[发明专利]一种改善铝合金电池箱体焊接组织性能的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金挤压构件热处理工艺，特别是涉及一种改善铝合金电池箱体焊接组织性能的热处理工艺。

背景技术

电动汽车汽车底盘电池箱体结构，系由9个断面6005铝合金挤压构件通过焊接工序结构成形，其特点是该电动汽车电池盒包括电池箱体以及多个置于该电池箱体内的电池组固定装置，其置于铝合金焊接结构的电池箱体内。对于一定成分的析出强化铝合金，焊接热传输过程造成的析出相性质，分布状态及演变，对于铝合金挤压构件焊接强度及状态具有重要影响。故此如何控制焊接过程组织形态及其冶金特性演变使其呈最佳状态，对于提高电动汽车铝合金电池箱体整体框架的刚性及强度直至抗震性至为重要。

中国专利公告号CN201815810U，公告日是2011年05月04日，名称为“电动汽车铝合金电池箱体焊接工装具”中公开了一种包括上下工装框架，且下工装框架内设有三条空腔构成冷却通道的一组焊接工装具，并强调“三条空腔构成的冷却通道，实现了被焊接件和工装具在线冷却，最大限度减少了被焊件和工装具的变形”。其不足是，它忽视了焊接过程中受焊接热输入的影响，焊缝区域组织结构发生了很大变化，焊接热影响区内性能已不再是挤压型材提供的T6状态基体区；在冷却条件下，沿散热方向热影响区可能依次出现快速凝固—淬火—不完全淬火过程，且严重影响焊接构件总体强度。因此对于一定冶金质量，一定化学成分和热加工工艺的铝合金挤压型材，要提高焊接组织的强韧性水平，只有通过控制焊接组织及后期热处理工艺来实现。

目前实施的热处理工艺是将T6热处理状态铝合金挤压构件，经焊接构成电池箱体框架后置于室温停放；通过停放效应焊接热影响区硬度有所提高，从而获得类似T4状态强度。但该工艺依赖的室温停放效应具有不稳定性，不利于尔后电池箱体的安装固定及整车装配工业应用。

发明内容

本发明所解决的技术问题是，针对目前6005铝合金电池箱体框架，焊接组织及热影响区性能不稳定性这一问题，提出一种新型热处理工艺路线，使其铝合金挤压构件焊接热影响区组织与性能稳定化且有所改善。

本发明所采用的技术方案是：从控制时效处理工艺出发，通过先进行的高温短时时效，促进合金中的固溶强化相析出，同时晶界析出相体积分数也相应增加，以获得接近T6状态强度性能；尔后铝合金挤压构件在焊接过程及特殊工装提供的冷却条件下，焊接热影响区内组织出现不同程度二次固溶淬火效应；最后进行二次低温时效处理，焊接冷却时形成的过饱和固溶体重新析出，热影响区内组织将有不同程度“修复”，基材中强化相继续脱溶析出，同时基材中晶界析出相进一步粗化，从而合金获得T6状态强度并改善合金韧性。

本发明是通过以下热处理工艺路线实现的：

（1）一种过剩硅型6005铝合金挤压型材；

（2）挤压型材在线一次固溶/淬火处理；

（3）       挤压型材一次高温短时时效；

（4）       挤压构件焊接在线冷却/二次固溶淬火效应；

（5）       焊接后箱体二次低温时效。

本发明的有益效果是：由于采用两次在线固溶淬火处理，克服了传统技术中需在工件焊接后，再实施离线固溶淬火处理的缺陷，或者现有技术中置于室温停放的结果；在保持电池箱体铝合金挤压构件强度不降低基础上，改善了箱体结构焊接热影响区内铝合金组织性能，提高了产品质量和生产率，降低制造成本。本发明工艺合理简单，适宜批量生产。

具体实施方式：

本发明过剩硅型6005铝合金挤压型材，系由6005铝合金圆铸锭通过挤压过程获得，该合金中过剩Si质量分数范围0.4～0.5，Mg₂Si强化相质量分数范围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%；该组分合金因规定了一定数量过剩硅，在保持良好焊接流动性同时宜于接受挤压在线风冷淬火，且适量Mg₂Si强化相保持了合金基材强度要求。

所述的挤压型材在线一次固溶/淬火处理，是将符合上述成分要求的铝合金挤压圆铸锭加热后挤压，并控制挤压型材出模孔温度范围520～540°C，可使合金化元素以溶质原子形成溶于基体中，通过挤出型材在线强制风冷淬火，将固溶处理时形成的Mg₂Si强化相以过饱和形式保留至室温，其冷却速率不小于60°C/分。