[发明专利]铝合金薄壁构件高效超低温成形方法

说明书

本发明提供了一种铝合金薄壁构件高效超低温成形方法，包括如下步骤：步骤1：通过预时效工艺定制铝合金板；步骤2：将定制的铝合金板置于冷却介质中浸泡5min～15min；步骤3：将浸泡后的铝合金板转移至模具上进行成形，得到铝合金薄壁构件；步骤4：将成形后的铝合金薄壁构件进行处理，最终获得目标零件。本发明通过预时效工艺合理定制铝合金初始组织，利用其超低温增塑特性满足成形性，利用预析出第二相和超低温变形位错结合后续烤漆工艺或二级人工时效实现快速强化，保证高强度和快节拍。

技术领域

本发明涉及板材成形技术的技术领域，具体地，涉及一种铝合金薄壁构件高效超低温成形方法。

背景技术

铝合金(特别是拉伸强度大于480MPa的高强铝合金)是实现新能源汽车车身轻量化的重要材料，应用于B柱、防撞梁等关键安全结构件具有显著的减重增强优势。这类零件的成形要求铝合金具有较好的成形性，成形后满足高强度要求，并能适应汽车大批量、快节拍的生产模式。高强铝合金室温塑性差，冷成形开裂严重，故通常采用热成形方法，如成形-淬火(Hot Forming and Cold-die Quenching,HFQ)一体化工艺。然而，HFQ工艺周期长(固溶20～40min，人工时效12～24h)，难以满足快节拍要求。

近年来，研究发现铝合金在超低温(-100℃)下变形位错由晶界塞积变为晶内均匀扩展，显著提高铝合金的塑性变形能力，具体表现为延伸率和硬化指数双增的现象。目前，奥地利理工学院已将超低温成形工艺应用于5xxx铝合金(不可热处理强化铝合金)，并且成功试制出汽车B柱、发罩等特征件，这为高强铝合金的超低温成形提供了参考。然而，高强铝合金的超低温增塑特性与其初始热处理状态相关。例如图1和图2所示，相比较室温，2219、7075等高强铝合金在退火态(O态)和固溶态(W态)时的超低温延伸率可提升50％以上；但在自然时效态(T4态)和峰值时效态(T6态)的超低温延伸率提升不明显，甚至会出现超低温提前断裂现象。当前根据退火态和固溶态铝合金的超低温增塑特性已发展了相应的成形方法。然而，铝合金在固溶处理后需要立即进行超低温成形，否则自然时效过程会减弱铝合金的超低温增塑特性，这对固溶态铝合金板的存放和运输提出了更高要求；另一方面，为了满足高强度服役性能要求，固溶态铝合金板超低温成形后还需要进行长时间的人工时效(12-24h)，而退火态铝合金板超低温成形后需要重新固溶处理(20～40min)和人工时效处理(12～24h)，生产效率低，无法满足快节拍要求。

公开号为CN110605321A的中国发明申请文件公开了一种铝合金薄壁构件超低温成形方法，该方法以铝合金退火态板材为原料，用冷却剂使铝合金板冷却至-190±10℃，预成形后进行固溶和淬火处理，再次冷却至-190±10℃后完成终成形。该方法能够扩大铝合金薄壁构件成形调控窗口，降低构件材料内部损伤形成微裂纹的风险，有利于复杂薄壁构件成形精度实现以及构件性能的提升。

针对上述中的现有技术，发明人认为现有冷、热以及超低温成形技术均难以同时满足高强铝合金车身薄壁构件“成形性、高强度以及快节拍”三方面的要求，这三方面成为高强铝合金应用于车身薄壁构件的瓶颈难题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种铝合金薄壁构件高效超低温成形方法。

根据本发明提供的一种铝合金薄壁构件高效超低温成形方法，包括如下步骤：

步骤1：通过预时效工艺定制铝合金板；

步骤2：将定制的所述铝合金板置于冷却介质中浸泡5min～15min；

步骤3：将浸泡后的所述铝合金板转移至模具上进行成形，得到铝合金薄壁构件；

步骤4：将成形后的所述铝合金薄壁构件进行处理，最终获得目标零件。

优选的，所述步骤1中的预时效工艺包括：预时效温度为80℃～200℃，预时效时间为5min～12h。