CN112899535A - 新能源电池托盘用6系铝合金型材及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铝合金加工技术领域，公开了一种新能源电池托盘用6系铝合金型材，由以下重量份的组分组成：Si，0.75‑0.88％；Mg，0.90‑1.05％；Cu，0.55‑0.65％；Fe≤0.20％；Mn＜0.25％；Cr＜0.1％；Zn＜0.02％；Ti＜0.1％；余量为Al。本发明还公开了一种新能源电池托盘用6系铝合金型材的加工方法，包括如下步骤：配料，精炼、扒渣、过滤，浇注，均质，挤压。与相关技术相比，本发明通过合金成分设计，在常规中低强度的6系和高强度的2、7系中，设计一种在6系基础上进行合金成分强化的高强度6系铝合金及其生产方法。实现高强度高效率和成本低多重优势。满足了电池托盘对型材本身力学性能的基本要求。采用6系高强铝合金，有效降低了挤压生产成本，大幅提升了生产效率。

Description

新能源电池托盘用6系铝合金型材及其加工方法
技术领域
本发明属于铝合金加工技术领域，具体涉及一种新能源电池托盘用6系铝合金型材及其加工方法。
背景技术
新能源电池托盘常规多采用钢结构、铝板钣金件或铝铸造件，近两年又开发出各类6、7系铝型材结构再经过焊接加工而成。综合考虑托盘结构的重量轻、强度高、加工成本低三个方面，铝型材具有显著的优势。常规6系铝合金以6063、6061为主，7系以7003、7005为主。相关技术中，新能源铝合金电池托盘由6、7系铝型材经过焊接加工而成。相关技术的不足在于：6系的生产成本低但强度较低，一般屈服强度小于300MPa，焊接加工后，很难通过托盘的抗挤压测试，沿X、Y方向分别施加100KN力，变形量大，不能满足要求，而7系虽然屈服强度大于340MPa，可通过挤压测试，但挤压加工成本和难度远高于6系。
因此，实有必要提供一种新的新能源电池托盘用6系铝合金型材及其加工方法解决上述技术问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种强度高且加工成本低的新能源电池托盘用6系铝合金型材及其加工方法。
本发明公开了一种新能源电池托盘用6系铝合金型材，由以下重量份的组分组成：Si，0.75-0.88％；Mg，0.90-1.05％；Cu，0.55-0.65％；Fe≤0.20％；Mn＜0.25％；Cr＜0.1％；Zn＜0.02％；Ti＜0.1％；余量为Al。
本发明还公开了一种新能源电池托盘用6系铝合金型材的加工方法，包括如下步骤：
S1，配料：按以下重量份的各组分配置铝合金熔体：Si，0.75-0.88％；Mg，0.90-1.05％；Cu，0.55-0.65％；Fe≤0.20％；Mn＜0.25％；Cr＜0.1％；Zn＜0.02％；Ti＜0.1％；余量为Al；
S2，精炼、扒渣、过滤：对上述铝合金熔体分别进行精炼、扒渣和过滤；
S3，浇注：将经精炼、扒渣和过滤后的铝合金熔体浇注成铸棒，切头尾检查合格后，得到成品铸棒；
S4，均质：将成品铸棒放入均质炉中，完成均质处理后，先后采用风冷、水冷的方式降至室温；
S5，挤压：将成品铸棒挤压成所需型材。
优选的，还包括：S6，组焊：截取所需的型材长度，再组装焊接形成电池托盘。
优选的，步骤S3中，在冷模中浇注成直径为128±5mm的铸棒。
优选的，步骤S4中，将成品铸棒放入均质炉内在570±5℃条件下保温10h以上，完成均质处理后，先后采用风冷和水冷的方式在60min内冷却至室温。
优选的，步骤S5中，挤压时成品铸棒的温度为510-520℃。
优选的，步骤S5中，采用挤压机配合挤压模具挤压成所需型材，挤压速度为5mm/s。
