CN102717176A - 一种工艺优化的高焊接强度Al-Mg-Si系合金焊件制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种工艺优化的高焊接强度Al-Mg-Si系合金焊件制备方法，具体步骤为：焊接前，对Al-Mg-Si系合金母材进行固溶热处理、淬火，使其达到T4状态，之后，采用氩弧焊焊接方式，获得合金焊件，最后，对焊件进行人工时效热处理，以获得高焊接强度Al-Mg-Si系合金焊件。该制备方法在保证了Al-Mg-Si系合金焊件接头的高焊接强度的同时，较之现有技术，工艺过程简单，最终，使得其生产制造成本将降低。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金材料焊接领域，尤其是涉及一种工艺优化的高焊接强度Al-Mg-Si系合金焊件制备方法。
背景技术
Al-Mg-Si系合金，即6系铝合金，如6063、6005A、6082、6061、6A02等，具有非常良好的加工成型性、耐腐蚀性、可焊接性，外表美观并具有中等强度，因此，广泛应用于建筑、工程机械、电子零部件、民用、交通等领域。6系铝合金作为结构材料使用时，经常需要通过焊接的方法实现不同零部件之间的连接。但在6系铝合金焊接过程中，由于热输入的影响，会存在焊接接头软化的现象，即焊缝两边的热影响区母材的强度在焊接后会下降，例如，6005A合金采用氩弧焊进行焊接后，热影响区的强度下降为母材的65%左右。
6系铝合金属于热处理可强化的变形铝合金，强化相为Mg2Si，故，针对6系铝合金焊接强度软化现象，可通过热处理工艺手段加以解决，常见的解决办法有两种，一种是：焊接前，通过固溶热处理，将6系铝合金加热到固溶温度，再淬火快速冷却，使其达到T4状态，随后，再加热到时效温度，进行人工时效热处理，使其达到T6状态。焊接后，将T6状态铝合金焊接后的焊件重新加热到固溶温度，进行固溶热处理，之后，再进行人工时效热处理，以最终获得高焊接强度的6系铝合金焊件，该方法可以简单视为：“固溶→时效→焊接→再固溶→再时效”。另一种方法较之前一种方法，其焊接前的热处理工艺手段相同，即也是通过固溶热处理和时效热处理，将6系铝合金强度提升至T6状态，但不同的是，焊接后，则是将T6状态铝合金焊接后的焊件进行火焰加热或人工时效热处理，以最终获得高焊接强度的6系铝合金焊件，该方法同样可以简单视为：“固溶→时效→焊接→火焰加热”或“固溶→时效→焊接→再时效”。所述T4状态指的是固溶热处理并淬火后的状态，经自然时效后获得基本稳定的性能，而T6状态指的是固溶热处理淬火后，再通过人工时效产生的强度更高的状态。
虽然上述两种方法提高了6系铝合金焊接后热影响区强化相的强化效果，对于焊接强度的提高有明显的作用，但是工艺过程过于繁琐，使得制造成本增加。另外，焊接方法有很多种，例如：氩弧焊、激光焊接、搅拌摩擦焊、电子束焊等等，虽然可以从改良焊接方法的角度出发，提升焊件焊接强度，例如采用搅拌摩擦焊、激光焊，但是其成本要远高于目前常用的氩弧焊。
发明内容
在保证高焊接强度的同时，针对上述制造成本的问题，本发明提供一种工艺优化的高焊接强度Al-Mg-Si系合金焊件制备方法，其工艺过程较为简单，使得生产制造成本降低。
本发明的技术方案是：
一种工艺优化的高焊接强度Al-Mg-Si系合金焊件制备方法，具体包括以下步骤：
（1）焊接前，对Al-Mg-Si系合金母材进行固溶热处理、淬火，使其达到T4状态；
（2）采用氩弧焊焊接方法对Al-Mg-Si系合金母材进行焊接，以获得Al-Mg-Si系合金焊件；
（3）焊接后，对Al-Mg-Si系合金焊件进行人工时效热处理，以获得高焊接强度Al-Mg-Si系合金焊件。
所述人工时效处理为：将所述Al-Mg-Si系合金焊件加热到160~185℃，保温6~14h。
本发明的有益效果是：
采用本发明所提供的制备方法，除保证了Al-Mg-Si系合金焊件的高焊接强度外，更重要的是，该方法过程中无需多次固溶热处理或时效热处理，使得工艺过程简单化，而且采用常用的氩弧焊焊接方法，更使得生产制造成本降低。
具体实施方式
通过以下具体实施例，对本发明作更进一步详细说明，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
使用厚度为4mm的6082合金型材进行焊接。
焊接前，合金母材通过固溶热处理、淬火工艺，达到T4状态，其固溶热处理的工艺参数为：510~540°C保温30min，淬火则是将固溶热处理后的母材直接淬入室温水中，致其快速冷却。接着，对T4状态的母材进行人工时效热处理，使其达到T6状态，人工时效热处理的工艺参数为：175°C保温7h，T6状态的母材的力学性能为：抗拉强度为325.8Mpa，屈服强度为286Mpa，延伸率为14.5%。
焊接时，采用氩弧焊焊接方式对T6状态的母材进行焊接，焊接使用Mig气体保护焊，其焊接工艺参数为：电流大小为130A，电压大小为21V。
焊接后，对焊件再次进行固溶热处理和人工时效热处理，其固溶热处理的工艺参数为：530°C保温30min，，人工时效热处理的工艺参数为：175°C保温7h。
