CN117305663B - 铝合金板材及其制备方法、铝合金的焊接方法及焊接接头 - Google Patents
铝合金板材及其制备方法、铝合金的焊接方法及焊接接头 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117305663B CN117305663B CN202311623214.XA CN202311623214A CN117305663B CN 117305663 B CN117305663 B CN 117305663B CN 202311623214 A CN202311623214 A CN 202311623214A CN 117305663 B CN117305663 B CN 117305663B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- treatment
- welding
- alloy sheet
- alloy plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 243
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 136
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 125
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims description 45
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims description 38
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 23
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 19
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 16
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims description 13
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 13
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 9
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 9
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 4
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 27
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/10—Spot welding; Stitch welding
- B23K11/11—Spot welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/36—Auxiliary equipment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
- B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
本发明提供了一种铝合金板材及其制备方法、铝合金的焊接方法及焊接接头。以质量百分比计，该铝合金板材包括以下元素：Si含量为0.2%~0.3%，Fe含量为0.6%~0.8%，Cu含量为0.15%~0.3%，Mg含量为0.05%~0.1%，Mn含量为1.0%~1.4%，余量为Al和不可避免的杂质，不可避免的杂质的总含量≤0.15wt%，单一杂质的含量低于0.05wt%；其中，铝合金板材的表面粗糙度范围为0.1~0.2μm，铝合金板材的表面自然氧化膜的厚度小于100nm。以上铝合金板材具有优异的电阻点焊性能，从而解决了利用电阻点焊技术焊接铝合金的过程中存在的未焊合和接头强度差等焊接质量问题。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，具体而言，涉及一种铝合金板材及其制备方法、铝合金的焊接方法及焊接接头。
背景技术
铝合金具有比强度高，密度低，成形性好，易加工的优良性能，在汽车、航空和民用产品上应用广泛。在许多民用产品的钣金制造过程中，需要利用铝合金提供良好的冲压性能和焊接性能，比如，汽车零部件的连接，打印机门板焊接，电源屏蔽器生产等。冲压工艺要求铝合金具有良好的力学性能和较大的变形能力，避免在冲压过程中造成起皱、开裂等产品缺陷。经过冲压形成的零部件通常需要将铝合金通过焊接连接在一起。铝合金焊接技术发展迅速，发展出多种焊接技术，其中，电阻点焊具有生产效率高、节约劳动力、降低成本等优点，因此受到广泛应用。
