本发明专利技术涉及为了改进镁合金的可成型性的恢复热处理。在高温成型操作中盘绕和退火（完全回火）镁合金片材的可成型性有时受到在处理盘卷和展开盘卷以获得用于热冲压、热吹成型等的坯体工件期间引入到精细颗粒材料中的小量冷加工的不利影响。在必要时，具有硬加工微观结构的区域的片材的可成型性可以通过在可成型性试验中使用小部分材料预先确定恢复热处理来改进。然后，对于特定盘绕原料确定的恢复热处理在盘卷材料用于制造车辆车身面板等时可以应用于盘卷材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及将镁合金片材坯体从初始材料热成型，所述初始材料已经碾轧成期望片材厚度，盘绕并退火至完全回火状况。更具体地，本专利技术涉及对于从盘绕和退火的原料制备的片材金属坯体的热处理，以改进在热沖压或热吹成型工艺中的镁合金坯体的可成型性，从而制成片材金属部件，如汽车车身面板。
技术介绍
令人关注的是将相对轻质的镁合金片材成型为例如汽车车身面板。这种面板可以从最初平坦的片材金属坯体成型，所述片材金属坯体具有例如约1000 mmx 1500 mmx l-3mm的标称尺寸。迄今为止，虽然汽车制造商在从铝片材合金成型车身面板方面有了更多的经验，但是镁合金在与铝合金大约相同的温度范围是可热成型的且提供重量的进一步降低。目前，镁合金片材金属车身面板的成型需要在升高的成型温度成型片材金属。所使用的具体热成型实践很大程度上取决于面板产品的形状的复杂性；即，需要引入镁合金片材金属坯体的变形的严重性。 一些面板形状，如发动机抢罩，可以通过在面对面的互补热成型模之间热冲压镁合金片材坯体成型，而不用预加热工件。其它更复杂的面板形状可能需要工件被预加热以进行热吹成型。镁合金车辆提升门和门面板通常需要热吹成型温度和实践，以使得片材变形为功能和流线面板形状。镁片材金属的热吹成型通常包括在预加热炉中加热片材金属坯体至约450°C;自动地将该片材传递至面对面的模之间的位置，所述模也被加热至大约相同的温度；将片材坯体形状的周边夹持在半模之间，以形成不透气密封件；和然后将气体压力施加到加热后的片材的 一 侧，以将片材吹到面对的模腔中并抵靠成型表面以形成期望形状。然后释放气体压力，打开模，移开已成型面板并允许冷却。可选地，在一些情况下，取代使用预加热炉，片材可以在成型之前或者成型期间由热模加热。在任一情况下，片材通常被加热至约450°C，且然后保持在该温度短时间，以^5無保在施加成型压力之前适当均匀的温度。 在热沖压成型中，镁合金片材通常预加热至低于约350。C 的温度且在加热的互补成型模之间被冲压并保持在特定成型温度，所 述模支承在相对的压板上。在合模时，已加热的片材由至少一个模表 面接触，所述至少一个模表面冲击并抵靠面对的表面拉伸片材。如热 吹成型那样，片材工件和热冲压工具在工件开始变形之前处于特定热 沖压温度。 这些热成型实践对于铝片材合金发展良好且完全预加热 的工件易于形成具有复杂形状的车身面板。但是这种热成型实践应用于镁片材合金通常较慢且更易于应用于成型具有较低形状复杂性的物品。
技术实现思路
本专利技术已经用于镁片材金属合金的升高温度成型。片材 金属合金的厚度通常约为1-3或4毫米。例如，在汽车车身面板中， 片材金属坯体形成内部或外部(或两者)车身面板，如门面板、提升 门面板、后背箱面板等。这种面板具有相对复杂的形状，且至少外部 面板必须保持商业上可接受的外表面以用于涂漆。通常，片材金属初始材料从期望镁基合金的合适铸锭或 板坯制备。在片材金属成型中可广泛获得的镁合金是指定合金 AZ31B。该合金的标称组成(按重量计算)是约3%的铝、1%的锌、 有限量的杂质和结余的镁。均质锭或板坯逐渐遭受一种或更多热或温 碾轧操作，以使得铸造金属缩减为带，且然后成为具有合适宽度、厚 度和表面质量的片材。热或温碾轧材料可以在碾轧阶段之间退火。在 多个碾轧阶段之后，获得相对长的镁合金片材且由制造商碾轧成盘 巻。盘绕材料被退火，以在盘绕片材中形成金属冶金学微观结构，这 对于片材的预期用途是期望的。为了获得片材的合适可成型性，认为 谨慎的是以已经完全退火至完全回火状况的镁合金片材盘巻开始。应 当理解，这种完全回火镁片材的盘绕碾轧将展现良好的可成型性和成 型产品中的良好表面质量。5现在已经发现这种盘绕完全回火镁合金片材从片材工艺 (如，拉弯矫直、盘绕/展开、和片材的偶然沖击或撞击)易受小量的 冷加工。该小量冷加工，在加热至暖成型或热拉伸成型温度时，通常 在片材表面附近引起大的再结晶颗粒。已经发现这些大的颗粒导致较 低的片材金属可延展性、较低的可成型性和在成型部件中的桔皮表面 效果。虽然冷加工的量可能较小，但是这已经引入软的完全回火材料。 局部冷加工在一些镁片材成型实践中是可以忍受的。但是当汽车车身 面板和具有复杂形状的类似物品在升高温度下成型时，可成型性的先 前未预期的变化引起了制造问题。根据本专利技术的实施例，提供用于对从完全回火镁合金的盘巻移开的片材金属坯体或工件的恢复热处理，旨在用于热成型，如 热冲压或快速塑性成型，快速塑性成型是一种热吹成型的形式，其中， 在成型期间，空气压力根据压力排定表增加。