铝成型方法技术

公开了将部件从铝坯工件成型为目标形状的方法，该方法包括：(a)在模具组之间将铝坯工件冷成型，从而生产完全或部分成型为目标形状的部件；(b)通过加热到或高于固溶热处理(SHT)温度并基本上维持该温度直到SHT完成，对完全或部分成型的部件进行固溶热处理，从而生产经固溶热处理的完全或部分成型的部件；和(c)淬火经固溶热处理的完全或部分成型的部件同时在模具组之间保持，其中在模具之间的保持可以在淬火的同时提供额外的成型，以生产完全成型为目标形状的部件。为目标形状的部件。为目标形状的部件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铝成型方法
[0001]本专利技术涉及由铝工件成型部件的方法，以及由所述方法制造的部件。
[0002]背景
[0003]当前实现载具(例如汽车、铁路和航空航天工业中的载具)减重的趋势引导增加对于用铝(例如铝合金片材)成型用于所述载具的面板或部件的尝试。减轻载具重量很重要，尤其是对于减少燃料消耗和减少二氧化碳空气污染而言。使用轻质部件还可以提供其他优点，例如在汽车应用中提供改进的操纵性能，以及在航空航天应用中允许载运更重的负载。由于这些原因，希望由轻质合金(例如铝合金)制造用于此类应用的部件。在寻求减轻载具重量时，同时维持甚至提高乘客安全标准非常重要，因此使用新型的轻质材料(如铝)成型的部件和零件在成型时必须与所替代的材料一样坚固。
[0004]由轻质合金(如铝合金)成型部件的方法没有像由诸如钢的材料成型部件的方法那样得到很好的研究或开发。钢和轻合金(例如铝合金)具有非常不同的微观结构演化机制，因此钢成型工艺通常不能以相同的方式用于有效地使用轻合金成型部件。铝合金成型时遇到的一个困难是其在室温(大约20到25摄氏度)下的可成型性(延展性)通常较低，这限制了可成型的有形部件的复杂性。铝合金在室温下的低可成型性(低延展性)导致铝合金部件由经过处理的铝合金的铣削实心块制成，这导致高百分比的合金被浪费，因此制造成本高。
[0005]WO 2008/059242公开了一种将铝合金片材成型为复杂形状的部件的方法。WO2008/059242中公开的方法包括以下一般步骤：
[0006](i)将铝合金片坯加热至其固溶热处理(SHT)温度并维持该温度直至SHT完成；
[0007](ii)将片坯快速转移到一组冷模具上，从而最大限度地减少片坯的热损失；
[0008](iii)立即闭合冷模具以将片坯成型为部件；和
[0009](iv)在成型的部件冷却期间将成型的部件保持在闭合模具中。
[0010]SHT将某些成分合金元素(沉淀物)溶解到铝内的固溶体中，步骤(iv)中的冷却使铝淬火，防止在快速冷却过程中成分的沉淀和成型零件的热变形。在SHT之后，材料为适合成型的柔软形式。虽然这种方法与早期方法相比具有某些优点，但它也具有某些缺点。例如，为了使该方法成功，需要在片材冷却之前进行成型。由于片材往往会快速冷却(它很薄，比热容低且导热率高)，因此必须非常快速地进行成型。这是有问题的，因为成型因此需要非常快速的压制。由于高温和高摩擦，这样的压制价格昂贵且工具寿命短。此外，很难成型复杂的零件，因为在复杂零件可完全成型之前，片材往往会冷却。
[0011]类似地，已经发现将铝合金加热到显著高于室温，加热到升高的温度但低于SHT温度，改善了某些合金的可成型性并有助于形成具有复杂几何形状的零件。还发现，如果在SHT和随后的进一步成型之前，这种加热与成型步骤(即进行热成型工艺)结合或在成型步骤(即进行热成型工艺)之前进行，则更容易形成复杂零件。处于某些回火状态(例如T4或T6回火状态)的铝合金是优选的，并且几乎专门用于这些类型的工艺，该工艺包括初步热成型然后是SHT，因为一些不同的状态(如O条件状态(退火合金))经受相同的工艺，导致成型零件的机械性能较低。
[0012]O条件状态铝合金具有相对较高的可成型性(延展性)，并且与通常用于热成型/SHT工艺的其他铝合金(例如T4和T6回火铝合金)相比通常更便宜，但它们在室温下强度低，通常不用于此类工艺，因为很难在SHT所需的相对较长的时间内适当地减少或避免其成型的零件的热变形，然后实现快速冷却以使成型的部件具有良好的机械性能。
[0013]本公开旨在提供一种替代的和/或改进的由铝金属(例如铝合金片材)成型为有形部件的方法。

