[发明专利]一种搅拌摩擦焊接铝合金构件制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金构件技术领域，尤其涉及一种搅拌摩擦焊接铝合金构件制备工艺。

背景技术

可热处理强化铝合金与其它非热处理可强化铝合金相比，强度较高、可焊，已被广泛应用于航空、轨道交通、船舶海洋运输等领域。目前工业化生产的铝合金焊接构件生产步骤为：下料型材或板材、搅拌摩擦焊(FSW)连接成构件。

现有工艺存在以下技术缺点：在工业生产中，通过FSW焊接后，可热处理强化铝合金由于重新受到高温热处理而过时效，致使铝合金材料强度损失较大，焊接后焊缝的抗拉强度与母材抗拉强度比值≤0.75，因此需要增加基材厚度来提高整个构件受力能力。

发明内容

针对以上不足，本发明提供一种搅拌摩擦焊接铝合金构件制备工艺，能够提高焊接后铝合金焊接构件焊缝的抗拉强度。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种搅拌摩擦焊接铝合金构件制备工艺，包括有以下步骤：

1)在线或离线固溶淬火：将待处理的铝合金型材或板材进行在线或离线固溶淬火；

2)人工时效：对在线或离线固溶淬火后的铝合金型材或板材进行人工时效；

3)搅拌摩擦焊：对铝合金型材或板材进行搅拌摩擦焊，在搅拌摩擦焊接的同时对已焊接高温区域进行水冷或者风冷或者氮气冷却，搅拌摩擦焊后获得铝合金构件；

4)峰值人工时效：对铝合金构件进行人工时效。

进一步地，步骤3)中，摩擦搅拌焊工艺参数为：搅拌头转速≤2500r/min，焊接进给速度≤1000mm/min，压入深度≤4mm；水冷或者风冷或者氮气冷却的冷却速率≤150℃/s。

进一步地，步骤3)中，摩擦搅拌焊工艺参数为：搅拌头转速2000r/min，焊接进给速度800mm/min，压入深度4mm；水冷或者风冷或者氮气冷却的冷却速率为120℃/s。

进一步地，步骤1)中，在线或离线固溶淬火工艺参数为：热处理温度为420～570℃，冷却方式为风冷或者水冷，冷却速率≤150℃/s。

进一步地，步骤1)中，在线或离线固溶淬火工艺参数为：热处理温度为510～540℃，冷却方式为风冷或者水冷，冷却速率为120℃/s。

进一步地，步骤2)和步骤4)中，时效温度为100～250℃，保温时间为5～20h。

进一步地，步骤2)和步骤4)中，时效温度为150～180℃，保温时间为8～12h。

进一步地，步骤2)完成后，对铝合金型材或板材进行拉伸矫直，拉伸率为0.5％～3.0％。

进一步地，拉伸矫直的拉伸率为1％～1.2％。

进一步地，铝合金型材或板材为2系、6系或7系铝合金。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出一种搅拌摩擦焊接铝合金构件制备工艺，铝合金型材或板材通过固溶淬火后，进行一个人工时效，然后再进行搅拌摩擦焊接，焊接的同时在已焊接温度较高区域进行强冷(水冷或者风冷或者氮气冷却)以达到固溶淬火效果，焊接完后将整体构件进行峰值人工时效，以保证焊接处强度损失较小，焊缝的抗拉强度与母材抗拉强度比值≥0.85。本发明对工艺参数控制过程更加精细，焊接后焊缝处构件的力学性能更佳，能够保证搅拌摩擦焊后力学性能优异，焊接强度损失小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参照图1，本实施例提供一种搅拌摩擦焊接铝合金构件制备工艺，包括有以下步骤：

1)在线固溶淬火：将4mm厚的待处理的6061-T6铝合金型材进行在线固溶淬火，在线固溶淬火工艺参数为：热处理温度为420℃，冷却方式为风冷，冷却速率100℃/s。

2)人工时效：对在线固溶淬火后的铝合金型材进行人工时效，时效温度为100℃，保温时间为20h。