CN116984844A - 一种实用型新能源水冷板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于金属材料加工技术领域，提供了一种实用型新能源水冷板的制造方法，包括以下步骤：步骤一：将第一铝锭熔化后精炼，调节铝液化学成分至预定成分；步骤二：将步骤一得到的铝液变质处理；步骤三：将步骤二得到的铝液精炼后铸造得到芯体铸件；步骤四：将步骤三得到的芯体铸件均匀化处理；步骤五：将步骤四得到的芯体铸件的一侧面铣面；步骤六：将步骤五得到的芯体铸件与钎焊层铸件焊合；步骤七：将步骤六得到的板锭热轧至预定厚度；步骤八：将步骤七得到的板锭冷轧至预定厚度；步骤九：将步骤八得到的板锭进行退火处理。借此，本发明提供的新能源水冷板，通过工艺等的优化设计，产品抗拉强度高、屈服强度高，性能良好。
Description
技术领域
本发明适用于金属材料加工技术领域，提供了一种实用型新能源水冷板的制造方法。
背景技术
汽车新能源水冷板是一种用于新能源汽车的关键部件，用于冷却电动汽车中的电池、电动机和电子控制器等关键组件。水冷板通过循环水或冷却液在内部流动，将产生热量的部件与冷却介质进行热交换，以保持这些组件的工作温度在合适的范围内。新能源水冷板通常由金属材料制成，通常是铝合金，具有优异的导热性能和耐腐蚀性。但目前随着现代汽车工业的发展，人们对汽车新能源水冷板的要求越来越高，要求其具有高抗拉强度、高屈服强度的特点。
如何制造具有高抗拉强度、高屈服强度的汽车新能源水冷板，成为本技术领域工程技术人员亟需解决的技术难题。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种实用型新能源水冷板的制造方法，目的是为了获得抗拉强度高、屈服强度高的汽车新能源水冷板，包括以下步骤：
步骤一：将第一铝锭熔化后精炼，调节铝液化学成分，使得铝液包含如下质量百分比的组成成分：Si≤0.6%，Fe≤0.7%，0.13%-0.2%的Cu，1.2%-1.5%的Mn，Mg≤0.05%，Cr≤0.05%，Zn≤0.1%，Zr≤0.05%，Ti≤0.2%，余量为Al，得到芯体铝液；将第二铝锭熔化后精炼，调节铝液化学成分，使得铝液包含如下质量百分比的组成成分：Ti≤0.05%，Zr≤0.05%，Zn≤0.2%，Cr≤0.05%，Mg≤0.05%，Mn≤0.05%，Cu≤0.05%，Fe≤0.3%，Si≤7.9%，余量为Al，得到钎焊层铝液；
步骤二：将步骤一得到的芯体铝液精炼，并在保温状态下加入Sr变质剂进行变质处理；
步骤三：将步骤二得到的芯体铝液精炼后静置，保温炉温度为740-770℃，铸造得到芯体铸件；将步骤一得到的钎焊层铝液保温后铸造得到钎焊层铸件，然后经十三个道次轧至预定厚度；
步骤四：将步骤三得到的芯体铸件均匀化处理，加热后保温时间为T1；
步骤五：将步骤四得到的芯体铸件的一侧面铣面；
步骤六：将步骤五得到的芯体铸件与钎焊层铸件焊合得到板锭；
步骤七：将步骤六得到的板锭加热，保温时间为T2，然后热轧至预定厚度；
步骤八：将步骤七得到的板锭静置，然后冷轧至预定厚度；
步骤九：将步骤八得到的板锭进行退火处理。
进一步的，步骤一中铝锭精炼的温度范围在730-760℃，加入化学成分并通过光谱分析进行调整，直至调整至预定成分。
进一步的，所述步骤二中Sr变质剂为铝锶合金。
进一步的，所述步骤三中静置时间为10-15分钟。
进一步的，所述步骤四中均匀化处理的过程为：将芯体铸件加热后冷却，加热的温度为600℃，T1为10小时，以30℃/h的冷却速率将芯体铸件冷却至室温。
进一步的，所述步骤六中钎焊层铸件的制造方法为：将钎焊层铝液加热至495-510℃，保温4小时，然后热轧至预定厚度。
