汽车焊接夹具合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术为一种汽车焊接夹具合金材料及其制备方法，涉及夹具材料的改良及制备工艺。选用了Al-18Si-3.5Cu-0.5Mg-0.5Cr-0.5Mo合金代替传统的Q235钢等材料制作夹具。其优点在于，铝合金质轻，使用铝合金制作的夹具，特别是手持夹具便于工人操作、运输和转移，更适合厂房内夹具的布置以及移动；同时过共晶铝硅合金有较好的耐磨性以及较低的热膨胀系数，北方一年四季的温度变化较大，低的热膨胀系数可以保证较高的夹具尺寸精度，避免由于夹具尺寸变化导致白车身匹配不稳定的问题；添加微量元素Cu、Mg、Cr和Mo以及使用热挤压工艺，大幅提高了铝硅合金的强度，使其满足夹具的使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于汽车的装焊车间夹具
，具体指一种汽车焊接夹具合金材料及 其制备方法，在降低夹具整体重量的同时利用一种新型的制备方法保证夹具的强度及其耐 磨性，实现夹具的轻量化。
技术介绍
在机动车组装生产厂的生产线上，装焊车间属于必须的生产环节。焊接的夹具一 般要求具有良好的耐磨性、强度高、体积稳定性好等特点。目前的汽车焊接夹具的材料基本 为Q235钢及45号钢，由于其自身重量过重，大型夹具运输过程中浪费了许多人力物力，手 持夹具不方便工人操作，造成零件焊接困难，对零件的尺寸以及白车身的匹配有较大的影 响；同时由于这种不便于运输的缺点导致厂房的布置以及零件的加工受到种种限制，增加 了额外的成本。同时由于额外的重量增加了夹具运输时的油耗，也不符合当今社会低碳环 保的主题。而且，钢的热膨胀系数相对较大，温度变化剧烈时，使用Q235钢或45号钢制作 的夹具的尺寸有一定的改变。目前，有许多整车厂所处的地理位置季节温度差较大，夹具尺 寸的改变造成了白车身尺寸的波动，为整车质量的控制带来了较大的困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在保证夹具的强度及耐磨性的前提下，降低夹具重量， 便于夹具的运输及转移，保证夹具的尺寸稳定性的。 为实现上述目的，本专利技术采用以下的技术方案： 一种汽车焊接夹具合金材料，其特征在于：所述的焊接夹具合金材料成分为Al-18Si-3. 5Cu-0. 5Mg-0. 5Cr-0. 5Mo合金。 本专利技术具体地说：合金中的成分按重量百分比：Si为18%;Cu为3. 5%;Mg为0. 5% ; Cr为0. 5%;Mo为0. 5% ;杂质总和彡0. 5% ;余量为Al。 本专利技术还包括一种汽车焊接夹具合金材料的制备方法，其特征在于：先将纯铝及 铝硅中间合金放入坩埚中，在熔炼炉中熔化后，加入纯镁、铝铜中间合金、铝铬中间合金及 铝钼中间合金进行熔炼，金属的熔炼温度为710~720°C，熔炼时间为融清；熔炼时同时加入 精炼剂为C2Cl6，加入量为金属液总质量的0. 5%，以粉末形式压入金属液并搅拌；金属液的 成分按重量百分比为：硅为18% ;Cu为3. 5%;Mg为0. 5% ;Cr为0. 5%;Mo为0. 5%，杂质总和 彡0. 5% ;余量为铝；然后对金属液进行精炼，保温10~15min后扒渣、再保温IOmin后浇入预 热温度为200~300°C的金属模具中制成坯锭； 热挤压加工工艺：将预热时间2h、预热温度为400~450°C的坯锭放入预热好的送 料膛中，然后利用挤压机将坯锭挤压到温度为450-500°C的金属模具型腔当中，金属 模具预热时间2h，挤压头行进的应变速率为0.Is\挤压比为20MPa~120MPa，制备成 Al-18Si-3. 5Cu-0. 5Mg-0. 5Cr-0. 5Mo合金坯锭。 本专利技术还包括挤压所采用的润滑剂为矿物油。 本专利技术还包括在金属模具上涂有脱模涂料。 在720°C熔炼纯铝及Al-26Si中间合金，融清后加入A1-50CU、Al-10Cr、Al-IOMo 和纯Mg。 本专利技术的过共晶Al-18Si-3. 5CU-0. 5Mg-0. 5Cr-0. 5Mo合金质轻、具有良好的耐磨 性、低热膨胀系数以及更好的体积稳定性，这几项过共晶铝硅合金的优点均满足夹具所需 特点。