[发明专利]高强铝合金板材回归成形一体化工艺

说明书

高强铝合金板材回归成形一体化工艺。本发明提供一种将铝板RRA工艺中的回归处理与冲压成形相结合的新工艺，以完成T6处理的高强铝合金为原料，在高精度控温加热炉内加热保温完成回归处理，加热温度在前一时效温度与固溶温度之间，可根据零件形状和保温时间设定。成形模具内布置有冷却系统，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。本工艺具有制造周期短，热处理耗能低，可成形复杂形状零件等优势，适用于高强铝合金零部件的高效成形，有助于推进汽车零部件的轻量化。

技术领域

本发明涉及一种可热处理强化的高强铝合金板材冲压热处理复合成形工艺，可提高高强铝合金板材的冲压可成形性，解决复杂形状零件的制造难题，可用于汽车、航空航天、舰船等的制造。

背景技术

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，常用的解决方案有等温成形（含超塑成形）、HFQ（Hot Forming and Quenching, HFQ）工艺等，普遍存在工艺流程长，热处理过程复杂，制造效率低等问题，仅适用于单件小批量零件的生产，制约了这些技术在的推广应用。

等温成形的特点是成形时模具和工件具有相同温状，使工件获得较高延伸率。因在上料过程中须等待模具重新升温，且冲压速度低，该工艺生产节拍较低。成形模具需配置加热控温系统和隔热装置，工艺复杂度和成本较高。超塑成形是一种特殊的等温成形，要求坯料晶粒微细且均匀，成形应变速率低（10-2~10-3/s），成形温度控制精度高，成形时间至少在30分钟以上，仅适合于大变形、小批量、复杂度高的铝合金零件。HFQ工艺是成形将铝合金板加热到固溶处理温度并保温一段时间后，迅速转移到冲压模具上成形，模具内设置有冷却系统可在成形的过程中对零件进行淬火，铝合金板料固溶处理时间长导致生产效率较低。

发明内容

为克服现有成形工艺不适用于高强铝合金板材零件大批量制造的问题，本发明提供一种将板材回归热处理（Retrogression）与冲压成形（Stamping）相结合的新工艺（Retrogression and Stamping Forming，RSF），具有制造效率高、零件尺寸精度高、能耗低等优势。

目前采用的成形工艺普遍存在工艺流程长、制造效率低等问题，例如超塑成形工艺通常需要将板材加热并保温一定时间后，在极低的变形速率下缓慢变形，单个零件的成形时间在30分钟以上。HFQ工艺需将板料加热至固溶处理温度（T_s）并保温较长时间，保温至少30分钟，然后在模具内成形和淬火，单个零件成形时间在32分钟以上。本发明所提供的RSF工艺仅需在低于T_s的某一温度对板料进行5至10分钟回归处理，再在具有冷却系统的模具内成形，单个零件成形时间在7至12分钟之间，制造效率远高于已有工艺。

高强铝合金的回归再时效（RRA）处理主要包括回归和再时效两个过程，力学性能接近T6处理水平并具有良好的耐蚀性能。本发明所述的RSF技术是将RRA处理的回归处理和成形相结合的一种新工艺，主要由坯料的回归处理、冲压成形两个环节组成，铝合金坯料应选择7系等可热处理强化铝合金，厚度不超过6mm并完成T6处理，其中人工时效应处于欠时效状态，显微组织应以均匀弥散的G.P区或过度相为主。回归处理的加热温度应低于T_s温度，但要高于原先时效温度，具体温度应根据零件复杂程度选择，成形难度越大加热温度越高，保温时间可根据板料类型控制在5至10分钟之间。坯料由加热炉快速转移到模具内。冲压模具内需布置冷却管道并持续通冷却介质，实现铝板的快速冷却，并避免模具因温度上升出现热变形和热应力。

本发明所述的RSF工艺具有制造周期短，热处理耗能低，可成形复杂形状零件等优势，适用于高强铝合金零部件的高效成形，有助于实现汽车零部件的轻量化。

附图说明