然而，由于铝合金在空气中容易形成致密的氧化膜，该层氧化膜过厚会增大表面电阻甚至造成表面绝缘，使电阻点焊过程中无法形成电流路径。因此，在利用电阻点焊技术焊接铝合金的过程中，会出现未焊合和接头强度差等焊接质量问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种铝合金板材及其制备方法、铝合金的焊接方法及焊接接头，以解决现有技术中利用电阻点焊技术焊接铝合金的过程中存在未焊合和接头强度差等焊接质量问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种铝合金板材，以质量百分比计，该铝合金板材包括以下元素：Si含量为0.2%~0.3%，Fe含量为0.6%~0.8%，Cu含量为0.15%~0.3%，Mg含量为0.05%~0.1%，Mn含量为1.0%~1.4%，余量为Al和不可避免的杂质，不可避免的杂质的总含量≤0.15wt%，单一杂质的含量低于0.05wt%；其中，铝合金板材的表面粗糙度范围为0.1~0.2μm，铝合金板材的表面自然氧化膜的厚度小于100nm。
进一步地，上述铝合金板材的表面电阻范围为1~3μΩ。
进一步地，上述铝合金板材为等轴晶组织，铝合金板材的平均晶粒尺寸小于50μm，和/或铝合金板材的最大晶粒尺寸小于100μm，和/或铝合金板材的成品厚度为0.8~1.6mm，和/或铝合金板材的第二相尺寸小于10μm，和/或铝合金板材的第二相体积占比小于2.5%。
进一步地，上述铝合金板材的表面光泽度大于300Gu，和/或铝合金板材的表面自然氧化膜的厚度小于等于50nm，和/或铝合金板材的抗拉强度≥150MPa，和/或铝合金板材的屈服强度≥120MPa，和/或铝合金板材的延伸率＞20%，和/或铝合金板材的导电率为42~45%IACS。
根据本发明的另一个方面，提供了一种上述铝合金板材的制备方法，该制备方法包括：将铝合金板材的原料依次进行熔铸处理步骤、铣面处理步骤、双级均匀化处理步骤、热轧处理步骤、冷轧处理步骤和成品退火处理步骤，得到铝合金板材；其中，冷轧处理的轧辊粗糙度范围为0.25~0.55μm；成品退火处理的温度范围为260~280℃。
进一步地，上述热轧处理步骤中，热轧处理的开轧温度范围为500~510℃，和/或热轧处理的热轧道次范围为25~30道，和/或热轧处理的终轧温度范围为285~305℃，和/或热轧处理所得热轧板的厚度范围为6~10mm。
进一步地，上述熔铸处理步骤、铣面处理步骤的过程包括：将铝合金板材的原料依次进行熔炼、半连续铸造处理，得到铸锭；将铸锭依次进行铣面处理；其中，熔炼的温度范围为740~760℃，和/或半连续铸造处理的温度范围为690~710℃，和/或半连续铸造的速度范围为45~55mm/min；和/或铣面处理的铣面厚度为7~10mm/面。
进一步地，上述双级均匀化处理步骤的过程包括：将铣面处理后铸锭依次进行第一级均匀化处理和第二级均匀化处理；其中，第一级均匀化处理的温度范围为610~640℃，和/或第一级均匀化处理的时间为6~10h；和/或第二级均匀化处理的温度范围为500~530℃，和/或第二级均匀化处理的时间为6~10h。
根据本发明的又一个方面，提供了一种铝合金的焊接方法，该焊接方法包括：将铝合金板材与常规铝合金进行电阻点焊处理，得到铝合金；其中，电阻点焊处理的条件包括：焊接电流的范围为25~36kA，压力的范围为2~6kN，焊接时间的范围为50~300ms；铝合金板材为上述的铝合金板材。
根据本发明的又一个方面，提供了一种采用上述的焊接方法得到的焊接接头，该焊接接头的焊核直径大于铝合金板材厚度平方根的5倍，和/或焊接接头的平均抗拉力测试值为2.10~2.83kN。
应用本发明的技术方案，本发明通过控制各元素的含量在以上范围内，尤其是通过控制铝合金板材的表面自然氧化膜的厚度小于100nm，控制铝合金板材表面粗糙度范围为0.1~0.2μm，从而使得本申请的铝合金板材具有优异的电阻点焊性能，进而解决了利用电阻点焊技术焊接铝合金的过程中存在的未焊合和接头强度差等焊接质量问题。具体的，与现有技术相比，本申请的铝合金板材的优势主要体现在以下两方面：第一方面，铝合金板材的表面粗糙度在以上范围内使得本发明可以控制铝合金板材的表面电阻大小，从而改变焊接过程中生成的焦耳热，进而使焊接后接头的焊核直径可实现大于铝合金板材厚度平方根的5倍，进一步地提高了焊接接头的强度。第二，本发明的铝合金板材表面的电阻使生产的铝合金适用于电阻点焊焊接，且焊接前无须进行表面预处理，从而极大地节约了表面预处理费用，降低了生产成本。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本申请的实施例1和对比例1制备的铝合金板材的氧化膜厚度图谱；
