热金属气体成型的车顶纵梁及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种制造成型的铝部件的方法。所述方法包括如下步骤：i.提供铝或铝合金的中空型材，所述型材具有预定的长度并且包括具有预定厚度的外壁；ii.将中空的铝型材放置在弯曲工具的腔内并且使用弯曲工具压弯型材；以及iii.将型材转移至成型工具的腔内并且使型材的内部经受升高的气体压力，由此型材的截面扩张直至型材的外壁抵接成型工具，从而提供成型的铝部件；其中步骤ii和iii在350‑470℃的工具温度下进行。本发明专利技术还涉及一种通过这种方法制造的成型的铝部件。

Hot Metal Gas Formed Vehicle Roof Longitudinal Beam and Its Manufacturing Method

The invention relates to a method for manufacturing formed aluminium parts. The method comprises the following steps: I. providing hollow profiles of aluminium or aluminium alloy with predetermined length and thickness; I I. placing hollow aluminium profiles in the cavity of bending tools and bending profiles using bending tools; and I I I. transferring profiles into the cavity of forming tools and subjecting the interior of profiles to increased gas pressure by The cross-section of the profile is expanded until the exterior wall of the profile is jointed with the forming tool, thus providing the forming aluminum parts. The steps II and III are carried out at the tool temperature of 350 470 C. The invention also relates to a formed aluminium component manufactured by this method.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热金属气体成型的车顶纵梁及其制造方法
本专利技术涉及一种制造成型的铝部件的方法。本专利技术还涉及一种通过这种方法制造的成型的铝部件、特别是铝制的车顶纵梁。
技术介绍
现代客运车辆越来越多地配备有永久地安装至车顶的车顶纵梁。这种纵梁沿着车顶的每侧在纵向方向上延伸。通常，纵梁由抛光铝制成，提供与车辆车体的光洁度形成对比的美观对比。这种纵梁可以通过已知为液压成型的技术制造，其中，将管的一部分置于模具中，并且在室温或近室温下通过内部液压进行扩张直至管已呈模具的形状。通常使用超过2000Bar的压力。专利申请EP1090811A2公开了一种车顶纵梁，该车顶纵梁包括管状齿条和与齿条集成的纵梁基部。车顶纵梁可以由铝或其他轻质金属制成。车顶纵梁通过这样的方法制造，其中型材区的内部上作用有压力介质，因而引起型材区的增宽。压力介质优选是水，并且优选施加2500Bar的压力。除了制造车顶纵梁的现有方法之外，还需要制造车顶纵梁的改进方法。特别地需要在维持材料特征的同时提供复杂形状的有效方法。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人已经确定了与制造诸如车顶纵梁的部件的已知方法和通过这些方法制造的车顶纵梁相关的大量缺点。使用液压成型需要高压并且因而需要高专业化设备，并且由于可获得的最大延展性为直径增大约12％，使得所制造的部件的复杂性受限。本专利技术的一个目的是提供一种制造成型的铝部件(特别是车顶纵梁)的方法，该成型的铝部件更简单、更快速且更经济。同时，通过该方法成型的部件必须机械合理且美学上令人愉悦，几乎没有可观察到的缺点或瑕疵。该目的通过根据随附权利要求的制造成型铝部件的方法而实现。该方法包括如下步骤：i.