阅读说明：本技术 一种用于降低汽车焊接件的焊接热影响区强度衰减比例的焊接方法 (Welding method for reducing intensity attenuation proportion of welding heat affected zone of automobile welding part ) 是由 罗世兵 李文通 糜罕峰 姚清涛 张传宾 张兴状 万光强 周卫林 蔡翱 刘宇 于 2021-06-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种用于降低汽车焊接件的焊接热影响区强度衰减比例的焊接方法,所述汽车焊接件由若干零件焊接构成,包括步骤：步骤S1：对零件进行自然时效；步骤S2：对经过自然时效后的所述零件进行焊接,得到汽车焊接件；步骤S3：对汽车焊接件的整体进行人工时效。采用上述技术方案后,能够使焊接件的焊接热影响区的强度衰减比例降低约一半,强度衰减比例减少至20％左右,大大的提升了焊接件的强度,且焊缝质量好,无气孔等不良缺陷。能够广泛应用于汽车的副车架、保险杠、仪表盘支架等,甚至适用于在有焊接工艺要求的零件中全面推广。(The invention provides a welding method for reducing the strength attenuation proportion of a welding heat affected zone of an automobile welding part, wherein the automobile welding part is formed by welding a plurality of parts, and the welding method comprises the following steps: step S1: naturally aging the part; step S2: welding the parts subjected to natural aging to obtain an automobile welding part; step S3: and carrying out artificial aging on the whole automobile welding part. After the technical scheme is adopted, the strength attenuation proportion of a welding heat affected zone of the welding part can be reduced by about half, the strength attenuation proportion is reduced to about 20%, the strength of the welding part is greatly improved, and the welding seam has good quality and has no bad defects of air holes and the like. The welding method can be widely applied to auxiliary frames, bumpers, instrument panel supports and the like of automobiles, and is even suitable for comprehensive popularization in parts with welding process requirements.)

一种用于降低汽车焊接件的焊接热影响区强度衰减比例的焊 接方法

技术领域

本发明涉及一种用于降低汽车焊接件的焊接热影响区强度衰减比例的焊接方法。

背景技术

铝合金强化原理是在一定的温度下，随着保温时间的延长，强化相不断析出，同铝基体呈共格结构(见图1中的A)存在，进而提升产品的强度。当这种现象达到最大密度后，及合金强度最高后，随着保温时间的延长，有一部分硬质相开始聚集长大，并形成稳定的β相脱离出铝基体，使强化相和铝基体呈现半共格结构(见图1中的B)，产品强度降低。当保温时间进一步延长，这种稳定的β相大部分聚集并脱离基体，和基体形成非共格结构(见图1中的C)，产品强度降至谷底。

传统的焊接工艺方法是在焊接前，对各个单件进行人工时效处理，使其强度达到峰值后，再进行焊接；焊接过程，又是一个高温过程，合金中的强化相继续转换成β相，强度降低；而焊接过程的温度较高，焊缝区及熔合区温度可达到550-600℃，热影响区温度可达到300℃以上，熔合区和焊缝区在冷却过程中，会有一部分强化相固溶到铝基体内，然后再析出；热影响区的温度不足以硬质相溶解至铝基体，而加剧该区域的析出转变；这也是焊接后热影响区的强度是最低位置的主要因素。基于以上，改善焊接热影响区强度衰减比例主要有两种途径：(1)增大焊接后的冷却强度，和(2)改善焊接对强化相析出转变程度的影响。

对于第一种途径，即增大焊接后的冷却强度，现有技术中主要分为以下几种：(1)间接的热传(如在焊接区域排布散热水管)导散热效果较差，焊接热影响区的抗拉强度相对于母材的衰减比例约为50％；(2)直接风吹降温效果不佳，焊接热影响区的抗拉强度相对于母材的衰减比例约为40％；(3)焊接后直接喷水效果相对较好，焊接热影响区的抗拉强度相对于母材的衰减比例约为27％，但是影响焊接的进度及焊缝质量，容易出现气孔等不良缺陷；(4)而直接增大冷却强度目前不可取。

对于第二种途径，即改善焊接对强化相析出转变程度的影响，现有技术中并未公开能够显著降低焊接热影响区强度衰减比例的相关工艺。

综上，传统焊接工艺技术下，热影响区性能的衰减比例较大，衰减量达到50％，这明显会降低零件的总体强度。所以，研究一种可以降低焊接后热影响区的强度衰减比例的工艺方法是必要的。

发明内容

为了克服传统焊接工艺使焊接件的焊接热影响区的强度衰减比例较大的技术缺陷，本发明的目的在于提供一种用于降低汽车焊接件的焊接热影响区强度衰减比例的焊接方法，所述汽车焊接件由若干零件焊接构成，包括步骤：

