[发明专利]铝合金钣金件冷热复合模成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及钣金件的成形方法。

背景技术

2000系、6000系等铝合金可以通过热处理方法(如固溶、时效)提高其强度。对于此类铝合金板材零件，目前多采用先在常温状态下完成零件的成形，然后将零件从模具中取出进行固溶及时效处理。但是，固溶、时效时需要对板材零件进行加热，在此过程中由于不均匀热胀冷缩及热应力、内应力的影响，零件的形状尺寸容易发生变化，对于形状复杂、尺寸较大的零件更是如此。

对于不可通过热处理强化的铝合金材料，也常采用在加热状态下进行成形以提高材料的成形性能，从而实现变形量大、形状复杂零件的成形。现在常用的钣金件热态成形方法(如超塑性成形)，所采用的上模具和下模具及压边圈等都处于热态。在成形结束时，如果将零件从模具中直接取出进行冷却，则会产生明显的形状、尺寸变化。为了保证在取出过程中零件具有足够的强度和刚度，需要等上下模具及零件都冷却到一定温度后再取出零件。而在进行下一个零件成形前，又需要将上下模具加热到需要的温度。在整个成形过程中，模具冷却及再次加热往往占用了绝大部分时间，导致成形效率很低。

目前，还有一种铝合金钣金件的热态成形方法，所使用的上模具和下模具都为冷态。将经过预热的板坯快速放置到上下模具之间并在很短时间内完成成形。在零件成形后，直接向闭合的上下模具中通入冷却水来实现模具及零件的冷却。由于热态的板坯与冷态的上下模具接触后其温度将很快下降，为了保证板坯在成形过程中还保持足够的温度(以使其具有良好的成形性能)，要求成形过程必须在几秒钟内完成，这对成形设备提出了很高的要求。此外，由于整个成形过程中，对预热后板坯的温度无法再进行控制和调节，当与上下模具接触一段时间后，板坯上的温度分布可能并不利于零件的顺利成形，从而易引起局部起皱和破裂等成形缺陷。因此，该方法很难用于复杂形状钣金件的成形。

发明内容

本发明是要解决现有的铝合金钣金件的热态成形方法成形效率低、易引起局部起皱和破裂的技术问题，而提供铝合金钣金件冷热复合模成形方法。

本发明的铝合金钣金件冷热复合模成形方法包括以下步骤：

一、将下模具加热至200～900℃；

二、将铝合金板坯放置到下模具上，使铝合金板坯被加热到它的变形温度；

三、将上模具和压边圈在2～10秒内与下模具合模，将铝合金板坯压成铝合金钣金件；

四、将铝合金钣金件、上模具和压边圈一起上移，使它们与下模具脱开；

五、将上模具和压边圈降温至20～150℃并保持2～10秒，然后将铝合金钣金件取下，完成铝合金钣金件冷热复合模成形。

本发明采用上模具为冷态、下模具为热态的冷热复合模具进行铝合金板坯的成形，可以实现板坯在加热状态下成形，在冷却过程中钣金件仍与上模具及压边圈连接在一起。本发明的有益效果是：(1)成形时，板坯的温度主要受到下模具的影响，容易实现对板材实际成形温度的精确控制，避免了采用冷态模具快速成形时板材温度无法准确控制的问题；(2)冷却时，钣金件受到上模具及压边圈的约束，可以避免钣金件在冷却过程中出现形状、尺寸变化，通过一次成形可直接获得形状、尺寸精度满足要求的零件；(3)成形后，只需要对上模具及压边圈进行快速冷却，下模具一直处于加热状态，避免了对下模具的反复降温和加热，大大缩短了成形时间，提高了生产效率；(4)在成形及冷却过程中，上模具及压边圈的温度较低，模具的形状、尺寸基本保持稳定，因此可以获得形状、尺寸精度高的最终零件。

本发明的采用冷热复合模进行铝合金钣金件成形并进行模内冷却或淬火处理的方法适于制备铝合金钣金件。

附图说明

图1为具体实施方式一铝合金钣金件冷热复合模成形方法的步骤二的示意图；其中1为下模具，2为上模具，3为铝合金板坯，4为压边圈；

图2为具体实施方式一铝合金钣金件冷热复合模成形方法的步骤三的示意图；其中1为下模具，2为上模具，4为压边圈，5为铝合金钣金件；

图3为具体实施方式一铝合金钣金件冷热复合模成形方法的步骤四的示意图；其中1为下模具，2为上模具，4为压边圈，5为铝合金钣金件；

图4是具体实施方式三的铝合金钣金件冷热复合模成形方法的步骤二的示意图；其中1为下模具，2为上模具，3为铝合金板坯，4为压边圈；6为加热棒，8为上模具冷却孔，9压边圈冷却孔；

图5是具体实施方式四的铝合金钣金件冷热复合模成形方法的步骤二的示意图；其中1为下模具，2为上模具，3为铝合金板坯，4为压边圈；7为加热板，8为上模具冷却孔，9为压边圈冷却孔；