一种铝合金板材的成形方法技术

本发明专利技术开发出了一种Al‑Mg‑Si系铝合金的温成形工艺。本发明专利技术使用的Al‑Mg‑Si系铝合金板材由于其独特的成分配比以及制备工艺，兼具了优异的机械性能和成形性能，配合本发明专利技术的温成形工艺能得到综合性能极好的如机动车车体等部件的铝合金薄壁制品。本发明专利技术对于温成形的预热温度、成形时间都进行了控制，从而能够在较低的成形温度下获得良好的成形性能。本发明专利技术的铝合金板材还选用了性能优异、适用性强的润滑剂，以获得更好的成形效果以及后续的处理性能。

A Forming Method of Aluminum Alloy Sheet

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金板材的成形方法
本专利技术涉及铝合金板材的加工
，具体涉及一种铝合金，特别是一种具有优异综合性能的、以Al-Mg-Si合金为基础的铝合金板材的成形工艺，尤其是一种铝合金板材的温成形工艺。
技术介绍
近年来，由于人们对于废气排放等环境保护问题的日益重视，以及对减少不可再生能源消耗的不断需求，对于机动车等运输工具的车体轻量化也提出了越来越高的要求。而在包括引擎盖、车门、车顶等机动车车体的构造材料中，质量更轻(约为钢板密度的1/3)成形性能和烘烤硬化性能优异的铝合金材料的使用迅猛增加，逐渐替代了之前一直主要使用的钢材。在现有众多的铝合金材料中，6000系铝合金(即JIS6000系铝合金，Al-Mg-Si类)以镁和硅为必要的合金元素，通过析出Mg2Si作为主要强化相，具有密度小、比强度与比刚度高、抗冲击性好、耐蚀性高和散热性好等优点，其制备得到的铝合金板尤其适于作为薄壁且对强度要求高的机动车车体构造材料，是目前在机动车领域应用最广泛的铝合金。同时，6000系铝合金产品的废料在再利用过程中，由于合金元素不多而熔融后很容易再次获得6000系铝合金材料铸块，其循环再利用性也极佳。尽管6000系铝合金具有上述优异的性能和广泛的应用，但在显著提升铝合金强硬度等机械性能的同时，却也导致铝合金在室温条件下的塑性和延伸率较差，室温成形能力不佳，从而对铝合金的广泛应用造成了限制。为此，采用了铝合金的温成形加工工艺来解决上述问题，即通过加热铝合金，降低铝合金的局部变形抗力，使得铝合金的成形性能在中等温度区间例如200℃～400℃的温度范围内得到显著的提高。尽管如此，中等温度范围内铝合金板材的成形性能远不如钢铁板材，想要得到成形质量高的薄壳构件仍有一定难度。因此，在现有温成形的基础上，通过开发成形性更为优异的铝合金板材原料，以及更好地控制温成形的工艺步骤和参数，以进一步提高铝合金板材的成形性能是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于温成形加工工艺的Al-Mg-Si合金为基础的铝合金板材，以及通过温成形工艺步骤和参数的控制，来获得该铝合金板材的优异成形性。为实现上述目的，本专利技术提供了一种铝合金板材的成形方法，其特征在于：1)将冲压凹模加热至预设温度T1；2)将预处理的铝合金板材置于加热的冲压凹模之上；3)将冲压凸模移动至与铝合金板材表面接触，并冷却至预设温度T2；4)将压板加热至预设温度T1，并移动至与铝合金表面的边缘接触后，与冲压凹模一起施力将铝合金板材的边缘夹紧；5)将铝合金板材保持一定时间t1后，将冲压凸模向冲压凹模移动以对铝合金板材进行冲压成形。进一步优选的，所述冲压凹模加热的预设温度T1为100-150℃。进一步优选的，所述冲压凸模冷却的预设温度T2比冲压凹模加热的预设温度T1低80℃以上。进一步优选的，所述铝合金板材保持时间t1为2min≤t1≤5min进一步优选的，80mm/min≤所述冲压成形的速度≤160mm/min。进一步优选的，所述预处理是指将铝合金板材表面涂布润滑剂，所述润滑剂由下述成分组成，以重量百分含量计，8-12％油酸，20-25％硬脂酸铝，10-15％聚乙烯二醇，35-40％烷基萘，15-20％水。进一步优选的，所述铝合金板材为Al-Mg-Si系铝合金，含有以质量百分含量计算，1.0-1.5％Mg，3.5-4.0％Si，0.3-0.5％Cu，0.4-1.0％Fe，0.05-0.20％Mn，0.20-0.30％Li，余量为Al和不可避免的杂质。进一步优选的，所述铝合金板材是经过连续铸造得到铸坯，再将铸坯经均质化处理、热轧、初冷轧、退火、终冷轧、固溶处理后再进行热处理、热处理后再进行拉伸矫直得到的。其中，固溶处理是将终冷轧后的板材以100-300℃/min的加热速度急速加热至520-550℃的固溶处理温度后，保温4-6小时；随后将板材在水浴条件下急冷至100℃后，再保温1-2小时，空冷至室温，水浴的溶液为pH＝2-4、含0.5-1g/L硝酸锆的水溶液。其中，所述拉伸矫直是指，将板材在拉伸矫直设备中施加以产生0.2-0.5％的拉伸应变，随后在150-160℃的温度下保温0.5-1小时进一步优选的，所述铝合金板材为矩形或方形板材，所述冲压凹模以及压板的加热元件分别为多个且内置于冲压凹模和压板内部，以使得铝合金板材的所述边缘的顶角处的温度高于所述边缘的其他部位。本专利技术还提供一种Al-Mg-Si合金制品，其通过上述成形工艺加工制备得到。