进一步的，所述步骤六中钎焊层铸件占芯体铸件的质量百分比为9%-13%。
进一步的，所述步骤七中加热温度为495-510℃，T2为4小时。
本发明提供的实用型新能源水冷板，通过化学成分、细化、热处理、热轧、冷轧工艺等的优化设计，所生产的产品抗拉强度高、屈服强度高，性能良好。
附图说明
图1为实用型新能源水冷板主视图；
在图中：1-钎焊层、2-芯体。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
参见图1，本发明的目的在于提供一种实用型新能源水冷板的制造方法：
（1）在熔炼炉内将Al99.7%、AlSi20铝锭熔化，精炼温度为740℃，按设计的化学成分用直读式光谱分析仪进行化学成分分析，扒渣后用干净的试样勺在熔体的两边及中间各取一个样，作光谱分析，根据化学成分表，需加入中间合金进行配料，中间合金顺序：锰剂--铜合金，加入合金40min后再取样作光谱分析，如成分不合格应重复取样，直至调到成分符合预定成分为止，预定成分见下表1：
表1芯体2合金改进前后的3003合金主要成分
在熔炼炉内将Al99.7%、AlSi20铝锭的铝锭熔化，精炼温度为740℃，按设计的化学成分用直读式光谱分析仪进行化学成分分析，扒渣后用干净的试样勺在熔体的两边及中间各取一个样，作光谱分析，根据化学成分表，需加入中间合金进行配料，中间合金为硅剂，加入合金40min后再取样作光谱分析，如成分不合格应重复取样，直至调到成分符合预定成分为止，预定成分见下表2：
表2钎焊层1合金改进前后的4343合金主要成分
（2）精炼除渣后将芯体2合金中设计的化学成分的铝液转入保温炉，在保温炉内精炼30分钟,调整铝液温度至740℃，将质量百分比0.05%的Sr变质剂倒入保温炉中，Sr变质剂为铝锶合金，锶含量为10%，添加Sr变质剂可以有效地改善铝合金的凝固组织，促进晶粒细化，这有助于提高合金的强度、塑性和耐磨性能，Sr变质剂通过与铝合金中的Si发生反应产生SrSi2化合物，在凝固过程中形成晶核，使铝合金的晶粒得以细化。此外，Sr还可以减少铝合金中的气孔和夹杂物，提高合金的致密性和织构均匀性。残留的Sr在保温炉底部；精炼时间较短，合金中部分杂质未完全去除。
（3）加入变质剂后再精炼15分钟，温度保持在740℃，保温10分钟后铸造，铸造温度为680℃，厚度380mm。合金的变质效果随变质温度的提高而提高，当温度达到740℃时提高较快，但在熔炼过程中合金的氧化吸气随温度提高加大；钎焊层1的制作方法为：将改进的4343板锭铝液放进加热炉，温度保持在495℃，保温4小时，得到改进的钎焊层1板锭，厚度为380mm，按380mm-310mm-265mm-220mm-185mm-150mm-122mm-100mm-81mm-60mm-55mm-50mm-42mm-39.5mm十三个道次轧制，轧到厚度为39.5mm。
（4）均匀化处理。芯体2铸件加热温度为600℃，保温时间为10小时，以30℃/h的冷却速率将铸件冷却至室温；均匀化处理可以使铸件中的晶粒大小更均匀，从而提高材料的强度和硬度，有助于消除组织中的缺陷和应力，提高铸件的抗拉强度和耐磨性。
（5）将芯体2铸件铣面，单面铣面8-12mm，将铸件铣面后平面度好。
（6）芯体2铸件铣面后的一侧与钎焊层1焊合，焊接方式是电弧焊，钎焊层1铸件占芯体2铸件的质量百分比为9%。
（7）焊合后的板锭，放进加热炉，加热至温度495℃，保温4小时，然后出炉热轧，热轧至7.2mm。
（8）热轧后静置大约24小时，温度降到室温后进行冷轧，冷轧按7.2mm-4.7mm-3.2mm-2.0mm-1.5mm五个道次轧制至1.5mm厚度。
