一种电动汽车储能用箱体铝合金型材的制备方法与流程

1.本发明属于铝合金加工技术领域，具体为一种电动汽车储能用箱体铝合金型材的制备方法。


背景技术：

2.随着世界各国造车行业对石油动力资源的逐步替代，新能源使用的概念也被各国接受并推广转化新储能方式，电动汽车的储电池动力输出种类市面上可分为：铅酸电池、氢镍电池、磷酸铁锂电池等，而电池的使用过程需要有外保护箱体对其进行防止运载颠簸磕碰、防护渗水、外部阻燃等保护作用。现市面应用的外箱体材质可分为：树脂、碳纤维复合材料、钢铁材料等，前两者虽然重量上轻于金属材质，但树脂缺点即出现刮碰易碎无安全阻隔作用，存在驾驶人员安全风险，并在寒冷天气易遇冷变形，不能起到保护电池组作用，碳纤维材质虽说适合，但其造价成本过高，往往不能大规模使用量产，金属钢铁可避除造价、变形的缺点，但设计角度上又摆脱不了整车超重，带来的综合行程影响；而选择可量的铝合金材质便成为整车厂所考虑的必要方向，可避除天气影响变形、成本造价、重量因素上的不足之处，同时可起到适当阻燃作用，其性能强度高、环保可回收利用性强。