与现有铝合金的温成形工艺相比，本专利技术开发出了一种与Al-Mg-Si系铝合金相适应的工艺，本专利技术使用的Al-Mg-Si系铝合金板材由于其独特的成分配比以及制备工艺，兼具了优异的机械性能和成形性能，配合本专利技术的温成形工艺能得到综合性能极好的如机动车车体等部件的铝合金薄壁制品。本专利技术对于温成形的预热温度、成形时间都进行了控制，从而能够在较低的成形温度下获得良好的成形性能。本专利技术的铝合金板材还选用了性能优异、适用性强的润滑剂，以获得更好的成形效果以及后续的处理性能。具体实施方式实施例1(一)Al-Mg-Si系铝合金板材的制备本专利技术中的综合性能优异的Al-Mg-Si系铝合金板材通过如下方法制备：首先，按照质量百分含量计算，以1.5％Mg，4.0％Si，0.5％Cu，0.9％Fe，0.20％Mn，0.25％Li，余量为Al和不可避免的杂质的配比比例称取各原料后，将原料加热至比液相线温度高40℃以得到熔融金属液，由于本专利技术中含有较多硅和镁等轻合金元素，在加热熔融过程中充分搅拌以得到混合均匀的金属液。随后，将金属液浇注到双辊铸轧设备，液面高出浇口30mm，以保证产生足够的静压从而稳定辊间压铸熔体的状态，其中双辊铸轧设备为空心铜辊，并且空心内部通有冷却液体，以保证金属液从熔融温度以200℃/s以上的速度急冷至650℃以下，之所以要保证这样的急冷速度，是因为可以获得超细的金属间化合物，从而能够有效提高铝合金板材的高温强度。同时，驱动双辊以70m/分的旋转周速相向旋转，并分别对铜辊施加对向压力1.8kN/mm(kN/mm表示施加至铜辊的压力除以铜辊的厚度)，如果辊速达不到要求容易导致铸造过程中双辊所受载荷的增加以及熔体凝固层厚度波动，但是辊速也不能太高，太高容易导致熔体与辊面接触的不均匀，而施加一定的对向压力可以配合辊速旋转，以保持凝固部的形状稳定，但是压力过大则会导致辊面的粗糙化进而影响板坯表面的光滑。随后，对板坯进行均质化处理，具体将浇注后的板材加热至500℃温度后保温15小时后，以130℃/小时的冷却速度冷至320℃以下。均质化处理的温度必须保证铸造板坯中的合金元素均匀、消除偏析，并使得Mg2Si能够充分固溶。同时，之所以必须保证足够的冷却速度，是防止冷却过程中Mg-Si的化合物产生析出、凝集，从而影响后续的深拉伸性能以及低温烘烤硬化等性能。均质化处理时间也要得到保证，以保证导致成形性劣化的第二相粒子的充分固溶，但过长的均质化处理效果饱和且造成生产性的低下和成本的增加。随后，在420℃的开轧温度进行热轧处理，热轧压下率90％。开轧温度过低使得板材变形抗力过高而难以有效热轧，并会导致Mg-Si的化合物产生析出、凝集，从而影响后续的深拉伸性能以及低温烘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金板材的成形方法，其特征在于：1)将冲压凹模加热至预设温度T1；2)将预处理的铝合金板材置于加热的冲压凹模之上；3)将冲压凸模移动至与铝合金板材表面接触，并冷却至预设温度T2；4)将压板加热至预设温度T1，并移动至与铝合金表面的边缘接触后，与冲压凹模一起施力将铝合金板材的边缘夹紧；5)将铝合金板材保持一定时间t1后，将冲压凸模向冲压凹模移动以对铝合金板材进行冲压成形。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金板材的成形方法，其特征在于：1)将冲压凹模加热至预设温度T1；2)将预处理的铝合金板材置于加热的冲压凹模之上；3)将冲压凸模移动至与铝合金板材表面接触，并冷却至预设温度T2；4)将压板加热至预设温度T1，并移动至与铝合金表面的边缘接触后，与冲压凹模一起施力将铝合金板材的边缘夹紧；5)将铝合金板材保持一定时间t1后，将冲压凸模向冲压凹模移动以对铝合金板材进行冲压成形。2.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于：所述冲压凹模加热的预设温度T1为100-150℃。3.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于：所述冲压凸模冷却的预设温度T2比冲压凹模加热的预设温度T1低80℃以上。4.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于：所述铝合金板材保持时间t1为2min≤t1≤5min。5.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于：80mm/min≤所述冲压成形的速度≤160mm/min。6.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于：所述预处理是指将铝合金板材表面涂布润滑剂，所述润滑剂由下述成分组成，以重量百分含量计，8-12％油酸，20-25％硬脂酸铝，10-15％聚乙烯二醇，35-40％烷基萘，15-20％水。7.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕崇新，
申请(专利权)人：深圳万佳互动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44