（9）冷轧后的材料到厚度1.5mm时进行成品完全退火处理，形成焊合后的实用型新能源水冷板；在热电偶测温的条件下，当金属温度在380℃范围，保温（4±0.5）h进行完全退火处理；完全退火处理能够实现晶粒细化，改善材料的晶格结构，并消除部分缺陷。
取焊合后的实用型新能源水冷板，按照GB/T3880检测力学性能具体见下表3：
表3实用型新能源水冷板力学性能
实施例2:
（1）在熔炼炉内将Al99.7%、AlSi20铝锭熔化，精炼温度为750℃，按设计的化学成分用直读式光谱分析仪进行化学成分分析，扒渣后用干净的试样勺在熔体的两边及中间各取一个样，作光谱分析，根据化学成分表，需加入中间合金进行配料，中间合金顺序：钛剂-锰剂--铁剂--铜合金--锌锭，加入合金50min后再取样作光谱分析，如成分不合格应重复取样，直至调到成分符合预定成分为止，预定成分见下表4：
表4芯体2合金改进前后的3003合金主要成分
在熔炼炉内将Al99.7%、AlSi20铝锭的铝锭熔化，精炼温度为750℃，按设计的化学成分用直读式光谱分析仪进行化学成分分析，扒渣后用干净的试样勺在熔体的两边及中间各取一个样，作光谱分析，根据化学成分表，需加入中间合金进行配料，中间合金顺序：硅剂-铁剂，加入合金50min后再取样作光谱分析，如成分不合格应重复取样，直至调到成分符合预定成分为止，预定成分见下表5：
表5钎焊层1合金改进前后的4343合金主要成分
（2）精炼除渣后将芯体2合金中设计的化学成分的铝液转入保温炉，在保温炉内精炼45分钟,调整铝液温度至750℃，将质量百分比0.05%的Sr变质剂倒入保温炉中，Sr变质剂为铝锶合金，锶含量为10%，添加Sr变质剂可以有效地改善铝合金的凝固组织，促进晶粒细化，这有助于提高合金的强度、塑性和耐磨性能，Sr变质剂通过与铝合金中的Si发生反应产生SrSi2化合物，在凝固过程中形成晶核，使铝合金的晶粒得以细化。此外，Sr还可以减少铝合金中的气孔和夹杂物，提高合金的致密性和织构均匀性。残留的Sr在保温炉底部。
（3）加入变质剂后再精炼20分钟，温度保持在750℃，保温12分钟后铸造，铸造温度为690℃，厚度400mm。合金的变质效果随变质温度的提高而提高，当温度达到740℃时提高较快，但在熔炼过程中合金的氧化吸气随温度提高加大，温度超过760℃时合金的氧化吸气增加较快，当温度保持在750℃时，既可以保证合金的变质效果，又可以减少合金的氧化吸气问题；加入变质剂后精炼然后静置可以使钎焊层1合金晶粒细化效果良好，解决吸气问题；钎焊层1的制作方法为：将改进的4343板锭铝液放进加热炉，温度保持在500℃，保温4小时，得到改进的钎焊层1板锭，厚度为420mm，按420mm-310mm-265mm-220mm-185mm-150mm-122mm-100mm-81mm-60mm-55mm-50mm-42mm-39.5mm十三个道次轧制，轧到厚度为39.5mm。
（4）均匀化处理。芯体2铸件加热温度为600℃，保温时间为10小时，以30℃/h的冷却速率将芯体2铸件冷却至室温；均匀化处理可以使铸件中的晶粒大小更均匀，从而提高材料的强度和硬度，有助于消除组织中的缺陷和应力，提高铸件的抗拉强度和耐磨性。
（5）将芯体2铸件铣面，单面铣面8-12mm，将铸件铣面后平面度好。
（6）芯体2铸件铣面后的一侧与钎焊层1焊合，焊接方式是电弧焊，钎焊层1铸件占芯体2铸件的质量百分比为11%；芯体2合金中Cu的添加可以提高合金的强度和硬度；锰还可起到晶粒细化的作用，从而提高材料的强度和硬度。
（7）焊合后的板锭，进加热炉，加热至温度500℃，保温4小时，然后出炉热轧，热轧至7.2mm。