技术实现要素：

3.本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，本发明提供一种电动汽车储能用箱体铝合金型材的制备方法，本发明通过调整合金成分、改进工艺，实现电动汽车储能用箱体成型，本发明对于电动汽车储能用箱体铝合金部件来说，可以实现量产推广制造、降低生产成本、提升产品性能、提高生产效率。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电动汽车储能用箱体铝合金型材的制备方法，包括：
5.熔铸：将铝合金原料熔炼铸造成铝合金铸棒；
6.挤压：铸棒在加热炉中进行分段梯度加热，头端温度：470～490℃，尾端温度：450～470℃，挤压筒温度：420～460℃，挤压模具加热温度：490～510℃；挤压后获得铝合金型材；
7.拉矫：铝合金型材淬火后进行拉伸矫直，拉伸率0.5％～1.5％；
8.时效：拉矫后成品进行时效处理，工艺制度为：165～180
±
(5℃)
×
8～10h。
9.进一步地，以质量百分数计，所述铝合金各成分含量为：si:0.40％～0.55％，mg:0.52％～0.60％，fe:0.10％～0.14％，cu≤0.10％，mn:0.01％～0.03％，cr:≤0.01％，zn:≤0.02％，ti:≤0.02％，zr:0.01％～0.15％，其他成分：单个≤0.05％，合计≤0.15％，余量为铝。
10.进一步地，铝合金原料在710～750℃熔炼成铝合金熔液，铝合金熔液搅拌均匀，再经精炼、静置、扒渣、在线细化、在线除气、过滤后开始铸造；精炼温度为740～750℃；熔液温度保持在740～750℃放入铸造模具铸成铝合金铸棒。
11.进一步地，挤压过程采用90mn挤压机。
12.进一步地，挤压后的铝合金型材宽度为600
±
10mm，高度78
±
1.6mm，壁厚2.5
±
0.5mm。
13.进一步地，淬火方式选择风冷，并采用风冷阶梯式间接性弱淬；淬火温度控制350～360℃，第一阶段采用上悬单风机淬火，从挤压机挤出至出料2m位置，第二阶段进入上、下式多风机强淬，从出料2m位置至4m位置为第二阶段淬火区；挤压速度调整至1.5～2.0m/min。
14.进一步地，时效时，成品工件保持如下距离：左右间隔10～30mm，上下摆放10～15mm间隔距离。
15.进一步地，所述铝合金型材屈服强度r
p0.2
：185mpa～225mpa，抗拉强度220mpa～250mpa，延伸率a
50mm
：11％～13.5％。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
17.本发明通过优化合金成分，调整挤压工艺，使大宽幅薄壁厚储能用部件一次挤压成型。本发明合理调整si、mg元素的质量比有助于提高材料的综合性能，为提高力学性能，使合金中的si含量在0.40％～0.55％范围内，有利于晶粒细化，改善合金强度。并加入适量zr(0.01％～0.15％)来抑制再结晶过程，细化再结晶晶粒，改善合金的铸态组织。
18.本发明产品制备利用铝挤压一次成型，节约了生产周期和生产成本，提高了成品率。产品表面质量及尺寸精度较好，各项性能指标满足客户要求，力学性能达到：屈服强度r
p0.2
：185mpa～225mpa，抗拉强度220mpa～250mpa，延伸率a
50mm
：11％～13.5％。产品强度、安全承载能力更强，组织更均匀。此电动汽车储能用箱体部件产品已实现稳定生产，批量供货。
附图说明
19.图1为实施例1制备的产品；
20.图2为实施例1获得宏观组织、晶粒度等级效果图；
21.图3为实施例2获得宏观组织、晶粒度等级效果图；
22.图4为实施例3获得宏观组织、晶粒度等级效果图。
具体实施方式
23.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，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。
24.本发明提供一种电动汽车储能用箱体铝合金型材的制备方法，所述铝合金为6系合金，以质量百分数计，其成分为：si:0.40％～0.55％，mg:0.52％～0.60％，fe:0.10％～0.14％，cu≤0.10％，mn:0.01％～0.03％，cr:≤0.01％，zn:≤0.02％，ti:≤0.02％，zr:0.01％～0.15％，其他成分：单个≤0.05％，合计≤0.15％，余量为铝。其制备工序包括熔铸-挤压-淬火-拉矫-锯切-装筐-时效，具体为：
25.熔铸：将铝合金原料熔炼铸造成铝合金铸棒；铝合金原料在710～750℃熔炼成铝合金熔液，铝合金熔液搅拌均匀，再经精炼、静置、扒渣、在线细化、在线除气、过滤后开始铸
造；精炼温度为740～750℃；熔液温度保持在740～750℃放入铸造模具填充成型并均质化处理，在获得所需直径圆棒后切取挤压原料所需长度铝棒转序。
26.挤压：优选用90mn挤压机制备，铸棒在加热炉中进行分段梯度加热，头端温度：470～490℃，尾端温度：450～470℃，挤压筒温度：420～460℃，挤压模具加热温度：490～510℃；挤压后的铝合金型材宽度为600
±
10mm，高度78
±
1.6mm，壁厚2.5
±
0.5mm。
27.淬火：淬火方式选择风冷，并采用风冷阶梯式间接性弱淬，从而降低型材因加热高温后接触敏感性淬火带来的速变形风险，也可同时避免薄壁位置流速不均，发生起浪、扭拧等问题。淬火温度控制350～360℃，第一阶段采用上悬单风机淬火，从挤压机挤出至出料2m位置，第二阶段进入上、下式多风机强淬，从出料2m位置至4m位置为第二阶段淬火区；挤压速度调整至1.5～2.0m/min，低均速挤压控制，可使挤出型材断面各位置经过淬火二次阶段降温比较均匀，可保证整体尺寸不受淬火变形过大满足高精度。