图2示出了根据本申请的实施例1和对比例1制备的铝合金板材的表面粗糙度分布图；
图3示出了根据本申请的实施例1中铝合金板材电阻点焊焊接后接头焊点的金相形貌图；
图4示出了根据本申请的实施例2中铝合金板材电阻点焊焊接后接头焊点的金相形貌图；
图5示出了根据本申请的实施例3中铝合金板材电阻点焊焊接后接头焊点的金相形貌图；
图6示出了根据本申请的实施例4中铝合金板材电阻点焊焊接后接头焊点的金相形貌图；
图7示出了根据本申请的实施例5中铝合金板材电阻点焊焊接后接头焊点的金相形貌图；以及
图8示出了根据本申请的对比例1中铝合金板材电阻点焊焊接后接头焊点金相形貌图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如本申请背景技术所分析的，第一，现有技术中对铝合金电阻点焊接头焊点直径的要求是大于铝合金板材厚度平方根的4倍；第二，现有技术中的铝合金在电阻点焊前需要对表面进行钛/锆钝化预处理才能避免出现未焊合和焊接强度低等焊接缺陷，为了解决以上问题，本申请提供了一种铝合金板材及其制备方法、铝合金的焊接方法及焊接接头。
在本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种铝合金板材，以质量百分比计，该铝合金板材包括铝合金板材包括以下元素：Si含量为0.2%~0.3%，Fe含量为0.6%~0.8%，Cu含量为0.15%~0.3%，Mg含量为0.05%~0.1%，Mn含量为1.0%~1.4%，余量为Al和不可避免的杂质，不可避免的杂质的总含量≤0.15wt%，单一杂质的含量低于0.05wt%；其中，铝合金板材的表面粗糙度范围为0.1~0.2μm，铝合金板材的表面自然氧化膜的厚度小于100nm。
本发明通过控制各元素的含量在以上范围内，尤其是通过控制铝合金板材的表面自然氧化膜的厚度小于100nm，控制铝合金板材表面粗糙度范围为0.1~0.2μm，从而使得本申请的铝合金板材具有优异的电阻点焊性能，进而解决了利用电阻点焊技术焊接铝合金的过程中存在的未焊合和接头强度差等焊接质量问题。具体的，与现有技术相比，本申请的铝合金板材的优势主要体现在以下两方面：第一方面，铝合金板材的表面粗糙度在以上范围内使得本发明可以控制铝合金板材的表面电阻大小，从而改变焊接过程中生成的焦耳热，进而使焊接后接头的焊核直径可实现大于铝合金板材厚度平方根的5倍，进一步地提高了焊接接头的强度。第二，本发明的铝合金板材表面的电阻使生产的铝合金适用于电阻点焊焊接，且焊接前无须进行表面预处理，从而极大地节约了表面预处理费用，降低了生产成本。
在本申请的一种实施例中，上述铝合金板材的表面电阻范围为1~3μΩ。
通过调控上述铝合金板材的表面电阻在以上范围内，有助于改变焊接过程中生成的焦耳热，从而使焊接后焊接接头的焊核直径大于铝合金板材厚度平方根的5倍，进而提高了焊接接头的强度。
在本申请的一种实施例中，上述铝合金板材为等轴晶组织，铝合金板材的平均晶粒尺寸小于50μm，和/或铝合金板材的最大晶粒尺寸小于100μm，和/或铝合金板材的成品厚度为0.8~1.6mm，和/或铝合金板材的第二相尺寸小于10μm，和/或铝合金板材的第二相体积占比小于2.5%。
优选的铝合金板材为等轴晶组织以及控制晶粒尺寸在以上范围内有助于提高铝合金板材的力学性能、强度等综合性能。优选的铝合金板材的第二相尺寸及其体积占比在以上范围内，有利于在一定程度上抑制铝合金板材的晶粒尺寸的长大，从而更有助于使铝合金板材的晶粒尺寸维持在以上优选的范围内。
在本申请的一种实施例中，上述铝合金板材的表面光泽度大于300Gu，和/或铝合金板材的表面自然氧化膜的厚度小于等于50nm，和/或铝合金板材的抗拉强度≥150MPa，和/或铝合金板材的屈服强度≥120MPa，和/或铝合金板材的延伸率＞20%，和/或铝合金板材的导电率为42~45%IACS。
控制铝合金板材的表面光泽度在上述范围内，有利于优化铝合金板材的外观。铝合金板材的表面自然氧化膜的厚度越大，导致铝合金板材的表面电阻越大，从而在焊接时越不容易形成电流路径，优选的铝合金板材的表面自然氧化膜的厚度在以上范围内，更助于确保形成电流路径，使铝合金板材熔化形成焊核。优选的铝合金板材的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及导电率（电阻点焊过程中，铝合金板材的基体也会通电发热，基体的导电率也会对电阻点焊性能产生影响）意味着本申请的铝合金板材具有更优良的强度、导电性、塑性等综合性能。
在本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种上述铝合金板材的制备方法，该制备方法包括：将铝合金板材的原料依次进行熔铸处理步骤、铣面处理步骤、双级均匀化处理步骤、热轧处理步骤、冷轧处理步骤和成品退火处理步骤，得到铝合金板材；其中，冷轧处理的轧辊粗糙度范围为0.25~0.55μm；成品退火处理的温度范围为260~280℃。