（8）热轧后静置大约24小时，温度降到室温后进行冷轧，冷轧按7.2mm-4.7mm-3.2mm-2.0mm-1.5mm五个道次轧制至1.5mm厚度。
（9）冷轧后的材料到厚度1.5mm时进行成品完全退火处理，形成焊合后的实用型新能源水冷板；在热电偶测温的条件下，当金属温度在380℃-400℃范围，保温（4±0.5）h进行完全退火处理；完全退火处理能够实现晶粒细化，改善材料的晶格结构，并消除部分缺陷。
取焊合后的实用型新能源水冷板，按照GB/T3880检测力学性能具体见下表6：
表6实用型新能源水冷板力学性能
实施例3:
（1）在熔炼炉内将Al99.7%、AlSi20铝锭熔化，精炼温度为760℃，按设计的化学成分用直读式光谱分析仪进行化学成分分析，扒渣后用干净的试样勺在熔体的两边及中间各取一个样，作光谱分析，根据化学成分表，需加入中间合金进行配料，中间合金顺序：钛剂-锰剂--铁剂--铜合金--锌锭，加入合金60min后再取样作光谱分析，如成分不合格应重复取样，直至调到成分符合预定成分为止，预定成分见下表7：
表7芯体2合金改进前后的3003合金主要成分
在熔炼炉内将Al99.7%、AlSi20铝锭的铝锭熔化，精炼温度为760℃，按设计的化学成分用直读式光谱分析仪进行化学成分分析，扒渣后用干净的试样勺在熔体的两边及中间各取一个样，作光谱分析，根据化学成分表，需加入中间合金进行配料，中间合金顺序：硅剂-铁剂，加入合金60min后再取样作光谱分析，如成分不合格应重复取样，直至调到成分符合预定成分为止，预定成分见下表8：
表8钎焊层1合金改进前后的4343合金主要成分
（2）精炼除渣后将芯体2合金中设计的化学成分的铝液转入保温炉，在保温炉内精炼60分钟,调整铝液温度至770℃，将质量百分比0.05%的Sr变质剂倒入保温炉中，Sr变质剂为铝锶合金，锶含量为10%，添加Sr变质剂可以有效地改善铝合金的凝固组织，促进晶粒细化，这有助于提高合金的强度、塑性和耐磨性能，Sr变质剂通过与铝合金中的Si发生反应产生SrSi2化合物，在凝固过程中形成晶核，使铝合金的晶粒得以细化。此外，Sr还可以减少铝合金中的气孔和夹杂物，提高合金的致密性和织构均匀性。残留的Sr在保温炉底部。
（3）加入变质剂后再精炼25分钟，温度保持在770℃，保温15分钟后铸造，铸造温度为700℃，厚度420mm。合金的变质效果随变质温度的提高而提高，温度超过760℃时合金的氧化吸气增加较快，加入变质剂后精炼然后静置可以使钎焊层1合金晶粒细化效果良好，解决吸气问题；钎焊层1的制作方法为：将改进的4343板锭铝液放进加热炉，温度保持在510℃，保温4小时，得到改进的钎焊层1板锭，厚度为420mm，按420mm-310mm-265mm-220mm-185mm-150mm-122mm-100mm-81mm-60mm-55mm-50mm-42mm-39.5mm十三个道次轧制，轧到厚度为39.5mm。
（4）均匀化处理。芯体2铸件加热温度为600℃，保温时间为10小时，以30℃/h的冷却速率将铸件冷却至室温；均匀化处理可以使铸件中的晶粒大小更均匀，从而提高材料的强度和硬度，有助于消除组织中的缺陷和应力，提高铸件的抗拉强度和耐磨性。
（5）将芯体2铸件铣面，单面铣面12mm，将铸件铣面后平面度好。
（6）芯体2铸件铣面后的一侧与钎焊层1焊合，焊接方式是电弧焊，钎焊层1铸件占芯体2铸件的质量百分比为13%；芯体2合金中Cu的添加可以提高合金的强度和硬度，但过量的铜导致合金变脆，强度降低；锰还可起到晶粒细化的作用，从而提高材料的强度和硬度，过量的锰添加导致合金强度降低。
（7）焊合后的板锭，进加热炉，加热至温度510℃，保温4小时，然后出炉热轧，热轧至7.2mm。
