[發明專利]一種改善鋁合金沖壓成形的熱加工方法

有效

• 申請號: 201110457642.0
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN102560295A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 郭秋彥;劉光裕;李莉;劉強;楊安志;趙福全
• 申請（專利權）人: 浙江吉利汽車研究院有限公司;浙江吉利控股集團有限公司
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04;C21D8/00;B21D22/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及鋁合金熱處理領域，具體涉及一種改善鋁合金沖壓成形的熱加工方法。

背景技術

為滿足汽車輕量化要求，符合節能環保、安全可靠的要求，各種輕量化材料得到了迅猛的發展。與汽車用鋼板相比，鋁合金板具有密度小、強度高、耐銹蝕等優點，能滿足汽車輕量化的特殊要求，已成為汽車輕量化技術中替代鋼板的主要材料。目前，汽車行業中已經有鋁制發動機體、鋁制缸蓋、鋁制進氣歧管、鋁制制動鼓、甚至鋁皮車身和鋁車架等，總的發展趨勢是將所有的鑄鐵件都用鋁來替代。但由于晶體結構上的差異，鋁合金板與鋼板的材料性能有很大的差異，普通的鋁合金材料成形性較差，在沖壓成形過程中，極易造成裂紋、開裂、變形等缺陷，因此傳統鋼板的成形理論與技術不能直接應用到鋁合金板上，需要探索出適合汽車用鋁合金板沖壓成形的理論和技術。

現有的技術中，大多是從冷加工技術和材料研究方面進行沖壓成形的改善，冷加工成形技術歸納起來主要有三種方法：一是從成形模具的結構上進行沖壓成形的改善，如壓料面形狀、模具圓角半徑、拉深筋等；二是從工藝條件上進行沖壓成形的改善，如壓邊力、潤滑條件、板料形狀等；三是從提高材料本身塑性上進行沖壓成形的改善，如中溫成形、超塑性成形等。材料研究方面，主要是從微觀上對各種元素進行分析，在基體材料中添加不同的合金元素，控制其成分、含量，或是對材料基體的晶粒尺寸進行控制，從而達到改善材料成形性能的效果目的。冷加工成形技術的改進雖然也可改善鋁合金材料的成形性能，但是改變模具、壓邊力和成形溫度的方法都存在著技術要求高、難于控制以及成本較高的缺點。從材料研究方面改善鋁合金的成形性，其需要投入較大，并且，其適用對象具有局限性，只能針對特殊的一些材料，通用性差，存在著技術問題。

公開號為CN?101545083A的專利申請公開了一種提高6XXX系鋁合金加工成形性和烘烤硬化特性的熱處理方法，6XXX系鋁合金薄板固溶淬火處理后在1分鐘內進行60℃～120℃的熱處理，處理時間為30分鐘～30小時；或者，6XXX系鋁合金薄板固溶淬火處理后在1小時內進行120℃～180℃的熱處理，處理時間為5分鐘～30分鐘，然后在一天內接著進行50℃～80℃的熱處理，處理時間1小時～30小時。該公開的技術方案雖然能提高加工成形性，但是該熱處理過程是在鋁合金板材的制備過程中，即在軋制過程中，固溶淬火處理后增加了熱處理方法，使得制備出的鋁合金板材在交付給汽車生產時易于加工變形且無過渡回彈，因此，該技術方案僅限于制備鋁合金板材本身性質進行改進，即針對鋁合金板材在運輸和庫存過程中過飽和溶質原子發生偏聚，強度高于淬火態但沖壓成形性降低的問題，并未涉及汽車生產過程中對鋁合金板材沖壓成形方法的改進，該鋁合金板材本身性質的改變對鋁合金板材沖壓成形的改善效果不明顯，存在著技術缺陷。

公開號為CN?101476094A的專利申請公開了一種汽車變形鋁合金板材的預處理工藝，將鋁合金板材放入固溶處理爐中，在520℃～550℃溫度下固溶加熱保溫30分鐘后，淬入5％～10％的聚醚水溶性介質中，冷卻后室溫停留2～3天，將其放入時效處理爐中，在140℃～170℃溫度下時效處理10～15分鐘。鋁合金板材生產廠家經過增加該道生產工序，改善了鋁合金板材的成形性、抗時效穩定性及烘烤硬化性，從而提高鋁合金板材的成形性，但是該工藝仍僅限于鋁合金板材生產廠家對生產的鋁合金板材本身性質進行改進，并未涉及汽車生產過程中對鋁合金板材沖壓成形方法的改進，存在著技術缺陷。

發明內容

本發明提供了一種改善鋁合金沖壓成形的熱加工方法，通過增加熱處理工序，從而改善鋁合金型材的沖壓成形，解決了冷加工成形技術要求高、難于控制、成本較高和材料改進成本高、通用性差的技術問題。

一種改善鋁合金沖壓成形的熱加工方法，在進行沖壓成形之前，將鋁合金型材在230℃～330℃處理1min～20min，再在20s內將鋁合金型材轉移到0℃～50℃的水中，冷卻后，在8h內完成沖壓成形。

一般在230℃～330℃的范圍內，選擇處理溫度越高，所需處理的時間越短。

鋁合金型材通過熱處理工序進行回歸處理，回歸處理的工藝過程主要是控制其在某一加熱速度下升至特定溫度然后保溫一定的時間，再以適當的速度冷卻，從而改變其組織，達到改善性能目的。回歸現象的實質是經過自然時效后的鋁合金生成的亞穩定相，形成G·P區尺寸較小，在快速短時加熱時發生溶解，這些小的G·P區不再穩定而重新溶入固溶體中，此時將合金快冷至室溫，則鋁合金又變成新的淬火狀態，與原有的淬火狀態相似，仍可重新計算自然時效。因而，鋁合金的性能也恢復到新淬火狀態下的性能。