步骤S1：对零件进行自然时效；

步骤S2：对经过自然时效后的所述零件进行焊接，得到汽车焊接件；

步骤S3：对汽车焊接件的整体进行人工时效。

进一步地，在步骤S1中，自然时效的温度为40℃以下，时间为大于24H。

进一步地，在步骤S2中，焊接时的焊缝区温度为550℃-650℃，热影响区温度300℃-400℃。

进一步地，在步骤S3中，人工时效的温度为170-180℃，时间为6H-12H。

进一步地，构成所述汽车焊接件的所述零件为铝合金。优选地，所述铝合金为6系铝合金。

进一步地，所述包括所有类型的6系铝合金，换句话说，本申请的用于降低汽车焊接件的焊接热影响区强度衰减比例的焊接方法适用于所有6系铝合金。

进一步地，所述汽车焊接件包括但不限于汽车的副车架、保险杠、门槛梁、电池框，或仪表盘支架等。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

本申请通过改善焊接对强化相析出转变程度的影响，从而改善焊接热影响区的强度衰减比例，具体地，采用本申请的焊接方法能够使焊接件的焊接热影响区的强度衰减比例降低约一半，强度衰减比例减少至20％左右，大大的提升了焊接件的强度，且焊缝质量好，无气孔等不良缺陷。适于广泛应用于汽车的副车架、保险杠、仪表盘支架等，甚至适用于在有焊接工艺要求的零件中全面推广。

附图说明

图1中的A为共格结构的示意图、B为半共格结构的示意图、C为非共格结构的示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例进一步阐述本发明的优点。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例

1.试验材料：母材为仪表盘支架的6系铝合金材质的零件

2.试验方法：

(1)分别采用传统焊接方法和本申请的焊接方法制备6系铝合金的仪表盘支架(即焊接件)

1)采用传统焊接方法焊接制备仪表盘支架的步骤如下：

步骤S1：对各个零件进行180℃、6H的人工时效处理，直至零件的强度达到峰值267.49Mpa；

步骤S2：对人工时效后的零件进行焊接，即得仪表盘支架。

2)采用本申请的焊接方法焊接制备仪表盘支架的步骤如下：

步骤S1：对零件在自然环境下停放24H以上，进行自然时效；

步骤S2：对经过自然时效后的所述零件进行焊接，得到汽车焊接件，即仪表盘支架；

步骤S3：对汽车焊接件(即仪表盘支架)的整体进行180℃、6H的人工时效。

(2)测试上述母材和焊接件的焊接热影响区的抗拉强度，并计算抗拉强度衰减比例抗拉强度的检测仪器：万能拉伸试验机。

抗拉强度衰减比例的计算公式：抗拉强度衰减比例＝(母材抗拉强度-焊接区域抗拉强度)/母材抗拉强度×100％。

3.试验结论与分析：不同焊接方法对应的强度衰减比例的结果对比见表1。

表1不同焊接方法对应的强度衰减比例

由表1可知，本申请的焊接方法使热影响区的强度衰减比例有原来的接近一半，减少至20％左右，大大的提升了焊接件的强度。具体原理为：零件在自然条件下，由于温度较低，6系铝合金的强化粒子较难发生聚集长大的转变，Mg原子和Si原子聚集产生溶质原子富集(即β＂相)。随后，在铝合金的焊接过程中，铝合金中的强化相依次由β＂相转变为β'相(即不稳定的析出相)，再由β'相转变为β相(即稳定相的Mg₂Si)的过程中，合金的强度与时效的温度和保温时间之间的关系为接近于抛物线的趋势，如果时效的温度太高或太低，或者时效的保温时间太长或太短，均不利于提高铝合金的强度，只有适宜的时效温度和时效保温时间才能使强化相β＂和β'共存，此时铝合金的强度才能达到峰值。具体地，(1)当β＂相开始转变为β'相的过程中，Mg原子和Si原子开始进行结合，形成不稳定的析出相β'，铝合金的强度与时效温度和时效时间呈正相关的关系；(2)当β＂相和β'相共存时，合金的强度最高；(3)当β'相逐渐转变为β相时，强度开始逐渐减小，直至强化相全部转变成稳定的β相，强度降至最低。

本申请的焊接方法首先对自然时效状态的零件先进行焊接，然后再对焊接件进行整体时效。这种方法之所以可以最大程度的降低热影响区强度衰减的比例，这主要是因为：零件在自然条件下，由于温度较低，强化粒子较难发生聚集长大的转变，Mg原子和Si原子聚集产生溶质原子富集；在焊接过程中，焊缝区和熔合区发成重新固溶的转变，热影响区存在一定量的硬质相粒子先发生聚集长大，提前析出转变为β’和稳定β相；在后续整体时效时，各处的强化相按照上述的时效转变机理进行转变，未发生富集的原子依然可以通过后续的时效进行强化。因为热影响区仅有少部分的强化相提前析出转变为稳定的β相，因此，本申请的热影响区的强度损失较低，热影响区的强度损失较传统焊接方法降低很多。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。