影响铝合金板材的表面电阻的两个主要因素：第一是铝合金材料的表面自然氧化膜厚度；第二是铝合金材料的表面粗糙度。本发明一方面通过控制成品退火处理的温度在以上范围内，从而控制铝合金材料的表面自然氧化膜厚度在小于100nm的范围内；另一方面通过控制冷轧处理的轧辊粗糙度在以上范围内，从而控制铝合金板材的表面粗糙度在0.1~0.2μm范围内，进而间接调控铝合金板材的表面电阻，最终解决了利用电阻点焊技术焊接铝合金的过程中存在的未焊合和接头强度差等焊接质量问题。具体的，与现有技术相比，本申请的铝合金板材的优势主要体现在以下两方面：第一方面，铝合金板材的表面粗糙度在以上范围内使得本发明可以控制铝合金板材的表面电阻大小，从而改变焊接过程中生成的焦耳热，进而使焊接后接头的焊核直径可实现大于铝合金板材厚度平方根的5倍，进一步地提高了焊接接头的强度。第二，本发明的铝合金板材表面的电阻使生产的铝合金适用于电阻点焊焊接，且焊接前无须进行表面预处理，从而极大地节约了表面预处理费用，节省了步骤，降低了生产成本。
在本申请的一种实施例中，上述热轧处理步骤中，热轧处理的开轧温度范围为500~510℃，和/或热轧处理的热轧道次范围为25~30道，和/或热轧处理的终轧温度范围为285~305℃，和/或热轧处理所得热轧板的厚度范围为6~10mm。
优选的热轧处理的开轧温度、热轧道次在以上范围内，更有助于改善铝合金板材的组织结构、物理和力学性能，从而有利于后续对其进行加工。控制终轧温度在以上范围内，有助于控制铝合金板材的晶粒尺寸，从而更有利于提高铝合金板材的综合性能。
在本申请的一种实施例中，上述熔铸处理步骤、铣面处理步骤的过程包括：将铝合金板材的原料依次进行熔炼、半连续铸造处理，得到铸锭；将铸锭依次进行铣面处理；其中，熔炼的温度范围为740~760℃，和/或半连续铸造处理的温度范围为690~710℃，和/或半连续铸造的速度范围为45~55mm/min；和/或铣面处理的铣面厚度为7~10mm/面。
优选控制半连续铸造处理的温度范围在以上范围内，有助于使合金液具有更合适的半固体状态和合适的流动性。优选控制半连续铸造的速度在以上范围内，有助于提高铝合金板材中组织结构的均匀性和稳定性。优选控制铣面处理的铣面厚度为7~10mm/面，有助于兼顾铣面处理的效率和质量。
在本申请的一种实施例中，上述双级均匀化处理步骤的过程包括：将铣面处理后铸锭依次进行第一级均匀化处理和第二级均匀化处理；其中，第一级均匀化处理的温度范围为610~640℃，和/或第一级均匀化处理的时间为6~10h；和/或第二级均匀化处理的温度范围为500~530℃，和/或第二级均匀化处理的时间为6~10h。
控制双级均匀化处理步骤的条件在以上范围内，有助于提高铝合金板材的塑性、稳定性和耐腐蚀性等综合性能，并降低其变形抗力。
在本申请的又一种典型的实施方式中，提供了一种铝合金的焊接方法，该焊接方法包括：将铝合金板材与常规铝合金进行电阻点焊处理，得到铝合金；其中，电阻点焊处理的条件包括：焊接电流的范围为25~36kA，压力的范围为2~6kN，焊接时间的范围为50~300ms；该铝合金板材为上述的铝合金板材。
采用本申请的铝合金板材与现有技术中常规铝合金在以上条件内进行电阻点焊处理，不仅解决了未焊合和接头强度差的质量问题，而且使焊接后接头的焊核直径可实现大于铝合金板材厚度平方根的5倍，从而提高了焊接接头的强度。同时，采用本申请的铝合金板材在焊接前无须进行表面预处理，从而极大地节约了表面预处理费用，降低了生产成本。此外，常规铝合金指5xxx系铝合金，比如5505、5052等牌号铝合金。
在本申请的又一种典型的实施方式中，提供了一种采用上述的焊接方法得到的焊接接头，该焊接接头的焊核直径大于铝合金板材厚度平方根的5倍，和/或焊接接头的平均抗拉力测试值为2.10~2.83kN。
发明人在研究中发现，在铝合金的电阻点焊过程中，利用电流通过焊件附近区域产生的电阻热作为热源，将工件局部加热焊合，当铝合金的表面电阻大小合适时，采用本申请的铝合金板材，可在常规生产线上实现加工生产，具备较好的焊接性，在应用电阻点焊制备焊接接头时，可增大焊核直径至以上范围内，从而有效提高了焊接接头的强度。
以下将结合实施例，进一步说明本申请的有益效果。
实施例1
实施例1的铝合金板材的组分见表1，制备方法如下：
步骤1，将铝合金板材的原料进行熔铸处理，得到铸锭，熔铸处理的熔炼温度为750℃，半连续铸造温度为700℃，铸锭速度为50mm/min；
步骤2，将铸锭依次进行铣面处理及双级均匀化处理，铣面厚度为7mm/面，双级均匀化处理过程中，按照第一级均匀化温度630℃进行加热并保温，保温时间为10h，然后按照第二级均匀化温度510℃进行加热并保温，保温时间10h；
步骤3，将双级均匀化处理后的铸锭进行热轧处理。其中，热轧处理的开轧温度为500℃，热轧道次为25道，终轧温度为290℃，得到厚度为6mm的热轧板；
步骤4，将热轧板依次进行冷轧处理和成品退火处理，得到铝合金板材，其中，冷轧处理过程中的轧辊粗糙度为0.3μm，成品退火温度为260℃，得到铝合金板材的成品厚度1mm。