提供铝或铝合金的中空型材，所述型材具有预定长度并且包括具有预定厚度的外壁；ii.将中空铝型材置于弯曲工具的腔内并且使用弯曲工具压弯型材；以及iii.将型材放置在成型工具的腔内并且使得型材的内部经受升高的气体压力，由此型材的截面扩张直至型材的外壁抵接成型工具，从而提供成形的铝部件；其中步骤ii和iii在350-470℃、优选370-460℃、更优选400-440℃的工具温度下进行。将型材放置在腔内指的是如果型材尚未位于相关腔内，则将型材转移至相关腔内；或者如果型材已经位于相关腔内，则将型材维持在相关腔内。例如，如果使用用于弯曲和成型的不同腔，则型材在这些腔之间转移；然而如果关于弯曲和成型使用单一腔，则型材在弯曲操作和成型操作之间可以维持在该腔内。在升高的温度下进行弯曲和成型减少了弯曲和成型型材所需的力。通过使用热金属气体成型，可以制造复杂的三维部件，因为热金属气体成型允许膨胀比远超过使用液压成型可达到的膨胀比。在弯曲和成型步骤中将温度限制至350-470℃避免了铝产品中的晶粒生长，并且因而生产了美学上吸引人的产品。步骤iii可以在350-470℃、诸如400-470℃、440-460℃或445-455℃之间的任何工具温度下进行。步骤iii优选在370-460℃、更优选在400-440℃的工具温度下进行。步骤iii可以在50-250Bar、优选约200Bar的压力下进行。当在如上讨论的温度下操作时，这种压力足以使型材成型。步骤iii可以执行2-240s、优选30-90s、更优选55-65s的持续时间。最优选地，持续时间约为60s。通过限制成型步骤的持续时间，减小了成型产品中晶粒生长的风险。步骤iii可以在350-450℃(诸如400-450℃)的工具温度、大于或等于60s的持续时间、约为50-250Bar(优选约200Bar)的压力下进行。适当地，当工具温度降低时，持续时间逐渐增加。使得工具温度等于或小于450℃但仍然不小于400℃允许使用等于或超过60s的成型时间，而不存在晶粒形成的风险。步骤iii可以在大于450℃但小于或等于470℃的工具温度、小于60s的持续时间、约为50-250Bar(优选约200Bar)的压力下进行。适当地，当工具温度上升时，持续时间逐渐减少。使得工具温度大于450℃但仍然不大于470℃允许使用较短的成型时间。然而，成型时间的持续必须谨慎限定，以避免晶粒形成。该方法可以使用这样的条件进行，使得由ASTME112-13中限定的方法所测量的成型铝部件的平均晶粒直径不超过250μm。铝合金可以是6000系列或7000系列铝合金，优选为6060铝合金或6063铝合金，最优选为6060铝合金。这种合金可容易地使用热金属气体来成型，并且生产具有良好的机械性能和美学质量的最终产品。型材可以具有不同的横截面形状。然而，型材具有优选基本圆形或椭圆形的横截面，并且预先确定的外壁厚度可以是1-10mm、优选约3-6mm。通过使用具有圆形或椭圆形横截面的型材，可以避免热金属气体成型时在型材的壁上出现裂纹。壁应当足够厚，以允许成型至所需的形状，同时维持足够的机械完整性。弯曲工具和成型工具可以集成为具有用于弯曲和成型的不同腔的单一工具。这意味着用于弯曲操作的周期时间可以被“隐藏”，即并入并行的成型操作的周期时间中。这减少了制造过程整体上的交付时间。此外，部件在恒定温度下的连续流中进行处理，因而使能量使用最小化。在步骤iii中型材从弯曲工具的腔转移至成型工具的腔中时型材可以围绕纵向轴线旋转90°。这允许在两模具式工具中制造三维的成型部件，而不存在由工具引起的不雅观的刮擦痕迹或缺陷。弯曲工具和成型工具可以集成为具有用于弯曲和成型的单一腔的单一工具。这特别适用于将仅以二维成型的部件。通过使用用于弯曲和成型的单一腔，这些操作可以在单一步骤中进行，因而减少了制造过程的总交付时间并且简化了材料处理。此外，部件在恒定温度下的连续流中进行处理，因而使能量使用最小化。型材可以在步骤ii之前预加热至350-470℃、优选430-470℃、更优选440-460℃、例如约450℃的温度，并且持续时间为10秒-10分钟、优选约7分钟。这允许更有效地加热待成型的型材，并且减少在工具中的停留时间，因而减少了制造交付时间。在步骤ii之前可以向型材提供润滑剂，润滑剂优选为水成石墨润滑剂。这防止将已弯曲或已成型的型材紧固在工具中，并且有利于从工具中快速移除所成型的型材，因而协助防止晶粒形成。该方法还可以包括优选使用空气作为冷却介质强迫冷却所成型的铝部件的步骤iv。通过强迫冷却获得的快速冷却改善了成型产品的机械性能、在冷却时提供良好的尺寸稳定性、并且协助防止在成型产品上形成晶粒。