28.拉矫：铝合金型材淬火后进行拉伸矫直，拉伸率0.5％～1.5％；拉伸矫直时按照图纸要求尺寸公差范围适当调整拉伸率比例使用范围。
29.锯切、装筐：在去除工艺废料前1m后3m长度，将成品切出所需长度，并按工件之间左右间隔10～30mm，上下摆放10～15mm间隔距离，用作后续时效炉保温增进性能提升有效距离。
30.时效：人工时效处理，工艺制度：165～180
±
(5℃)
×
8～10h，确保前道装筐工序工件距离后，开始设定升温温度，并根据加热设备特点记录相关保温时间；用作追溯产品实现过程的完整回查依据，该制度可使后续产品获得较为优良的性能指标。
31.具体工序参数详见各实施例。
32.实施例1：
33.一种电动汽车储能用箱体铝合金型材的制备方法，所述铝合金为6系合金，以质量百分数计，成分为：si:0.51％，mg:0.52％，fe:0.14％，cu:0.01％，mn:0.01％，cr:0.01％，zn:0.01％，ti:0.01％，zr:0.02％，其他成分：单个≤0.05％，合计≤0.15％，余量为铝。其制备方法包括：
34.熔铸：铝合金原料在725℃熔炼成铝合金熔液，铝合金熔液搅拌均匀，再经精炼、静置、扒渣、在线细化、在线除气、过滤后开始铸造；精炼温度为742℃；熔液温度保持在742℃放入铸造模具填充成型并均质化处理，在获得所需直径圆棒后切取挤压原料所需700～1000mm长度铝棒进行转序；
35.挤压：选用90mn挤压机制备，铸棒在加热炉中进行分段梯度加热，头端温度：485℃，尾端温度：465℃，挤压筒温度：449℃，挤压模具加热温度：501℃；淬火温度控制353℃，挤压速度调整至1.5m/min；
36.拉矫：淬火后进行拉伸矫直，拉伸率0.9％；
37.时效：170
±
(5℃)
×
8h。
38.本实施例获得的产品为电动汽车储能用箱体的凹型槽，如图1所示，宽度为：605.75mm，高度为：79.2mm，壁厚为：2.69mm；产品宏观组织、晶粒度等级效果如图2所示，腐蚀后500x宏观组织观察呈现未过烧(a、b)，晶粒度检验得到-0.5级(c)、0级(d)；产品力学性能达到：屈服强度r
p0.2
：196mpa，抗拉强度228mpa，延伸率a
50mm
：11.5％。
39.实施例2：
40.一种电动汽车储能用箱体铝合金型材的制备方法，所述铝合金为6系合金，以质量百分数计，成分为：si:0.52％，mg:0.53％，fe:0.13％，cu:0.02％，mn:0.02％，cr:0.01％，zn:0.02％，ti:0.01％，zr:0.03％，其他成分：单个≤0.05％，合计≤0.15％，余量为铝。其制备方法包括：
41.熔铸：铝合金原料在745℃熔炼成铝合金熔液，铝合金熔液搅拌均匀，再经精炼、静置、扒渣、在线细化、在线除气、过滤后开始铸造；精炼温度为745℃；熔液温度保持在745℃放入铸造模具填充成型并均质化处理，在获得所需直径圆棒后切取挤压原料所需700～1000mm长度铝棒进行转序；
42.挤压：选用90mn挤压机制备，铸棒在加热炉中进行分段梯度加热，头端温度：487℃，尾端温度：468℃，挤压筒温度：450℃，挤压模具加热温度：498℃；淬火温度控制353℃，挤压速度调整至1.8m/min；
43.拉矫：淬火后进行拉伸矫直，拉伸率1.0％；
44.时效：175
±
(5℃)
×
9h。
45.本实施例获得的产品为电动汽车储能用箱体的凹型槽，宽度为：604.65mm，高度为：78.8mm，壁厚为：2.66mm；产品宏观组织、晶粒度等级效果如图3所示，腐蚀后500x宏观组织观察呈现未过烧(a、b)，晶粒度检验得到-1级(c)、0级(d)；产品力学性能达到：屈服强度r
p0.2
：215mpa，抗拉强度235mpa，延伸率a
50mm
：12.0％。
46.实施例3：
47.一种电动汽车储能用箱体铝合金型材的制备方法，所述铝合金为6系合金，以质量百分数计，成分为：si:0.51％，mg:0.55％，fe:0.13％，cu:0.01％，mn:0.02％，cr:0.01％，zn:0.02％，ti:0.01％，zr:0.05％，其他成分：单个≤0.05％，合计≤0.15％，余量为铝。其制备方法包括：
48.熔铸：铝合金原料在750℃熔炼成铝合金熔液，铝合金熔液搅拌均匀，再经精炼、静置、扒渣、在线细化、在线除气、过滤后开始铸造；精炼温度为750℃；熔液温度保持在750℃放入铸造模具填充成型并均质化处理，在获得所需直径圆棒后切取挤压原料所需700～1000mm长度铝棒进行转序；
49.挤压：选用90mn挤压机制备，铸棒在加热炉中进行分段梯度加热，头端温度：490℃，尾端温度：470℃，挤压筒温度：455℃，挤压模具加热温度：510℃；淬火温度控制360℃，挤压速度调整至2.0m/min；
50.拉矫：淬火后进行拉伸矫直，拉伸率1.1％；
51.时效：180
±
(5℃)
×
10h。
52.本实施例获得的产品为电动汽车储能用箱体的凹型槽，宽度为：604.27mm，高度为：78.4mm，壁厚为：2.62mm；产品宏观组织、晶粒度等级效果如图4所示，腐蚀后500x宏观组织观察呈现未过烧(a、b)，晶粒度检验得到-1级(c)、-0.5级(d)；产品力学性能达到：屈服强度r
p0.2
：222mpa，抗拉强度247mpa，延伸率a
50mm
：13.5％。
53.以上技术方案阐述了本发明的技术思路，不能以此限定本发明的保护范围，凡是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技术方案所作的任何改动及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