步骤5，将上述制备的铝合金板材作为母材，利用电阻点焊进行焊接，其中，焊接电流为32kA，压力3kN，焊接时间150ms。对焊接接头进行拉伸试验，拉伸速度10mm/min，并测量焊核的直径大小。待焊铝合金板材总厚度平方根的5倍为5mm，接头焊核直径大小满足要求，其中，该焊接接头焊点的金相形貌图如图3所示。
实施例2至4
实施例2至4与实施例1的区别在于，铝合金板材的组分不同，详见表1，其中，实施例2至4所得焊接接头焊点的金相形貌图依次为如图4至6所示。
实施例5
实施例5的铝合金的组分同实施例1，制备方法如下：
步骤1，将铝合金板材的原料进行熔铸处理，得到铸锭，熔铸处理的熔炼温度为750℃，半连续铸造温度为700℃，铸锭速度为50mm/min；
步骤2，将铸锭依次进行铣面处理及双级均匀化处理，铣面厚度为7mm/面，双级均匀化处理过程中，按照第一级均匀化温度630℃进行加热并保温，保温时间为10h，然后按照第二级均匀化温度510℃进行加热并保温，保温时间10h；
步骤3，将双级均匀化处理后的铸锭进行热轧处理。其中，热轧处理的开轧温度为510℃，热轧道次为25道，终轧温度为295℃，得到厚度为6mm的热轧板；
步骤4，将热轧板依次进行冷轧处理和成品退火处理，得到铝合金板材，其中，冷轧处理过程中的轧辊粗糙度为0.4μm，成品退火温度为280℃，得到铝合金板材的成品厚度1mm，该铝合金板材的氧化膜厚度图谱如图1所示，该铝合金板材的表面粗糙度分布图如图2所示。
步骤5，将上述制备的铝合金板材作为母材，利用电阻点焊进行焊接，其中，焊接电流为30kA，压力4kN，焊接时间150ms。对焊接接头进行拉伸试验，拉伸速度10mm/min，并测量焊核的直径大小。待焊铝合金板材总厚度平方根的5倍为5mm，接头焊核直径大小满足要求，其中，该焊接接头焊点的金相形貌图如图7所示。
实施例6
与实施例1的区别在于，热轧处理的终轧温度为305℃，最终得到得到铝合金板材，并将其进行电阻点焊。
实施例7
实施例1的区别在于，热轧处理的终轧温度为310℃，最终得到得到铝合金板材，并将其进行电阻点焊。
实施例8
与实施例1的区别在于，热轧处理的终轧温度为280℃，最终得到得到铝合金板材，并将其进行电阻点焊。
实施例9
与实施例1的区别在于，热轧处理的开轧温度为510℃，热轧处理的热轧道次为30道，最终得到得到铝合金板材，并将其进行电阻点焊。
实施例10
与实施例1的区别在于，熔炼的温度范围为740℃，半连续铸造处理的温度为690℃，半连续铸造的速度为45mm/min，最终得到得到铝合金板材，并将其进行电阻点焊。
实施例11
与实施例1的区别在于，第一级均匀化处理的温度为610℃，第一级均匀化处理的时间为8h；第二级均匀化处理的温度范围为530℃，第二级均匀化处理的时间为8h，最终得到得到铝合金板材，并将其进行电阻点焊。
实施例12
与实施例1的区别在于，电阻点焊处理的条件包括：焊接电流为25kA，压力为6kN，焊接时间为300ms，最终得到得到铝合金板材，并将其进行电阻点焊。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，铝合金的组分不同，详见表1，制备方法和焊接工艺相同。待焊铝合金板材总厚度平方根的5倍为5mm，该铝合金板材的氧化膜厚度图谱如图1所示，该铝合金板材的表面粗糙度分布图如图2所示，接头焊核直径大小不满足要求，其中，该焊接接头焊点的金相形貌图如图8所示。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，铝合金的组分相同，详见表1，制备方法如下：
步骤1，将铝合金板材的原料进行熔铸处理，得到铸锭，熔铸处理的熔炼温度为750℃，半连续铸造温度为700℃，铸锭速度为50mm/min；
步骤2，将铸锭依次进行铣面处理及双级均匀化处理，铣面厚度为7mm/面，双级均匀化处理过程中，按照第一级均匀化温度630℃进行加热并保温，保温时间为10h，然后按照第二级均匀化温度510℃进行加热并保温，保温时间10h；
步骤3，将双级均匀化处理后的铸锭进行热轧处理。其中，热轧处理的开轧温度为500℃，热轧道次为25道，终轧温度为290℃，得到厚度为6mm的热轧板；
步骤4，将热轧板依次进行冷轧处理和成品退火处理，得到铝合金板材，其中，冷轧处理过程中的轧辊粗糙度为2μm，成品退火温度为310℃，得到铝合金板材的成品厚度1mm。
步骤5，将上述制备的铝合金板材作为母材，利用电阻点焊进行焊接，其中，焊接电流为32kA，压力3kN，焊接时间150s，保持时间150s。待焊接铝合金接头未焊合，不满足焊接质量要求。
对比例3
与实施例1的区别在于，冷轧处理过程中的轧辊粗糙度为0.1μm，最终得到得到铝合金板材，并将其进行电阻点焊。
对比例4
与实施例1的区别在于，冷轧处理过程中的轧辊粗糙度为0.8μm，最终得到得到铝合金板材，并将其进行电阻点焊。
对比例5
与实施例1的区别在于，成品退火处理的温度范围为240℃，最终得到得到铝合金板材，并将其进行电阻点焊。
