[发明专利]一种人工时效态高强铝合金回归成形同步工艺

说明书

本发明提供一种人工时效态高强铝合金回归成形同步工艺，首先清洗冲压成形模具并将人工时效态铝合金放置于模具上，利用电磁感应或导电加热将板材迅速加热至人工时效温度以上120‑160℃之间，保温一定时间，保温时间控制在20‑60秒内，并在此过程冲压成形，成形后的构件空冷至室温，根据需求后续可继续进行人工时效强化处理。本发明可在较低温度下显著提高合金冲压可成形性，即，使高强铝合金在保证材料性能的同时提高其成形性效率，该同步工艺有利于高强合金的形性协同控制，可用于汽车、航空航天、船舰等零件的制造。

技术领域

本发明属于金属材料加工技术领域，特别涉及一种人工时效态高强铝合金回归成形同步工艺。

背景技术

铝合金具有密度低、塑性好、耐腐蚀性强等优点，其资源相对丰富，可加工成各种型材、板材等，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，在工业上已广泛使用。2xxx系、6xxx系和7xxx系列的变形铝合金的强度主要来源于固溶淬火后溶质原子在时效过程形成的析出相，因此时效工艺对获得优良的力学性能至关重要。高强铝合金板材室温延伸率较低，难以采用常规冷冲压等工艺成形，往往需要在较高温度下采用热冲压成形。现有的热冲压方法为了保证良好的可成形性及零件的强度，工序较为繁琐，一般先将坯料重新加热至固溶温度并保温一定时间，转移至成形模具进行热成形，成形模具需配备加热控温系统和隔热装置。高温下铝合金虽然成形能力大幅提升，但强度非常低，很容易划伤表面。另外冷却后需要继续进行较长人工时效来获得足够强度，且冷却慢时合金内会形成粗大析出相，过饱和度降低，后续人工时效强化效果减弱。因此该工艺对模具的要求很高，需要内置冷却系统。此过程工序复杂，生产周期长，生产成本较高。因此，需寻求一种可降低成本、提高成形制造效率且可保持板材性能的制造工艺。

为了改善高强铝合金的冲压成形性，目前的解决方案主要是通过加热到较高温度保温一定时间后成形。例如授权公告号为CN104117562B的发明专利“铝合金板材冲压成型方法”提出一种铝合金冲压成型方法，该发明首先将板材加热至495-500℃，保温30-60分钟后迅速水淬，并在8小时内在250-290℃范围内完成冲压成型。可在一定程度上降低了冲压成型过程中擦伤、变形和开裂的问题。但该工艺同样步骤繁琐，需要将工件先加热到较高温度水淬冷却后再成型，能耗较高。国内公开号为CN108380722A的发明专利“一种轻量化铝合金车身构件的热冲压成形方法”提出了一种T6态铝合金热冲压成形方法，将T6态铝合金板材置于加热设备中进行加热并保温1-5min，其中加热温度比T6态铝合金板材固溶温度低50-300℃，将板材取出并在7s内转移至冲压模具内进行冲压成形，之后在模具内保压淬火获得最终制件。该方法在冲压成形后无需继续进行热处理强化，节约加工时间，提高生产效率。但是需要将板材加热后再迅速转移至成形模具内，工序仍然复杂。另外加热温度仍然较高且时间较长，可能会造成T6态合金析出相粗化，性能降低。国内公开号为CN106583489A的发明专利“高强铝合金板材回归成形一体化工艺”提出一种将高强铝合金板材的回归处理与冲压成形相结合的复合工艺。该发明对T6处理的高强铝合金在时效温度和固溶温度之间加热保温完成回归处理5-10分钟，待板料放入模具后快速合模完成成形和快速冷却，零件成形后再进行常规时效处理。该工艺将铝板RRA工艺中的回归处理与冲压成形相结合，可以一定程度上降低能耗，缩短制造流程。但该工艺只适用于人工时效欠时效态板材，成形温度仍然较高且时间较长，面临与CN108380722A专利同样的问题。

在现有铝合金板材的冲压成形生产中，基本都需要将板材先加热到较高温度保温一定时间，再通过冷却装置冷却到一定温度成形，在此高温下成形可能会造成板材开裂、变形、析出相粗化、性能降低等，并且此种工艺效率较低、能耗较大。综上所述，开发工艺简便成本低廉的便于实际应用的提高铝合金成形性的工艺对生产高品质铝合金构件非常重要。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可热处理强化的人工时效态高强铝合金回归成形同步工艺，可在较低温度下显著提高合金冲压可成形性，即，使高强铝合金在保证材料性能的同时提高其成形性效率，该同步工艺有利于高强合金的形性协同控制，可用于汽车、航空航天、船舰等零件的制造。