例如，恢复热处理可应用于从同一镁合金(如AZ31B)的完全回火盘巻展开并切割的坯体或坯体组。 坯体被加热至预定温度，所述预定温度通常在约200°C -约350°C的范围内。具体合金和坯体材料工件的热处理温度根据经 验或根据本说明书中下文描述的试验确定。热处理持续时间也预先确 定且通常是高达约60分钟的周期。恢复热处理的目的是修复在镁合 金片材中的偶然和通常不可避免的冷加工的效果，而不过度增加其颗 粒尺寸。目标是着手于将已经返回到坯体的拉伸成型的均匀可延展和 可成型状态的镁合金片材热沖压或热吹成型为具有商业上可接受的 表面质量的良好成型的片材金属产品。 本专利技术的其它目的和益处将从具体说明性示例的说明显 而易见。附图说明附图是图示关于在代表性坯体上进行试验恢复热处理获 得的极限圆顶高度(单位毫米)的柱形图，所述坯体从退火至完全 回火状况的AZ31B镁合金的冷碾轧盘巻获得。镁合金坯体在指示的 恢复热处理温度和时间之后由打压试验形成半球形圆顶形状。通常， 较大的极限圆顶高度值表示在镁合金片材中提供更好的可成型性的恢复热处理(热处理温度和时间)。 具体实施例方式通常，用于镁合金的热金属成型工艺包括获得处于完全 回火状况的选定镁合金的一个或更多盘巻。片材金属的平坯体从所述 盘巻获得，以制造成型片材金属部件，如汽车车身面板。具有合适厚 度和所获得的完全回火片材金属工件的平面图形状的坯体被加热至 某升高的温度，保持在该温度短时间，且然后在该温度变形以形成有 用的形状。该工艺在制造如车辆门、车箱盖、后背箱门、发动机罩等 的面板的制造物品时重复多次。 本专利技术已经被证明有益于AZ31B镁合金片材的热吹成材料可在完全回火状^获得。口完全曰回火片材具有完全退火的微观结 构，由不同颗粒尺寸表征，带有一定的颗粒尺寸双峰分布。通常，颗 粒尺寸在约5-20微米的范围内。本专利技术也有益于其它热成型工艺，其 它初始形状和其它镁合金。已经发现，完全回火镁合金片材的盘绕和处理引入小量 的冷加工到退火材料的微观结构中。冷加工通常来自于将退火盘绕的 片材转换成平坦片材，预备制备用于放置在热成型压机中的金属坯 体。与盘巻的外径相比，在盘巻的内径上需要更多的加工来使得材料 变平。因而，在盘巻展开时，可以有引入到片材中的加工量的不同。 这种冷加工通常在展开材料的表面中发现，片材金属坯体从该展开材 料切割以用于热成型工艺。该小量冷加工，在盘巻中是不均匀和不一 致的，导致微观结构的变化，从而比标称回火将展现较低的可成型性。 本专利技术的实践部分地取决于用于生产线或工厂的特定规 定完全回火镁合金的盘巻数量。例如，在大容量制造本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改进在从最初完全回火镁合金片材的一个或更多盘卷获得的片材的预定热成型工艺中的可成型性的方法，所述镁合金片材在从盘绕材料获得成型坯体时已经经历冷加工，所述方法包括： 使得来自于盘绕片材的试验片材样本经历候选热处理，所述热处理包括在约２０ ０℃－３５０℃范围内的候选温度下加热样本约１分钟－６０分钟的周期； 在相应热处理样本上进行成型试验；和 评估相应热处理样本的可成型性以确定可应用于从盘卷移开的片材金属坯体的热处理时间和温度排定表，以通过预期热成型工艺形成片材金属产品。
【技术特征摘要】
US 2008-7-29 12/1816181.一种改进在从最初完全回火镁合金片材的一个或更多盘卷获得的片材的预定热成型工艺中的可成型性的方法，所述镁合金片材在从盘绕材料获得成型坯体时已经经历冷加工，所述方法包括使得来自于盘绕片材的试验片材样本经历候选热处理，所述热处理包括在约200℃-350℃范围内的候选温度下加热样本约1分钟-60分钟的周期；在相应热处理样本上进行成型试验；和评估相应热处理样本的可成型性以确定可应用于从盘卷移开的片材金属坯体的热处理时间和温度排定表，以通过预期热成型工艺形成片材金属产品。2. 根据权利要求1所述的改进盘绕镁合金片材的可成型性的方顶并评估形成的圆顶的高度和表面质量来评估。3. 根据权利要求1所述的改进盘绕镁合金片材的可成型性的方圓顶并评估'开;成的圆顶的度和表面质量'i评估。'、、'.'4. 根据权利要求1所述的改进盘绕镁合金片材的可成型性的方样本热吹成型半球形圓顶并评估形成的圆顶的高度和表面质量来评估。5. 根据权利要求1所述的改进盘绕镁合金片材的可成型性的方法，其中，在生产尺寸工件的热处理中至少最初地使用所确定的热处理排定表，以通过预定热成型工艺形成生产尺寸部件。6. ...
【专利技术属性】
技术研发人员：PE克拉耶夫斯基，R费尔马，JT卡特，JD拉塞斯基，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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