对比例6
与实施例1的区别在于，成品退火处理的温度范围为300℃，最终得到得到铝合金板材，并将其进行电阻点焊。
表1
以上实施例与对比例所得铝合金板材的成品厚度均为1mm，表面光泽度均大于300Gu，将以上实施例与对比例所得铝合金板材的表面粗糙度、平均晶粒尺寸、最大晶粒尺寸、第二相尺寸、第二相体积占比、抗拉强度、屈服强度和延伸率的数值列于表2。
将以上实施例与对比例所得铝合金板材的表面自然氧化膜的厚度、平均焊核直径、表面电阻和导电率的数值列于表3。
表2
表3
从以上的描述中，可以看出，与对比例相比，本发明各实施例通过使用特定的铝合金元素配比，并采用熔铸、双级均匀化处理、热轧、及0.25~0.55μm粗糙度轧辊的冷轧，260℃~280℃成品退火处理，得到铝合金板材，在保证铝合金板材的力学性能的同时，也为铝合金板材提供了优良的电阻点焊性能。将铝合金采用电阻点焊焊接后，采用十字拉伸测试法进行拉伸，平均抗拉力测试值>5kN，焊点的平均焊核直径>7mm，从而可以增强电阻点焊的抗拉强度。按照本专利方法制备的铝合金板材，无须进行表面预处理，可实现优异的电阻点焊性能，从而节约了表面预处理费用，减少生产成本。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
本发明通过控制各元素的含量在以上范围内，尤其是通过控制铝合金板材的表面自然氧化膜的厚度小于100nm，控制铝合金板材表面粗糙度范围为0.1~0.2μm，从而使得本申请的铝合金板材具有优异的电阻点焊性能，进而解决了利用电阻点焊技术焊接铝合金的过程中存在的未焊合和接头强度差等焊接质量问题。具体的，与现有技术相比，本申请的铝合金板材的优势主要体现在以下两方面：第一方面，铝合金板材的表面粗糙度在以上范围内使得本发明可以控制铝合金板材的表面电阻大小，从而改变焊接过程中生成的焦耳热，进而使焊接后接头的焊核直径可实现大于铝合金板材厚度平方根的5倍，进一步地提高了焊接接头的强度。第二，本发明的铝合金板材表面的电阻使生产的铝合金适用于电阻点焊焊接，且焊接前无须进行表面预处理，从而极大地节约了表面预处理费用，降低了生产成本。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种铝合金板材，其特征在于，以质量百分比计，所述铝合金板材包括以下元素：Si含量为0.2%~0.3%，Fe含量为0.6%~0.8%，Cu含量为0.15%~0.3%，Mg含量为0.05%~0.1%，Mn含量为1.0%~1.4%，余量为Al和不可避免的杂质，所述不可避免的杂质的总含量≤0.15wt%，单一杂质的含量低于0.05wt%；其中，所述铝合金板材的表面粗糙度范围为0.1~0.2μm，所述铝合金板材的表面自然氧化膜的厚度小于100nm；所述铝合金板材的表面电阻范围为1~3μΩ；
所述铝合金板材的制备方法包括：
将铝合金板材的原料依次进行熔铸处理步骤、铣面处理步骤、双级均匀化处理步骤、热轧处理步骤、冷轧处理步骤和成品退火处理步骤，得到所述铝合金板材；
其中，所述冷轧处理的轧辊粗糙度范围为0.25~0.55μm；
所述成品退火处理的温度范围为260~280℃。
2.根据权利要求1所述的铝合金板材，其特征在于，所述铝合金板材为等轴晶组织，所述铝合金板材的平均晶粒尺寸小于50μm，和/或所述铝合金板材的最大晶粒尺寸小于100μm，和/或所述铝合金板材的成品厚度为0.8~1.6mm，和/或所述铝合金板材的第二相尺寸小于10μm，和/或所述铝合金板材的第二相体积占比小于2.5%。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金板材，其特征在于，所述铝合金板材的表面光泽度大于300Gu，和/或所述铝合金板材的表面自然氧化膜的厚度小于等于50nm，和/或所述铝合金板材的抗拉强度≥150MPa，和/或所述铝合金板材的屈服强度≥120MPa，和/或所述铝合金板材的延伸率＞20%，和/或所述铝合金板材的导电率为42~45%IACS。
4.根据权利要求1所述的铝合金板材，其特征在于，所述热轧处理步骤中，
热轧处理的开轧温度范围为500~510℃，和/或所述热轧处理的热轧道次范围为25~30道，和/或所述热轧处理的终轧温度范围为285~305℃，和/或所述热轧处理所得热轧板的厚度范围为6~10mm。
5.根据权利要求4所述的铝合金板材，其特征在于，所述熔铸处理步骤、所述铣面处理步骤的过程包括：
将所述铝合金板材的原料依次进行熔炼、半连续铸造处理，得到铸锭；
将所述铸锭依次进行铣面处理；
其中，所述熔炼的温度范围为740~760℃，和/或所述半连续铸造处理的温度范围为690~710℃，和/或所述半连续铸造的速度范围为45~55mm/min；
和/或所述铣面处理的铣面厚度为7~10mm/面。
6.根据权利要求5所述的铝合金板材，其特征在于，所述双级均匀化处理步骤的过程包括：
将所述铣面处理后铸锭依次进行第一级均匀化处理和第二级均匀化处理；