（8）热轧后静置大约24小时，温度降到室温后进行冷轧，冷轧按7.2mm-4.7mm-3.2mm-2.0mm-1.5mm五个道次轧制至1.5mm厚度。
（9）冷轧后的材料到厚度1.5mm时进行成品完全退火处理，形成焊合后的实用型新能源水冷板；在热电偶测温的条件下，当金属温度在400℃范围，保温（4±0.5）h进行完全退火处理；完全退火处理能够实现晶粒细化，改善材料的晶格结构，并消除部分缺陷。
取焊合后的实用型新能源水冷板，按照GB/T3880检测力学性能具体见下表9：
表9实用型新能源水冷板力学性能
综上，实施例2生产的实用型新能源水冷板，通过化学成分、细化、热处理、热轧、冷轧工艺等的优化设计，产品抗拉强度高、屈服强度大，性能良好。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种实用型新能源水冷板的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将第一铝锭熔化后精炼，调节铝液化学成分，使得铝液包含如下质量百分比的组成成分：Si≤0.6%，Fe≤0.7%，0.13%-0.2%的Cu，1.2%-1.5%的Mn，Mg≤0.05%，Cr≤0.05%，Zn≤0.1%，Zr≤0.05%，Ti≤0.2%，余量为Al，得到芯体（2）铝液，将第二铝锭熔化后精炼，调节铝液化学成分，使得铝液包含如下质量百分比的组成成分：Ti≤0.05%，Zr≤0.05%，Zn≤0.2%，Cr≤0.05%，Mg≤0.05%，Mn≤0.05%，Cu≤0.05%，Fe≤0.3%，Si≤7.9%，余量为Al，得到钎焊层（1）铝液；
步骤二：将步骤一得到的芯体（2）铝液精炼，并在保温状态下加入Sr变质剂进行变质处理；
步骤三：将步骤二得到的芯体（2）铝液精炼后静置，保温炉温度为740-770℃，铸造得到芯体（2）铸件；将步骤一得到的钎焊层（1）铝液保温后铸造得到钎焊层（1）铸件，然后经十三个道次轧至预定厚度；
步骤四：将步骤三得到的芯体（2）铸件均匀化处理，加热后保温时间为T1；
步骤五：将步骤四得到的芯体（2）铸件的一侧面铣面；
步骤六：将步骤五得到的芯体（2）铸件与钎焊层（1）铸件焊合得到板锭；
步骤七：将步骤六得到的板锭加热，保温时间为T2，然后热轧至预定厚度；
步骤八：将步骤七得到的板锭静置，然后冷轧至预定厚度；
步骤九：将步骤八得到的板锭进行退火处理。
2.根据权利要求1所述的实用型新能源水冷板的制造方法，其特征在于，所述步骤一中铝锭精炼的温度范围在730-760℃，加入化学成分并通过光谱分析进行调整，直至调整至预定成分。
3.根据权利要求2所述的实用型新能源水冷板的制造方法，其特征在于，所述步骤二中Sr变质剂为铝锶合金。
4.根据权利要求3所述的实用型新能源水冷板的制造方法，其特征在于，所述步骤三中静置时间为10-15分钟。
5.根据权利要求4所述的实用型新能源水冷板的制造方法，其特征在于，所述步骤四中均匀化处理的过程为：将芯体（2）铸件加热后冷却，加热的温度为600℃，T1为10小时，以30℃/h的冷却速率将芯体（2）铸件冷却至室温。
6.根据权利要求5所述的实用型新能源水冷板的制造方法，其特征在于，所述步骤六中钎焊层（1）铸件的制造方法为：将钎焊层（1）铝液加热至495-510℃，保温4小时，然后热轧至预定厚度。
7.根据权利要求2所述的实用型新能源水冷板的制造方法，其特征在于，所述步骤六中钎焊层（1）铸件占芯体（2）铸件的质量百分比为9%-13%。
8.根据权利要求7所述的实用型新能源水冷板的制造方法，其特征在于，所述步骤七中加热温度为495-510℃，T2为4小时。
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