水平。
文檔編號C22F1/043GK102345079SQ20111029499
公開日2012年2月8日 申請日期2011年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月8日
發(fā)明者劉惠群 申請人:天津銳新昌輕合金股份有限公司