[发明专利]一种铝合金压铸嵌件激光焊接工艺

说明书

本发明属于合金材料焊接技术领域，具体涉及一种铝合金压铸嵌件的激光焊接工艺。本发明以AlSi9Cu3为母材，以质量百分比组成为：Si：0.3‑0.6％、Fe：0.1‑0.3％、Mg：0.35‑0.6％、Cu：≦0.1、Mn：≦0.1、Ti：≦0.1、Cr：≦0.05、余量为Al及不可避免的杂质的组分为嵌件，母材与嵌件匹配良好，以嵌件部分作为焊接区域，通过激光焊接将压铸件与对手件焊接在一起，避免了传统焊接工艺中以ADC12/AlSi9Cu3作为压铸件焊接材料时产生的大量气孔和热裂纹；同时对嵌件进行T6处理和表面处理，T6处理避免了温度达到500℃以上时嵌件材料出现气孔、缩裂的风险，表面处理不仅能使嵌件表面平整光洁，而且在嵌件表面形成厚度适中的保护膜，阻碍焊接时氧气对嵌件表面的破坏，进而确保焊接稳定性和焊接质量。

技术领域

本发明属于合金材料焊接技术领域，具体涉及一种铝合金压铸嵌件的激光焊接工艺。

背景技术

汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。实验证明，汽车质量降低一半，燃料消耗也会降低将近一半。由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。由于新能源汽车的逐渐普及，大量的新能源电池模组需要采用焊接方式进行连接，为了满足汽车轻量化的要求，现有的压铸件材料主要为ADC12/AlSi9Cu3铝合金材质。

目前ADC-12/AlSi9Cu3常用的有效焊接方式为FSW焊接，由于FSW设备的结构与功能的限制，并不适用于电池腔体的焊接。除此之外，还有MIG/CMT/TIG焊接工艺，由于压铸铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍，导致铝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形和应力较大，因此，需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在铝硅合金中含硅0.5％时热裂倾向较大，随着硅含量增加，合金结晶温度范围变小，流动性显著提高，收缩率下降，热裂倾向也相应减小。根据生产经验，当含硅6％～11％时产生较为严重的热裂，因而采用硅含量4.5％～6％焊丝只是减小的抗裂性并不能完全消除热烈的现象。铝对光、热的反射能力较强，固、液转态时，没有明显的色泽变化，焊接操作时判断难。高温铝强度很低，支撑熔池困难，容易焊穿。铝及铝合金在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出，极易形成氢气孔，使焊缝处机械性能下降。

另外，还有激光焊接工艺，激光焊接具有加热快和瞬时凝固的特点，深宽比高达到12∶1，但是由于铝合金具有高的反射率和良好的导热性以及等离子体的屏蔽作用，常用的ADC12/AlSi9Cu3压铸件材料在焊接时不可避免地出现两个严重缺陷：气孔和热裂纹，进而破坏焊缝金属的致密性，减小焊缝有效截面，还可能促成冷裂纹、引起泄漏，同时，还降低焊缝的力学性能、弯曲强度、冲击韧性及疲劳强度。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种生产效率高、性能好、焊缝处可以完全达到高强度机械性能要求的铝合金压铸嵌件激光焊接工艺。

本发明的上述目的可以通过下列技术方案来实现：一种铝合金压铸嵌件激光焊接工艺，包括如下步骤：

S1、材料选取：选取铝合金压铸材料与挤压型材分别作为母材和嵌件；

S2、材料制备：将S1中所述嵌件先机加工再T6处理和表面处理，同时将所述母材熔炼成合金液，然后将嵌件放入模具与浇注的合金液压铸成型，得压铸整体件；

S3、装夹：将压铸整体件装夹在焊接夹具上，同时调节焊接夹具使整体件中嵌件与对手件吻合在焊接位置上；

S4、焊接：在混合保护气氛下采用激光焊接将压铸整体件和对手件焊接在一起。