CN108296627A - 一种轨道车体的铝合金焊接方法 - Google Patents

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    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon

Abstract

本发明属于铝合金焊接技术领域，涉及一种轨道车体的铝合金焊接方法，包括对待焊接铝合金型材的预处理、去除氧化膜、预热处理、焊接以及时效处理，其中采用摩擦搅拌焊的焊接方法将预热处理后的铝合金型材焊接在一起，6系铝合金的时效温度为280～320℃，时效时间小于5min，解决了采用普通的焊接方法焊接铝合金车体后，由于焊接处的原子结构发生物理变化使得焊接处受到压力时容易发生断裂的问题。

Description

一种轨道车体的铝合金焊接方法
技术领域
本发明属于铝合金焊接技术领域，涉及一种轨道车体的铝合金焊接方法。
背景技术
现有技术中，一般在给铝合金车体焊接的过程中，焊接方法通常采用电阻焊，电弧焊，搅拌摩擦焊等等，但通常这些普通的焊接方法在焊接后，铝合金车体焊接处的原子结构发生了物理变化，因此铝合金车体在后期制备的过程中由于受到压力容易在焊接处发生断裂。
发明内容
有鉴于此，本发明为了解决采用普通的焊接方法焊接铝合金车体后，由于焊接处的原子结构发生物理变化使得焊接处受到压力时容易发生断裂的问题，提供一种轨道车体的铝合金焊接方法。
为达到上述目的，本发明提供一种轨道车体的铝合金焊接方法，包括如下步骤：
A、预处理：将待焊接的铝合金型材进行T4处理；
B、去除氧化膜：对预处理后的铝合金型材进行打磨，除去铝合金型材表面的氧化膜；
C、预热处理：将除去氧化膜的铝合金型材进行预热处理，预热温度为105～115℃；
D、焊接：通过摩擦搅拌焊的焊接方法将预热处理后的铝合金型材焊接在一起，其中铝合金型材焊接前要调整焊接用搅拌头的中心使其与预制孔的中心重合并旋转扎入预制孔中，在搅拌头的轴肩接触到被焊铝合金型材上表面时旋转摩擦并停留0.5s，然后进行行走焊接，焊接完毕后搅拌头在收焊匙孔位置停留1s，最后旋转拔出搅拌头；在摩擦搅拌焊接操作中，焊接机选用ESAB全自动搅拌焊接机，主轴转速为900～1100R/min，搅拌头以380～420mm/min的速度水平移动，搅拌压力为4.7KN，搅拌头的倾斜角为3°；
E、时效处理：将焊接后的铝合金型材进行时效处理，其中6系铝合金的时效温度为280～320℃，时效时间小于5min。
进一步，步骤A中的T4处理为固溶处理加自然时效。
进一步，步骤A中自然时效的时效温度为室温，时效时间为8h。
进一步，步骤B将除去氧化膜的铝合金型材焊缝附近28～45mm的范围内用丙酮或乙醇清洗铝合金型材表面残余废屑。
进一步，步骤C中的预热处理为盐浴、油浴、空气加热炉加热、红外线加热和感应加热中的一种。
进一步，步骤D铝合金型材焊接前采用夹紧工装将待焊接的铝合金型材压紧，保证铝合金型材焊缝间隙≤0.5mm，焊缝两侧铝合金型材的错边量≤0.5mm。
进一步，步骤E中时效处理的方式为盐浴、油浴、空气加热炉加热、红外线加热和感应加热中的一种。
本发明的有益效果在于：
1、本发明轨道车体的铝合金焊接方法，在搅拌摩擦焊的焊接过程中，由于产生大量的热，使得焊接处的强化相分散不均匀，因此铝合金型材焊接处的机械性能要比铝合金型材非焊接处的机械性能要低，进而使得在后期加工过程中，铝合金型材焊接处容易产生断裂，然而通过本方法在焊接后进行时效处理，并控制了时效时间与温度，可以提高铝合金型材焊接处的机械性能。通过试验证明：在上述的时效处理中，如果热处理温度(回火处理温度)低于150℃，则原子偏聚区不能充分消除，即时效不充分，相反，超过350℃的热处理温度导致过时效，导致在金属结构中形成的沉淀物变粗糙。在这种情况下，没有获得时效结构。此外，如果热处理温度下的保持时间过长，则虽然金属结构被还原，但在时效之后可能会引起时效硬化或由于过时效而引起软化。在这种情况下，没有获得预期的效果，因此时效时间要控制在5min以下。
2、本发明轨道车体的铝合金焊接方法制备的轨道车体，能够同时具有良好的延展性和良好的冲压成型性，该轨道车体在后期的加工过程中，焊接处的强度和型材的强度差值很小，不易折断。
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1：
一种轨道车体的铝合金焊接方法，包括如下步骤：
A、预处理：将待焊接的铝合金型材进行T4处理，T4处理为固溶处理加自然时效，自然时效的时效温度为室温，时效时间为8h。；