其中，所述第一级均匀化处理的温度范围为610~640℃，和/或所述第一级均匀化处理的时间为6~10h；和/或所述第二级均匀化处理的温度范围为500~530℃，和/或所述第二级均匀化处理的时间为6~10h。
7.一种铝合金的焊接方法，其特征在于，所述焊接方法包括：
将铝合金板材与常规铝合金进行电阻点焊处理，得到所述铝合金；
其中，所述电阻点焊处理的条件包括：焊接电流的范围为25~36kA，压力的范围为2~6kN，焊接时间的范围为50~300ms；
所述铝合金板材为权利要求1至6中任一项所述的铝合金板材。
8.一种采用权利要求7所述的焊接方法得到的焊接接头，其特征在于，所述焊接接头的焊核直径大于铝合金板材厚度平方根的5倍，和/或所述焊接接头的平均抗拉力测试值为2.10~2.83kN。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311623214.XA CN117305663B (zh) | 2023-11-30 | 2023-11-30 | 铝合金板材及其制备方法、铝合金的焊接方法及焊接接头 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311623214.XA CN117305663B (zh) | 2023-11-30 | 2023-11-30 | 铝合金板材及其制备方法、铝合金的焊接方法及焊接接头 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117305663A CN117305663A (zh) | 2023-12-29 |
| CN117305663B true CN117305663B (zh) | 2024-03-19 |
Family
ID=89250352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311623214.XA Active CN117305663B (zh) | 2023-11-30 | 2023-11-30 | 铝合金板材及其制备方法、铝合金的焊接方法及焊接接头 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117305663B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006037148A (ja) * | 2004-07-26 | 2006-02-09 | Furukawa Sky Kk | 缶胴用アルミニウム合金硬質板およびその製造方法 |
| DE102012004375A1 (de) * | 2011-03-10 | 2012-09-13 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Aluminumlegierungsblech und Verfahren zu dessen Herstellung |
| CN106514033A (zh) * | 2016-11-09 | 2017-03-22 | 银邦金属复合材料股份有限公司 | 铝合金、热交换器、铝合金复合材料及其制备方法 |
| JP6614305B1 (ja) * | 2018-09-21 | 2019-12-04 | 日本軽金属株式会社 | 一体型防爆弁成形用の電池蓋用アルミニウム合金板及びその製造方法 |
| CN110983115A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-10 | 中铝西南铝冷连轧板带有限公司 | 一种改进3003铝合金带材及其制备方法和应用 |
| CN111910111A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-11-10 | 中铝瑞闽股份有限公司 | 一种减薄拉深罐身用铝镁锰铜合金板材的制备方法 |
| CN115029569A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-09-09 | 中铝河南洛阳铝加工有限公司 | 一种圆柱锂电池帽盖的防爆片及其制备方法 |
-
2023
- 2023-11-30 CN CN202311623214.XA patent/CN117305663B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006037148A (ja) * | 2004-07-26 | 2006-02-09 | Furukawa Sky Kk | 缶胴用アルミニウム合金硬質板およびその製造方法 |
| DE102012004375A1 (de) * | 2011-03-10 | 2012-09-13 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Aluminumlegierungsblech und Verfahren zu dessen Herstellung |