该方法还可以包括步骤v：使用刻蚀溶液、更优选地使用含氟氢化物的刻蚀溶液来刻蚀所成型的铝部件1-20分钟、更优选约10分钟的持续时间。刻蚀移除了润滑剂的残留痕迹，并且减少了腐蚀成型的部件的风险。该方法还可以包括步骤vi：在170-200℃、优选约185℃的温度下热处理成型的铝部件5-15小时、优选约9小时的持续时间。这增大了部件的机械强度。根据本专利技术的另一方面，本专利技术的目的通过由如上限定的方法制造的成型铝部件而实现。所成型的铝部件可以具有如由在ASTME112-13中限定的方法所测得的不超过250μm的平均晶粒直径。因而，对部件上漆无需覆盖大晶粒。此外，机械性能未受大晶粒的负面影响。根据本专利技术的另一方面，本专利技术的目的通过由中空型材制成的成型铝部件而实现，所述中空型材包括具有基本均匀的预定厚度的外壁，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造成型的铝部件的方法，所述方法包括如下步骤：i.提供铝或铝合金的中空型材，所述型材具有预定的长度并且包括具有预定厚度的外壁；ii.将中空的铝型材放置在弯曲工具的腔内并且使用弯曲工具压弯型材；以及iii.将型材放置在成型工具的腔内并且使型材的内部经受升高的气体压力，由此型材的截面扩张直至型材的外壁抵接成型工具，从而提供成型的铝部件；其中步骤ii和iii在350‑470℃的工具温度下进行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.11 SE 1651037-21.一种制造成型的铝部件的方法，所述方法包括如下步骤：i.提供铝或铝合金的中空型材，所述型材具有预定的长度并且包括具有预定厚度的外壁；ii.将中空的铝型材放置在弯曲工具的腔内并且使用弯曲工具压弯型材；以及iii.将型材放置在成型工具的腔内并且使型材的内部经受升高的气体压力，由此型材的截面扩张直至型材的外壁抵接成型工具，从而提供成型的铝部件；其中步骤ii和iii在350-470℃的工具温度下进行。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤iii在370-460℃、优选400-440℃的工具温度下进行。3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤iii在50-250Bar、优选约200Bar的压力下进行。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤iii进行的持续时间为2-240s、优选30-90s、更优选55-65s。5.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤iii在350-450℃、例如400-450℃的工具温度、大于或等于60s的持续时间、约为50-250Bar、优选约200Bar的压力下进行。6.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤iii在大于450℃但小于或等于470℃的工具温度、小于60s的持续时间、约为50-250Bar、优选约200Bar的压力下进行。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，由ASTME112-13中限定的方法所测量的成型的铝部件的平均晶粒直径不超过250μm。8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，铝合金是6000系列或7000系列铝合金、优选6060铝合金或6063铝合金、最优选6060铝合金。9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，型材具有基本圆形或椭圆形的横截面，并且预定的外壁厚度为1-10mm、优选约3-6mm。10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，弯曲工具和成型工具集成为具有用于弯曲和成型的不同腔的单一工具。11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，型材在步骤iii中从弯曲工具的腔转移至成型工具的腔时围绕纵向轴线旋转90℃。12.根据权利要求1-7...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·布兰，C·法尔克，B·奥尔森，H·塞朗德，
申请(专利权)人：萨帕公司，
类型：发明
国别省市：挪威,NO