优选的，步骤S5中，挤压淬火温度为530-560℃；采用风冷却和喷淋水冷却方式分别淬火，淬火后温度＜100℃。
优选的，步骤S5中，淬火后，采用165±5℃的条件下保温12±2h进行充分时效。
优选的，步骤S6中，组装焊接时采用搅拌摩擦和保护气体焊。
与相关技术相比，本发明通过合金成分设计，在常规中低强度的6系和高强度的2、7系中，设计一种在6系基础上进行合金成分强化的高强度6系铝合金及其生产方法。实现高强度高效率和成本低多重优势。满足了电池托盘对型材本身力学性能的基本要求。采用6系高强铝合金，有效降低了挤压生产成本，大幅提升了生产效率。
具体实施方式
下面结合实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
一种新能源电池托盘用6系铝合金型材，由以下重量份的组分组成：Si，0.75-0.88％；Mg，0.90-1.05％；Cu，0.55-0.65％；Fe≤0.20％；Mn＜0.25％；Cr＜0.1％；Zn＜0.02％；Ti＜0.1％；余量为Al。
实施例2
一种新能源电池托盘用6系铝合金型材，由以下重量份的组分组成：Si，0.75％；Mg，0.90％；Cu，0.55％；Fe≤0.20％；Mn＜0.25％；Cr＜0.1％；Zn＜0.02％；Ti＜0.1％；余量为Al。
实施例3
一种新能源电池托盘用6系铝合金型材，由以下重量份的组分组成：Si，0.88％；Mg，1.05％；Cu，0.65％；Fe≤0.20％；Mn＜0.25％；Cr＜0.1％；Zn＜0.02％；Ti＜0.1％；余量为Al。
实施例4
一种新能源电池托盘用6系铝合金型材的加工方法，包括如下步骤：
S1，配料：按以下重量份的各组分配置铝合金熔体：Si，0.75-0.88％；Mg，0.90-1.05％；Cu，0.55-0.65％；Fe≤0.20％；Mn＜0.25％；Cr＜0.1％；Zn＜0.02％；Ti＜0.1％；余量为Al。
S2，精炼、扒渣、过滤：对上述铝合金熔体分别进行精炼、扒渣和过滤。
S3，浇注：将经精炼、扒渣和过滤后的铝合金熔体浇注成铸棒，切头尾检查合格后，得到成品铸棒；具体地，在冷模中浇注成直径为128±5mm的铸棒。
S4，均质：将成品铸棒放入均质炉中，完成均质处理后，先后采用风冷、水冷的方式降至室温；具体地，将成品铸棒放入均质炉内在570±5℃条件下保温10h以上，完成均质处理后，先后采用风冷和水冷的方式在60min内冷却至室温。
S5，挤压：在25MN挤压机开发150-200mm*10mm*1.5mm电池托盘底板型材，挤压时成品铸棒的温度为510-520℃；挤压速度为5mm/s。挤压淬火温度为530-560℃；采用风冷却和喷淋水冷却方式分别淬火，淬火后温度＜100℃。淬火后，采用165±5℃的条件下保温12±2h进行充分时效。效果说明：经时效后，得到屈服强度≥320MPa、抗拉强度≥350MPa的电池托盘用铝合金多腔薄壁型材。最大宽度为200mm，最小壁厚1.5mm，最大壁厚13mm。
S6，组焊：截取所需的型材长度，再采用搅拌摩擦和保护气体焊组装焊接形成电池托盘。具体为：经过组装焊接(搅拌摩擦和保护气氛焊)和一体CNC加工，得到1083*1780*76mm的电池托盘。效果说明：经过X、Y方向分别施加100KN力，保持3min，观察1小时，X、Y方向分开进行试验。结果边框往内侧变形在20mm以内，达到客户标准要求。