技术实现思路

[0014]在本专利技术的第一方面，提供了将部件从铝坯工件成型为目标形状的方法，该方法包括：(a)在模具组之间将铝坯工件冷成型，从而生产完全或部分成型为目标形状的部件；(b)通过加热到或高于固溶热处理(SHT)温度并基本上维持该温度直到SHT完成，对完全或部分成型的部件进行固溶热处理，从而生产经固溶热处理的完全或部分成型的部件；和(c)淬火经固溶热处理的完全或部分成型的部件同时在模具组之间保持，其中在模具之间的保持可以在淬火的同时提供额外的成型，以生产完全成型为目标形状的部件。
[0015]该方法用于将部件成型为目标形状(预定形状)的成型的部件。冷成型，即在低于铝工件的再结晶温度的温度下将铝工件成型，导致铝合金应变硬化，这既抑制成型过程中的局部变薄，又能获得更大的变形(更大的形状复杂性)，从而增加成型的部件的静态和动态强度，并且通常减少成型过程中工件撕裂或破裂的可能性。
[0016]已经发现，步骤(a)中的冷成型与步骤(b)和(c)的组合有利地允许更宽范围的铝合金有效地成型。由于冷成型导致的应变硬化，第一方面的方法可以有效地使用O条件状态的合金铝。与在高温下成型相比，冷成型不太复杂，需要更少的能量，因此在能源使用方面比温/热成型工艺节省了成本。与热模具相比，用于冷成型的模具更容易控制，因为它消除了加热，而加热可能会给部件带来缺陷，例如变形或表面质量差。与热成型相比，冷成型可使用较低的成型速度，因此，冷模具工艺中使用的工具的寿命被认为比热成型工艺中的工具寿命长。
[0017]当足够的合金元素固溶时，在步骤(b)中完成SHT，从而在步骤(c)中的淬火和任选的老化之后，形成所需强度的沉淀硬化回火。SHT完成所需的时间取决于成型的材料和其所暴露的温度，但是可以使用已知技术通过实验确定。
[0018]步骤(c)中经固溶热处理的完全或部分成型的部件的淬火是指可以在步骤(b)之后对经固溶热处理的成型的部件进行淬火。在步骤(c)中通过将完全或部分成型的部件夹在模具组(闭合的模具组)之间来快速冷却以淬火完全或部分成型的部件，有利地最小化淬火步骤之后成型的部件的任何变形。
[0019]已经发现，在根据第一方面的方法中提出的步骤的组合能够在具有不包含或很少包含沉淀物的冶金结构的材料中设计具有小回弹的复杂目标形状。
[0020]铝合金在冷成型温度下的低延展性可能导致在步骤(a)中成型为不完整的有形部件。取决于成型的部件的目标形状，冷成型步骤(a)可能会也可能不会生产与目标部件形状匹配的部件。如果在步骤(a)中没有实现目标形状，则可以有利地继续在步骤(c)中实现。因此，在步骤(a)中形成的部件可以完全成型为所成型的部件的目标形状或部分地成型为趋近所成型的部件的目标形状的部分形状。第一成型步骤(a)有利地减少了步骤(c)中的成型
负担(如果存在)。有利地，如果在步骤(a)的成型中完全实现了目标形状，但在工件中表现出回弹(可能是由于SHT步骤(b)的结果)，则可以在淬火步骤(c)中使用二次成型步骤消除回弹效应。
[0021]在步骤(a)中，铝工件可以在0至100摄氏度、优选15至50摄氏度以及最优选15至30摄氏度的温度下冷成型。
[0022]冷成型步骤(a)的温度可以通过模具组和/或在步骤(a)中冷成型之前的步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种将部件从铝坯工件成型为目标形状的方法，所述方法包括：(a)在模具组之间将铝坯工件冷成型，从而生产完全或部分成型为目标形状的部件；(b)通过加热到或高于固溶热处理(SHT)温度并基本上维持所述温度直到SHT完成，对完全或部分成型的部件进行固溶热处理，从而生产经固溶热处理的完全或部分成型的部件；和(c)淬火所述经固溶热处理的完全或部分成型的部件同时在模具组之间保持，其中在模具之间的保持可以在淬火的同时提供额外的成型，以生产完全成型为目标形状的部件。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(a)中，铝工件在0至100摄氏度，优选15至30摄氏度的温度下冷成型。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，冷成型步骤(a)的温度通过所述模具组和/或在步骤(a)中冷成型之前的步骤中对所述铝坯工件的温度处理来控制。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤(a)中成型的部件部分地成型为目标成型的部件形状，并且在步骤(c)中的淬火期间，所述部分成型的部件完全地成型为目标成型的部件形状。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤(a)中成型的部件成型为目标成型的部件形状的20％至100％。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述模具组设置有具有一个或多个突起的夹具，所述突起配置为在成型期间夹持所述工件，从而在成型期间控制所述工件的流动，并且其中所述方法的步骤(a)和/或步骤(c)当存在时进一步包括在成型期间使用所述夹具来夹持所述工件。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤(a)中使用的模具组是第一模具组，步骤(c)中使用的模具组是第二模具组，或者其中步骤(a)中使用的模具组和步骤(c)中使用的模具组是相同的模具组。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用的所述铝坯工件是铝片材工件。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用的所述铝坯工件退火或处于任何其他回火条件状态，例如回火条件T3、T4至T6、T7、F或W。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用的所述铝坯工件完全或部分退火，或处于T4或T6回火...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵祝涛，林建国，特雷弗，
申请(专利权)人：帝国理工学院创新有限公司，
类型：发明
国别省市：