| CN106514033A (zh) * | 2016-11-09 | 2017-03-22 | 银邦金属复合材料股份有限公司 | 铝合金、热交换器、铝合金复合材料及其制备方法 |
| JP6614305B1 (ja) * | 2018-09-21 | 2019-12-04 | 日本軽金属株式会社 | 一体型防爆弁成形用の電池蓋用アルミニウム合金板及びその製造方法 |
| CN110983115A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-10 | 中铝西南铝冷连轧板带有限公司 | 一种改进3003铝合金带材及其制备方法和应用 |
| CN111910111A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-11-10 | 中铝瑞闽股份有限公司 | 一种减薄拉深罐身用铝镁锰铜合金板材的制备方法 |
| CN115029569A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-09-09 | 中铝河南洛阳铝加工有限公司 | 一种圆柱锂电池帽盖的防爆片及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 赵忠魁.《金属材料学及热处理技术》.国防工业出版社,2012,赵忠魁. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117305663A (zh) | 2023-12-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105296854B (zh) | 一种具有优良综合性能的冷轧双面不锈钢复合板及制造方法 | |
| CN103740990B (zh) | 一种汽车隔热罩用铝合金带材及其制造方法 | |
| WO2019214243A1 (zh) | 一种锂电池用1100合金铝箔及其制造方法 | |
| CN109988948B (zh) | 一种汽车内板用5182-o状态铝合金板材及其生产方法 | |
| CN104532077B (zh) | 无漆刷线6xxx系铝合金车身板的短流程制备方法 | |
| CN104114726A (zh) | 烘烤涂装硬化性优异的铝合金板 | |
| CN101704169B (zh) | 时效马氏体不锈钢气体保护焊用焊丝 | |
| CN110983115B (zh) | 一种改进3003铝合金带材及其制备方法和应用 | |
| CN109207818A (zh) | 一种轿车窗框高光亮条用5505铝合金带材及其制备方法 | |
| CN111394637A (zh) | 一种Ti2AlNb合金及其棒材的制备方法 | |
| EP3623487B1 (en) | Titanium sheet | |
| CN109136593A (zh) | 一种电子产品中板用宽幅铝合金带材及其制备方法 | |
| CN111621680A (zh) | 一种Al-Mg-Mn-Sc-Zr铝合金及制备铝合金板材的方法 | |
| KR20150047246A (ko) | 결정립이 미세화된 알루미늄-아연-마그네슘-구리 합금 판재의 제조방법 | |
| CN109988947B (zh) | 耐蚀、可焊的合金及其制备方法 | |
| AU2023339342B2 (en) | Manufacturing method for improving edge fitting properties of 6016 automobile stamped sheets | |
| CN117305663B (zh) | 铝合金板材及其制备方法、铝合金的焊接方法及焊接接头 | |
| TWI650427B (zh) | 鈦板 | |
| CN113474479B (zh) | 由铝合金制造板材或带材的方法和由此制成的板材、带材或成形件 | |
| CN109487102B (zh) | 一种超塑成形用铝镁钪合金板材的制备方法 | |
| CN116727443A (zh) | 一种镍基合金卷板及其生产方法 | |
| CN116497251A (zh) | 可减少焊缝液化裂纹的6xxx铝合金板材、其制备方法及应用 | |
| CN115652152A (zh) | 可细化mig焊缝晶粒的5xxx铝合金、其制备方法及应用 | |
| CN109022958A (zh) | 一种船用5083铝合金厚板的制造方法 | |
| CN113522975B (zh) | 一种表面耐蚀镍基复合钢板的生产工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |