CN111545892B - 一种电机壳搅拌摩擦焊缝及母材硬度均匀性的改进方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电机壳搅拌摩擦焊缝及母材硬度均匀性的改进方法,包括以下步骤：在挤压过程中采用风冷方式线上淬火冷却成型；控制铝型材挤出后转移至搅拌摩擦焊工序的周期;铝型材进行搅拌摩擦焊焊接，得到电机壳产品；将焊后的电机壳产品转移至时效炉进行人工时效T5处理。本发明不仅能够改善搅拌摩擦焊焊后焊缝与母材硬度的不均匀性，而且简化了生产工序，减少了生产周期和成本，特别适合企业汽车零部件大批量加工与生产。

Description

一种电机壳搅拌摩擦焊缝及母材硬度均匀性的改进方法
技术领域
本发明公开了一种电机壳搅拌摩擦焊缝及母材硬度均匀性的改进方法，涉及搅拌摩擦焊技术领域。
背景技术
电机、电池、电控是新能源汽车的核心部件，现有电池的续航问题是瓶颈，且电机壳的制造工艺国内也处于不成熟阶段，整个行业都在摸索和进步中。
铝型材电机壳的焊后固溶时效处理不仅增加工序和成本而且热处理后出现较大的变形，不适合大批量生产加工；
搅拌摩擦焊对于可热处理强化低合920318金的铝合金，焊接接头出现严重的软化现象，焊后取接头截面打显微硬度呈现“W”趋势；焊缝和母材硬度的较大差异，会严重影响车辆重大部件的服役年限和的使用安全性；传统的熔焊采用焊后热处理可以改善接头性能与母材的不均匀性；但是熔化焊更接近铸造组织，搅拌摩擦焊更近似锻造组织。由于成型原理的根本区别，搅拌摩擦焊焊后热处理会出现接头表层鼓包、开裂以及S线转化成裂纹等接头恶化现象。
发明内容
本发明针对上述背景技术中的缺陷，提供一种电机壳搅拌摩擦焊缝及母材硬度均匀性的改进方法，该方法无需搅拌摩擦焊后固溶处理，减少热变形和资源浪费。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 一种电机壳搅拌摩擦焊缝及母材硬度均匀性的改进方法,包括以下步骤：
步骤一：制备铝型材：铝锭加热至540℃±5℃进行保温，并以5.1m/s的挤出速度从450℃±5℃挤压筒中挤出，挤出口采用风冷方式线上淬火，冷却速率19℃/min进行冷却成型得到硬度约为20HB的铝型材；
步骤二：控制减少发生自然时效 ：铝型材挤出后，两端机加铣筋后需控制在最多20天左右转移至搅拌摩擦焊工序进行焊接;
步骤三：进行搅拌摩擦焊：铝型材卷圆后对接缝进行搅拌摩擦焊焊接，采用搅拌针轴肩直径30mm，针长18mm，焊接主轴转速600r/min，焊接速度200mm/min的工艺参数进行焊接可得到电机壳产品；
步骤四：进行人工时效：将焊后的电机壳产品转移至时效炉进行人工时效T5处理。
进一步的，步骤一中，挤压过程中的挤压筒温度设置在450℃±5℃。
进一步的，步骤一中，采用2000T液压机进行挤压。
进一步的，所述控制减少发生自然时效时间为18~22天内。
进一步的，搅拌摩擦焊时，采用搅拌针轴肩直径30mm，针长18mm，焊接主轴转速600r/min，焊接速度200mm/min。
进一步的，人工时效温度170℃±5℃，保温5.5~6.5小时。
有益效果：本发明的解决了搅拌摩擦焊接头软化带来的产品整体硬度不均匀问题常规焊后淬火时效可以改善产品硬度均匀，但固溶淬火后产品变形较大，接头出现恶化、鼓包、开裂等问题；该方法不仅能够改善搅拌摩擦焊焊后焊缝与母材硬度的不均匀性，而且简化了生产工序，减少了生产周期和成本，特别适合企业汽车零部件大批量加工与生产。
附图说明
图1是本发明实施例1焊缝和母材硬度折线示意图；
图2是本发明对比例1焊缝和母材硬度折线示意图；
图3是本发明对比例2焊缝和母材硬度折线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，实施例1：
一种电机壳搅拌摩擦焊缝及母材硬度均匀性的改进方法,包括以下步骤：
步骤一：制备铝型材：使用2000T液压机将φ200mm的6063牌号铝棒通过模具挤出，挤压筒温度450℃±5℃，挤出采用风冷方式线上淬火冷却获得厚度19mm宽度160mm的6063牌号的电机壳铝型材；
步骤二：控制减少自然时效 ：控制铝型材挤出后转移至搅拌摩擦焊工序的时间20天；