B、去除氧化膜：对预处理后的铝合金型材进行打磨，除去铝合金型材表面的氧化膜；
C、预清洗：将除去氧化膜的铝合金型材焊缝附近28～45mm的范围内用丙酮或乙醇清洗铝合金型材表面残余废屑；
D、预热处理：采用夹紧工装将待焊接的铝合金型材压紧，保证铝合金型材焊缝间隙≤0.5mm，焊缝两侧铝合金型材的错边量≤0.5mm，将除去氧化膜的铝合金型材进行预热处理，预热温度为105～115℃，预热处理方式为空气加热炉加热；
E、焊接：通过摩擦搅拌焊的焊接方法将预热处理后的铝合金型材焊接在一起，其中铝合金型材焊接前要调整焊接用搅拌头的中心使其与预制孔的中心重合并旋转扎入预制孔中，在搅拌头的轴肩接触到被焊铝合金型材上表面时旋转摩擦并停留0.5s，然后进行行走焊接，焊接完毕后搅拌头在收焊匙孔位置停留1s，最后旋转拔出搅拌头；在摩擦搅拌焊接操作中，焊接机选用ESAB全自动搅拌焊接机，主轴转速为900R/min，搅拌头以380mm/min的速度水平移动，搅拌压力为4.7KN，搅拌头的倾斜角为3°；
F、时效处理：将焊接后的铝合金型材进行时效处理，时效处理的方式为空气加热炉加热，其中6系铝合金的时效温度为280℃，时效时间为4min。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，步骤E中主轴转速为1100R/min，搅拌头以420mm/min的速度水平移动，搅拌压力为4.7KN，搅拌头的倾斜角为3°。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于，步骤F中6系铝合金的时效温度为320℃，时效时间为4min。
对比例
对比例与实施例3的区别在于，对比例在焊接后没有采用时效处理。
实施例1～3与对比例所制备轨道车体焊接处型材力学性能的测试结果见表一：
表一
实施例1 实施例2 实施例3 对比例
抗拉强度(MPa) 398 400 402 372
屈服强度(MPa) 285 290 295 280
延伸率(％) 16 15.5 16.5 13.5
从表一可以看出，通过本发明铝合金焊接方法制备的轨道车体焊接处型材的抗拉强度、屈服强度和伸长率得到了很大的提高，使得该轨道车体在后期的加工过程中，焊接处的强度和型材的强度差值很小，不易折断，提高了轨道车体的使用寿命。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种轨道车体的铝合金焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、预处理：将待焊接的铝合金型材进行T4处理；
B、去除氧化膜：对预处理后的铝合金型材进行打磨，除去铝合金型材表面的氧化膜；
C、预热处理：将除去氧化膜的铝合金型材进行预热处理，预热温度为105～115℃；
D、焊接：通过摩擦搅拌焊的焊接方法将预热处理后的铝合金型材焊接在一起，其中铝合金型材焊接前要调整焊接用搅拌头的中心使其与预制孔的中心重合并旋转扎入预制孔中，在搅拌头的轴肩接触到被焊铝合金型材上表面时旋转摩擦并停留0.5s，然后进行行走焊接，焊接完毕后搅拌头在收焊匙孔位置停留1s，最后旋转拔出搅拌头；在摩擦搅拌焊接操作中，焊接机选用ESAB全自动搅拌焊接机，主轴转速为900～1100R/min，搅拌头以380～420mm/min的速度水平移动，搅拌压力为4.7KN，搅拌头的倾斜角为3°；
E、时效处理：将焊接后的铝合金型材进行时效处理，其中6系铝合金的时效温度为280～320℃，时效时间小于5min。
2.如权利要求1所述轨道车体的铝合金焊接方法，其特征在于，步骤A中的T4处理为固溶处理加自然时效。
3.如权利要求2所述轨道车体的铝合金焊接方法，其特征在于，步骤A中自然时效的时效温度为室温，时效时间为8h。
4.如权利要求3所述轨道车体的铝合金焊接方法，其特征在于，步骤B将除去氧化膜的铝合金型材焊缝附近28～45mm的范围内用丙酮或乙醇清洗铝合金型材表面残余废屑。
5.如权利要求4所述轨道车体的铝合金焊接方法，其特征在于，步骤C中的预热处理为盐浴、油浴、空气加热炉加热、红外线加热和感应加热中的一种。
6.如权利要求5所述轨道车体的铝合金焊接方法，其特征在于，步骤D铝合金型材焊接前采用夹紧工装将待焊接的铝合金型材压紧，保证铝合金型材焊缝间隙≤0.5mm，焊缝两侧铝合金型材的错边量≤0.5mm。
7.如权利要求6所述轨道车体的铝合金焊接方法，其特征在于，步骤E中时效处理的方式为盐浴、油浴、空气加热炉加热、红外线加热和感应加热中的一种。
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