铝合金质轻，使用铝合金制作的手持夹具便于工人操作及运输，大幅度的节约了人力 物力，降低了生产的成本及周期，提高了劳动的效率；其次，过共晶铝硅合金具有优良的体 积稳定性，保证了夹具在北方地区低温时的尺寸稳定性，避免了由于低温导致夹具尺寸改 变，造成公差累计，白车身匹配不稳定的问题。但是过共晶铝硅合金由于硅含量较高，使得 合金的组织中出现了粗大块状的初生硅相以及板条状的共晶硅相，大块硬质相的尖角造成 了应力集中，使得合金的强度降低，并且削弱了合金的加工性能。因此，添加了Cu、Mg、Cr和 Mo等微量元素，改善了合金的组织，增加了合金的强度，同时选择了热挤压加工工艺，使得 合金中大块的初生硅相变得细小，改善组织的形貌，增加了合金的强度，提高了合金的加工 性能，并进一步增加了合金的耐磨性。 通过本专利技术所述技术方案的实施，方法简单，便于控制，可以保证新型夹具材料的 强度及耐磨性，降低夹具的重量，提高夹具的尺寸稳定性。【附图说明】 下面将结合附图对本专利技术作进一步详细说明。 图1为本专利技术热挤压结构示意图； 图2为本专利技术过共晶Al-18Si-3. 5Cu-0. 5Mg-0. 5Cr-0. 5Mo合金热加工图； 图3为本专利技术过共晶Al-18Si-3. 5Cu-0. 5Mg-0. 5Cr-0. 5Mo合金坯料显微组织示意图； 图4为本专利技术过共晶Al-18Si-3. 5Cu-0. 5Mg-0. 5Cr-0. 5Mo合金热挤压后显微组织示意 图； 图5为本专利技术的工艺成形过程示意图。 附图符号说明：1.挤压头，2.坯料，3.送料膛，4.模具。 下面将结合附图通过实例，对本专利技术作进一步详细说明，但下述实例仅仅是本发 明的例子而已，并不代表本专利技术所限定的权利保护范围，本专利技术的权利保护范围以权利要 求书为准。【具体实施方式】 下面将结合附图对本专利技术进行详细说明。 本专利技术采用Al-18Si-3. 5CU-0. 5Mg-0. 5Cr-0. 5Mo合金作为夹具的合金材料，该合 金材料的制备方法是先采用重力铸造制成所需的Al-18Si-3. 5Cu-0. 5Mg-0. 5Cr-0. 5Mo合 金坯锭，将纯铝及铝硅中间合金放入坩埚中，在熔炼炉中熔化后，加入纯镁、铝铜中间合金、 铝铬中间合金及铝钼中间合金进行熔炼，金属的熔炼温度为710~720°C，熔炼时间为融清； 熔炼时同时加入精炼剂为C2Cl6，加入量为金属液总质量的0. 5%，以粉末形式压入金属液并 搅拌；金属液的成分按重量百分比为：硅为18% ;Cu为3. 5% ;Mg为0. 5% ;Cr为0. 5% ;Mo为 0. 5%，杂质总和彡0. 5% ;余量为铝；然后对金属液进行精炼，保温10~15min后扒渣、再保温 IOmin后浇入预热温度为200~300°C的金属模具中制成坯锭； 热挤压加工工艺：将预热时间2h、预热温度为400~450°C的坯锭放入预热好的送料膛 中，然后利用挤压机将坯锭挤压到温度为450-500°C的金属模具型腔当中，金属模具预热时 间2h，挤压头行进的应变速率为0.1 s\挤压比为20MPa~120MPa，润滑剂采用矿物油，，制备 成Al-18Si-3. 5Cu-0. 5Mg-0. 5Cr-0. 5Mo合金坯锭。 为保证金属液的融化，并且降低其他元素氧化量，液态金属的浇注温度为 710~720°C;为了防止模具钢回火，模具温度为200~300°C;金属模具直径为?130mm，金属 模具上还涂有脱模涂料；高度为80mm。 在金属模具中取出合金坯锭，车削掉坯锭外层氧化皮，然后在保温炉中保温一段 时间，使得其组织在设定温度下达到稳定，此时金属塑性良好，变形抗力低，使得随后的挤 压热挤压力大幅度降低，也使模具的单位载荷减小，同时也将模具及送料膛同时预热，避免 坯料挤压过程中温度急剧降低，影响挤压效果。相关工艺参数：坯料预热温度400~450°C， 送料膛及模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车焊接夹具合金材料，其特征在于：所述的焊接夹具合金材料成分为Al‑18Si‑3.5Cu‑0.5Mg‑0.5Cr‑0.5Mo合金。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，杨叶，高琳琳，孙艳，李雪，周宇，韩磊，
申请(专利权)人：华晨汽车集团控股有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21