下面具体阐述本发明的试验过程：在实验室采用500kg小熔炼炉，按照：Si0.75-0.88％，Mg0.90-1.05％，Cu0.55-0.65％，Fe≤0.20％，Mn＜0.25％，Cr＜0.1％，Zn＜0.02％，Ti＜0.1％，余量为Al的标准配置铝合金熔体。人工精炼、扒渣、过滤后，在冷模中浇注呈直径为128mm的铸棒，切头尾检查合格后。将成品铸棒放入高温均质炉内在570℃条件下保温10h以上，采用风、水先后方式在60min内冷却至室温。在10MN挤压机上采用80*4mm规格模具进行挤压试验。棒温510-520℃，挤压速度5mm/s，确保淬火温度达到530-560℃。采用强风冷却和喷淋水冷却方式分别淬火，淬火后温度＜100℃。采用165℃12h进行充分时效。取不同淬火工艺条件下的型材头尾样品进行力学性能检测。抗拉强度均达到350MPa以上。
与相关技术相比，本发明通过合金成分设计，在常规中低强度的6系和高强度的2、7系中，设计一种在6系基础上进行合金成分强化的高强度6系铝合金及其生产方法。实现高强度高效率和成本低多重优势。满足了电池托盘对型材本身力学性能的基本要求。采用6系高强铝合金，有效降低了挤压生产成本，大幅提升了生产效率。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种新能源电池托盘用6系铝合金型材，其特征在于，由以下重量份的组分组成：Si，0.75-0.88％；Mg，0.90-1.05％；Cu，0.55-0.65％；Fe≤0.20％；Mn＜0.25％；Cr＜0.1％；Zn＜0.02％；Ti＜0.1％；余量为Al。
2.一种新能源电池托盘用6系铝合金型材的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，配料：按以下重量份的各组分配置铝合金熔体：Si，0.75-0.88％；Mg，0.90-1.05％；Cu，0.55-0.65％；Fe≤0.20％；Mn＜0.25％；Cr＜0.1％；Zn＜0.02％；Ti＜0.1％；余量为Al；
S2，精炼、扒渣、过滤：对上述铝合金熔体分别进行精炼、扒渣和过滤；
S3，浇注：将经精炼、扒渣和过滤后的铝合金熔体浇注成铸棒，切头尾检查合格后，得到成品铸棒；
S4，均质：将成品铸棒放入均质炉中，完成均质处理后，先后采用风冷、水冷的方式降至室温；
S5，挤压：将成品铸棒挤压成所需型材。
3.根据权利要求2所述的新能源电池托盘用6系铝合金型材的加工方法，其特征在于，还包括：S6，组焊：截取所需的型材长度，再组装焊接形成电池托盘。
4.根据权利要求2所述的新能源电池托盘用6系铝合金型材的加工方法，其特征在于，步骤S3中，在冷模中浇注成直径为128±5mm的铸棒。
5.根据权利要求2所述的新能源电池托盘用6系铝合金型材的加工方法，其特征在于，步骤S4中，将成品铸棒放入均质炉内在570±5℃条件下保温10h以上，完成均质处理后，先后采用风冷和水冷的方式在60min内冷却至室温。
6.根据权利要求2所述的新能源电池托盘用6系铝合金型材的加工方法，其特征在于，步骤S5中，挤压时成品铸棒的温度为510-520℃。
7.根据权利要求2所述的新能源电池托盘用6系铝合金型材的加工方法，其特征在于，步骤S5中，采用挤压机配合挤压模具挤压成所需型材，挤压速度为5mm/s。
8.根据权利要求7所述的新能源电池托盘用6系铝合金型材的加工方法，其特征在于，步骤S5中，挤压淬火温度为530-560℃；采用风冷却和喷淋水冷却方式分别淬火，淬火后温度＜100℃。
9.根据权利要求8所述的新能源电池托盘用6系铝合金型材的加工方法，其特征在于，步骤S5中，淬火后，采用165±5℃的条件下保温12±2h进行充分时效。
10.根据权利要求3所述的新能源电池托盘用6系铝合金型材的加工方法，其特征在于，步骤S6中，组装焊接时采用搅拌摩擦和保护气体焊。
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