步骤三：进行搅拌摩擦焊：产品进行搅拌摩擦焊焊接，搅拌针轴肩直径30mm，针长18mm，焊接主轴转速600r/min，焊接速度200mm/min；
步骤四：进行人工时效：焊后将电机壳产品转移至时效炉，进行人工时效T5处理，时效温度170℃±5℃，保温6小时；可获得内应力改善且焊缝和母材布氏硬度均为70HB左右的电机壳产品。
如图2所示，对比例1：
一种提升铝型材电机壳搅拌摩擦焊缝及母材硬度均匀性的工艺方法，包括以下步骤：
第一步，使用2000T液压机将φ200mm的6063牌号铝棒通过模具挤出，挤压筒温度450℃±5℃，挤出采用自然冷却方式冷却却获得厚度19mm宽度160mm的6063牌号的电机壳铝型材；
第二步，控制自然时效 ：控制铝型材挤出后转移至搅拌摩擦焊工序的时间20天；
第三步，进行搅拌摩擦焊：产品进行搅拌摩擦焊焊接，搅拌针轴肩直径30mm，针长18mm，焊接主轴转速600r/min，焊接速度200mm/min；。
第四步，焊后将电机壳产品转移至时效炉，进行人工时效T5处理，时效温度170℃±5℃，保温6小时,获得焊缝硬度50HB，母材硬度80HB的电机壳产品。
上述对比例1与实例1区别在于：实例1中6063型材挤出后线上采用风冷方式淬火；对比例1中6063型材挤出后线上采用自然冷却方式冷却；实例1和对比例1焊缝截面硬度有明显区别，实例1焊缝和母材硬度均为70HB,对比例1焊缝和母材硬度差距较大，焊缝硬度偏低约50HB，母材硬度偏高约80HB。
如图3所示，对比例2：
本对比例提供一种延长铝型材自然时效时间的电机壳制造工艺方法，包括以下步骤：
第一步，使用2000T液压机将φ200mm的6063牌号铝棒通过模具挤出，挤压筒温度450℃±5℃，挤出采用风冷方式线上淬火冷却获得厚度19mm宽度160mm的6063牌号的电机壳铝型材；
第二步，控制铝型材挤出后转移至搅拌摩擦焊工序的时间60天；
第三步，铝型材产品进行搅拌摩擦焊焊接，搅拌针轴肩直径30mm，针长18mm，焊接主轴转速600r/min，焊接速度200mm/min。
第四步，焊后将电机壳产品转移至时效炉，进行人工时效T5处理，时效温度170℃±5℃，保温6小时,获得焊缝硬度60HB，母材硬度90HB的电机壳产品。
上述对比例2与实例1区别在于：实例1中6063型材挤出后在20天时间内完成搅拌摩擦焊焊接；对比例2是在6063型材挤出后45天完成搅拌摩擦焊焊接；实例1和对比例2焊缝截面硬度有明显区别，实例1焊缝和母材硬度均为70HB,对比例2焊缝和母材硬度差距较大，焊缝硬度偏低约60HB，母材硬度偏高约90HB。
本发明的解决了搅拌摩擦焊接头软化以及焊后淬火后产品变形较大，接头出现恶化等问题；该方法不仅能够改善搅拌摩擦焊焊后焊缝与母材硬度的不均匀性，而且简化了生产工序，减少了生产周期和成本，特别适合企业汽车零部件大批量加工与生产。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电机壳搅拌摩擦焊缝及母材硬度均匀性的改进方法，其特征在于,包括以下步骤：
步骤一：制备铝型材：在挤压过程中采用风冷方式线上淬火冷却成型；
步骤二：控制减少发生自然时效 ：控制铝型材挤出后转移至搅拌摩擦焊工序的周期;
步骤三：进行搅拌摩擦焊：铝型材进行搅拌摩擦焊焊接，得到电机壳产品；
步骤四：进行人工时效：将焊后的电机壳产品转移至时效炉进行人工时效T5处理, 所述控制减少发生自然时效时间为18~22天，人工时效温度170℃±5℃，保温5.5~6.5小时。
2.根据权利要求1所述的一种电机壳搅拌摩擦焊缝及母材硬度均匀性的改进方法，其特征在于，步骤一中，挤压过程中的挤压温度设置在450℃±5℃。
3.根据权利要求1所述的一种电机壳搅拌摩擦焊缝及母材硬度均匀性的改进方法，其特征在于，步骤一中，采用2000T液压机进行挤压。
4.根据权利要求1所述的一种电机壳搅拌摩擦焊缝及母材硬度均匀性的改进方法，其特征在于，搅拌摩擦焊时，采用搅拌针轴肩直径30mm，针长18mm，焊接主轴转速600r/min，焊接速度200mm/min。
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