技术特征：
1.一种电动汽车储能用箱体铝合金型材的制备方法，其特征在于，包括：熔铸：将铝合金原料熔炼铸造成铝合金铸棒；挤压：铸棒在加热炉中进行分段梯度加热，头端温度：470～490℃，尾端温度：450～470℃，挤压筒温度：420～460℃，挤压模具加热温度：490～510℃；挤压后获得铝合金型材；拉矫：铝合金型材淬火后进行拉伸矫直，拉伸率0.5％～1.5％；时效：拉矫后成品进行时效处理，工艺制度为：165～180
±
(5℃)
×
8～10h。2.根据权利要求1所述的一种电动汽车储能用箱体铝合金型材的制备方法，其特征在于，以质量百分数计，所述铝合金各成分含量为：si:0.40％～0.55％，mg:0.52％～0.60％，fe:0.10％～0.14％，cu≤0.10％，mn:0.01％～0.03％，cr:≤0.01％，zn:≤0.02％，ti:≤0.02％，zr:0.01％～0.15％，其他成分：单个≤0.05％，合计≤0.15％，余量为铝。3.根据权利要求1所述的一种电动汽车储能用箱体铝合金型材的制备方法，其特征在于，铝合金原料在710～750℃熔炼成铝合金熔液，铝合金熔液搅拌均匀，再经精炼、静置、扒渣、在线细化、在线除气、过滤后开始铸造；精炼温度为740～750℃；熔液温度保持在740～750℃放入铸造模具铸成铝合金铸棒。4.根据权利要求1所述的一种电动汽车储能用箱体铝合金型材的制备方法，其特征在于，挤压过程采用90mn挤压机。5.根据权利要求1所述的一种电动汽车储能用箱体铝合金型材的制备方法，其特征在于，挤压后的铝合金型材宽度为600
±
10mm，高度78
±
1.6mm，壁厚2.5
±
0.5mm。6.根据权利要求1所述的一种电动汽车储能用箱体铝合金型材的制备方法，其特征在于，淬火方式选择风冷，并采用风冷阶梯式间接性弱淬；淬火温度控制350～360℃，第一阶段采用上悬单风机淬火，从挤压机挤出至出料2m位置，第二阶段进入上、下式多风机强淬，从出料2m位置至4m位置为第二阶段淬火区；挤压速度调整至1.5～2.0m/min。7.根据权利要求1所述的一种电动汽车储能用箱体铝合金型材的制备方法，其特征在于，时效时，成品工件保持如下距离：左右间隔10～30mm，上下摆放10～15mm间隔距离。8.根据权利要求1所述的一种电动汽车储能用箱体铝合金型材的制备方法，其特征在于，所述铝合金型材屈服强度r
p0.2
：185mpa～225mpa，抗拉强度220mpa～250mpa，延伸率a
50mm
：11％～13.5％。

技术总结
本发明提供一种电动汽车储能用箱体铝合金型材的制备方法，包括：熔铸：将铝合金原料熔炼铸造成铝合金铸棒；挤压：铸棒在加热炉中进行梯度加热，头端温度：470～490℃，尾端温度：450～470℃，挤压筒温度：420～460℃，挤压模具加热温度：490～510℃；挤压后获得铝合金型材；拉矫：铝合金型材淬火后进行拉伸矫直，拉伸率0.5％～1.5％；时效：拉矫后成品进行时效处理，工艺制度为：165～180


技术研发人员：刘迪 佟明明 任浩铭 罗宾 荣伟 杨学均 刘伟南 郝玉喜 黄录阳 张齐林
受保护的技术使用者：辽宁忠旺集团有限公司
技术研发日：2023.07.04
技术公布日：2023/9/22