最终，焊件的焊接强度测试结果为：抗拉强度268.1Mpa，屈服强度225.1Mpa，延伸率6.2％；拉伸测试结果为：焊件拉伸后，位于离焊缝中心12mm处的热影响区发生断裂。焊接接头的焊接强度测试结果为：焊接接头的焊接强度为母材的82.2%，即焊接强度系数为0.82。
实施例2
与实施例1不同的是，焊接后，对6082合金焊件仅再次进行人工时效热处理，其人工时效热处理的工艺参数为：175°C保温7h。
最终，6082合金焊件的焊接强度测试结果为：抗拉强度265Mpa，屈服强度228.5Mpa，延伸率5.1％；拉伸测试结果为：焊件拉伸后，位于离焊缝中心12mm处的热影响区发生断裂。焊接接头的焊接强度测试结果为：焊接接头的焊接强度为母材的81.3%，即焊接强度系数为0.813。
实施例3
与实施例1不同的是，焊接前，6082合金母材仅需通过固溶热处理、淬火工艺，达到T4状态。焊接时，采用氩弧焊焊接方式对T4状态的母材进行焊接。焊接后，对焊件仅需进行人工时效热处理，其人工时效热处理的工艺参数为：175°C保温7h。
最终，6082合金焊件的焊接强度测试结果为：抗拉强度276Mpa，屈服强度232.5Mpa，延伸率5.2％；拉伸测试结果为：焊件拉伸后，位于离焊缝中心12mm处的热影响区发生断裂。焊接接头的焊接强度测试结果为：焊接接头的焊接强度为母材的84.7%，即焊接强度系数为0.847。
将实施例3与实施例1、2进行对比，可得知，在保证了合金高焊接强度的同时，本发明所提供的制备方法，工艺过程更为简单。
实施例4
使用厚度为1.6mm的6063合金型材进行焊接。
焊接前，合金母材通过固溶热处理、淬火工艺，达到T4状态，其固溶热处理的工艺参数为：500~525°C保温30min，淬火则是将固溶热处理后的母材直接淬入室温水中，致其快速冷却。
焊接时，采用氩弧焊焊接方式对T4状态的母材进行焊接，焊接使用Mig气体保护焊，其焊接工艺参数为：电流大小为85A，电压大小为18.5V。
焊接后，对焊件进行人工时效热处理，其人工时效热处理的工艺参数为：160°C保温9h。
最终，焊件的焊接强度测试结果为：抗拉强度195.2Mpa，屈服强度180.5Mpa，延伸率3.4％；拉伸测试结果为：焊件拉伸后，位于离焊缝中心9mm处的热影响区发生断裂。焊接接头的焊接强度测试结果为：焊接接头的焊接强度为母材的86.3%，即焊接强度系数为0.863。
实施例5
使用厚度为1.8mm的6005A合金型材进行焊接。
焊接前，合金母材通过固溶热处理、淬火工艺，达到T4状态，其固溶热处理的工艺参数为：510~540°C保温30min，淬火则是将固溶热处理后的母材直接淬入室温水中，致其快速冷却。
焊接时，采用氩弧焊焊接方式对T4状态的母材进行焊接，焊接使用Mig气体保护焊，其焊接工艺参数为：电流大小为95A，电压大小为19.8V。
焊接后，对焊件进行人工时效热处理，其人工时效热处理的工艺参数为：180°C保温8h。
最终，焊件的焊接强度测试结果为：抗拉强度236.7Mpa，屈服强度228.9Mpa，延伸率3.6％；拉伸测试结果为：焊件拉伸后，位于离焊缝中心10mm处的热影响区发生断裂。焊接接头的焊接强度测试结果为：焊接接头的焊接强度为母材的83.2%，即焊接强度系数为0.832。
实施例5
使用厚度为3.0mm的6005A合金型材进行焊接。
焊接前，合金母材通过固溶热处理、淬火工艺，达到T4状态，其固溶热处理的工艺参数为：510~540°C保温30min，淬火则是将固溶热处理后的母材直接淬入室温水中，致其快速冷却。
焊接时，采用氩弧焊焊接方式对T4状态的母材进行焊接，焊接使用Mig气体保护焊，其焊接工艺参数为：电流大小为120A，电压大小为20V。
焊接后，对焊件进行人工时效热处理，其人工时效热处理的工艺参数为：175°C保温12h。
最终，焊件的焊接强度测试结果为：抗拉强度234.8Mpa，屈服强度213.6Mpa，延伸率4％；拉伸测试结果为：焊件拉伸后，位于离焊缝中心11.5mm处的热影响区发生断裂。焊接接头的焊接强度测试结果为：焊接接头的焊接强度为母材的81.2%，即焊接强度系数为0.812。
Claims (2)
1.一种工艺优化的高焊接强度Al-Mg-Si系合金焊件制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
（1）焊接前，对Al-Mg-Si系合金母材进行固溶热处理、淬火，使其达到T4状态；
（2）采用氩弧焊焊接方法对Al-Mg-Si系合金母材进行焊接，以获得Al-Mg-Si系合金焊件；
（3）焊接后，对Al-Mg-Si系合金焊件进行人工时效热处理，以获得高焊接强度Al-Mg-Si系合金焊件。
2.如权利要求1所述的一种工艺优化的高强度Al-Mg-Si系合金焊件制备方法，其特征在于，所述人工时效处理为：将所述Al-Mg-Si系合金焊件加热到160~185℃，保温6~14h。
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