[發明專利]鋁合金板材模壓淬火復合成型方法及其一體化裝置

有效

• 申請號: 201710291517.4
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107297407B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 陳世超;賴思旸;顧瑞瑩;劉奇;王武榮;韋習成;鞠曉峰;徐祥和;孫代豫;顧澤宇;毛鑫
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B21D22/02
• 分類號: B21D22/02;B21D37/10;B21D37/16;C21D1/673;C22F1/04
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明公開了一種鋁合金板材模壓淬火復合成型方法及其一體化裝置，本發明工藝將平板式壓邊圈進行加熱，并在對凹模和凸模進行冷卻；然后將鋁合金板材在加熱爐固溶熱處理；再將固溶保溫好的鋁合金板材從加熱爐中傳送至壓邊圈上進行對中放置，確保板材在成型之前仍然在高溫狀態；然后進行合模，完成鋁合金零件在合模狀態下的冷卻淬火過程，保證零件在淬火過程中形狀不發生變化；再進行開模，鋁合金零件與壓邊圈同步從凸模中脫開，取出成型件，快速移入按照節拍已經固溶保溫好的鋁合金板材，最后將鋁合金零件進行強化處理，得到最終的鋁合金零件。本發明采用凹凸模倒置、復合模進行鋁合金板材模壓淬火成形的方法適用于制備可熱處理的鋁合金板材零件。

技術領域

本發明涉及一種金屬材料壓力加工工藝及其裝置，特別是涉及一種金屬材料冷模淬火的熱成型方法及其裝置，應用于板材成型和連續成型技術領域。

背景技術

為應對能源危機，滿足汽車領域迅猛發展需求，零件的先進制造技術如輕量化成為制造加工領域的關注焦點。輕量化的一種途徑是利用全新的設計理念，優化設計，簡化結構，減輕重量，達到結構輕量化；另一種有效途徑則是使用比重小的輕質材料，實現材料輕量化，如高強鋼、鋁鎂合金以及碳纖維在汽車制造行業中得到大量應用。鋁合金與傳統鋼材相比，密度為鋼1/3，且比強度高，代替鋼材可以輕易實現汽車減重35％以上。目前，汽車上主要應用6000系和7000系鋁合金材料，6000系合金的強化相主要為Mg2Si，具有優良的耐蝕性能，強度和塑性性能較高，綜合力學性能好。7000系鋁合金的主要合金元素為鋅，通過適當的熱處理工藝能夠獲得較高的強度，耐蝕性較好，焊接性能良好，但塑性較低。

6000系、7000系變形鋁合金都可以通過固溶+時效T6熱處理方法提高其強度。對于此類鋁合金零件，常采用先在常溫下沖壓成型，然后對取出的零件再進行T6固溶及時效熱處理。但是，這種冷成型的方法存在兩個問題：第一，鋁合金板材常溫成型性差會導致形狀復雜的成型件在冷成型時發生破裂缺陷，因而成型效率低；第二，零件成型后取出進行固溶和時效T6處理過程中，由于零件需固溶加熱、淬火冷卻，因熱應力作用容易發生變形和回彈導致零件的尺寸精度較差。

近年，發展起來一種針對鋁合金板材零件冷模淬火的熱成型方法，所使用的凸模和凹模都為冷態。將經過預熱的板材快速放置到凹凸模之間并在很短時間內完成成型。在零件成型過程中，凹凸模的冷卻通道中通入冷卻水來實現模具的冷卻，進而模壓冷卻達到板材的臨界淬火冷速。由于熱態的板材與冷態的凹凸模接觸后其溫度下降過快，導致板材成型時的溫度已低于所要求的熱成型溫度，且板材上的溫度分布非常不均勻，從而引起成型零件局部起皺和破裂等缺陷。所以，該熱成型方法仍難以用于鋁合金板材成型，尤其是形狀復雜的結構件/內板覆蓋件。

除此之外，現有專利文獻號為201210124230的中國專利“鋁合金鈑金件冷熱復合模成形方法”》，公開了一種鋁合金板材的熱態成型方法，所使用的凸模和壓邊圈為冷卻狀態、凹模為加熱狀態的冷熱復合模成型方法。該方法先將凹模加熱，再將鋁合金板材放置于凹模上加熱，加熱至變形溫度后合模成型，然后快速分模后零件留在壓邊圈及凸模上完成其冷卻淬火。該方法保證了成型能在較高溫度下進行，利于成型復雜形狀零件。但成型時存在以下問題：第一，該方法要求成型后鋁合金零件必須隨凸模與壓邊圈快速從凹模上分離并留在壓邊圈及凸模上完成其冷卻淬火，在其淬火過程由于零件已經從凸凹模中分離，零件處于自由的未合模狀態，無法解決因淬火應力導致的零件回彈問題，導致淬火后零件配合精度較低，不合格率顯著上升。第二，該方法需將板材置于凹模上加熱至成型溫度，在整個成型過程中加熱板材與模具占用了絕大部分時間，導致成型效率較低，不適合于工業化連續生產；同時保證零件關鍵外形精度的凹模被加熱至固溶所需的500攝氏度以上，會導致模具精度嚴重下降，型面精度嚴重下降，進一步降低零件精度。

綜上，現有的鋁合金板材的熱成型方法成型效率低，易引起局部起皺、破裂和回彈等技術問題，不能適用于鋁合金板材的規?；I生產的需要。

發明內容