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CN110952052A - 一种改善汽车车身用铝合金板材各向异性的方法 - Google Patents

一种改善汽车车身用铝合金板材各向异性的方法 Download PDF

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CN110952052A CN202010003086.9A CN202010003086A CN110952052A CN 110952052 A CN110952052 A CN 110952052A CN 202010003086 A CN202010003086 A CN 202010003086A CN 110952052 A CN110952052 A CN 110952052A
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improving
rolled
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段晓鸽
米振莉
江海涛
吴彦欣
武晓燕
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Abstract

本发明提供一种改善汽车车身用铝合金板材各向异性的方法,包括:步骤一,对热轧后的铝合金板进行中间退火,得到中间退火的铝合金板;步骤二,采用交叉轧制工艺,对中间退火的铝合金板进行冷轧变形,得到冷轧变形的铝合金板;步骤三,对冷轧变形的铝合金板进行固溶热处理,得到T4态板材。本发明的改善汽车车身用铝合金板材各向异性的方法可以改善固溶热处理后铝合金的组织形貌及织构特征,经过本发明方法处理的铝合金板经过冲压后,制耳率显著下降,制耳分布均匀,从而达到改善汽车用铝合金板成形过程中各向异性的效果,使得铝合金板材在强度满足服役条件下,整体性能得以提升。

Description

一种改善汽车车身用铝合金板材各向异性的方法
技术领域
本发明涉及铝合金板材技术领域,特别是指一种改善汽车车身用铝合金板材各向异性的方法。
背景技术
随着汽车工业的发展,能源、环保和安全三大问题越来越受到人们的关注,汽车轻量化成为解决当前问题的重要手段。
铝合金因其密度小,强度高和耐蚀性好等特点,已成为轻量化的首选材料。6xxx系铝合金属于可热处理强化合金,由于其具有比强度高、优良的抗腐蚀性及焊接性能已被广泛应用于汽车车身板和其他零部件。然而,在实际冲压成形过程中,该系合金的制耳、翻边、弯曲性能不能满足需求,有待进一步提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种改善汽车车身用铝合金板材各向异性的方法,以解决现有的汽车车身用铝合金板材在实际冲压成形过程中,制耳、翻边、弯曲性能不能满足需求的问题。
为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:
一种改善汽车车身用铝合金板材各向异性的方法,包括:
步骤一,对热轧后的铝合金板进行中间退火,得到中间退火的铝合金板;
步骤二,采用交叉轧制工艺,对所述中间退火的铝合金板进行冷轧变形,得到冷轧变形的铝合金板;
步骤三,对所述冷轧变形的铝合金板进行固溶热处理,得到T4态板材。
其中,步骤一中对热轧后的铝合金板进行中间退火时,中间退火的温度为350~450℃;中间退火的时间为1~3h。
其中,步骤一中对热轧后的铝合金板进行中间退火时,中间退火的升温速率为20~30℃/h;中间退火的冷却速率为5℃/s。
其中,步骤一中对热轧后的铝合金板进行中间退火时,中间退火的冷却方法包括随炉冷和/或空冷。
其中,步骤二中的交叉轧制工艺为初始沿原始热轧板轧向,每轧完一道次后换向的交叉轧制工艺。
其中,步骤二中采用交叉轧制工艺,对所述中间退火的铝合金板进行冷轧变形时,轧制过程中每一道次的轧制速度一致,且应变量相同。
其中,步骤二中采用交叉轧制工艺,对所述中间退火的铝合金板进行冷轧变形的轧制速度为1m/min。
其中,步骤二中采用交叉轧制工艺,对所述中间退火的铝合金板进行冷轧变形的轧制压下量为75%~87%。
其中,步骤三中对所述冷轧变形的铝合金板进行固溶热处理的固溶温度为540℃~550℃,保温3~10min后水冷淬火,得到T4态板材。
其中,步骤三中对所述冷轧变形的铝合金板进行固溶热处理时,固溶热处理的升温速率为5~10℃/s;固溶热处理的降温速率为70~2000℃/s。
本发明的上述技术方案的有益效果如下:
本发明采用热轧板直接中间退火的方式,改变了热轧后铝合金的组织形貌及织构特征,并通过交叉轧制工艺保留一定的再结晶立方织构及黄铜组分的轧制织构,经过固溶热处理后,铝合金板晶粒细小均匀分布,无明显织构特征,从而降低了铝合金板冲压过程中的制耳率,达到明显改善铝合金板塑性各向异性的作用。实验结果表明,通过本发明中的中间退火结合交叉轧制工艺制得的铝合板材在制耳后,制耳率明显下降,成形性优异,能够作为汽车车身使用。
附图说明
图1为本发明的改善汽车车身用铝合金板材各向异性的方法的流程图;
图2为本发明的交叉轧制工艺路线图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
大量研究表明,合金的成形性能主要受组织、金属间化合物和织构的分布情况影响。当成分一定的情况下,6xxx系铝合金的制备过程包括熔炼铸造、均匀化、热轧、中间退火、冷轧、固溶处理,并形成一定的轧制织构和再结晶织构,织构的类型和含量对冲压过程板材的成形性能和各向异性具有显著影响。通过Taylor模型模拟计算得到铝合金各织构对应的r值和各向异性度Δr,发现在汽车固溶后形成的强Cube{001}<110>再结晶织构含量过高,会降低板材的成形性能和表面质量。而变形织构Brass、Copper、S织构可明显提高铝合金板材的r值,因此若用适当体积分数组合铝合金板材中的几种常见织构可适当提高铝合金板材的成形性能。
基于上述,本实施例提供一种改善汽车车身用铝合金板材各向异性的方法,如图1所示,本实施例的改善汽车车身用铝合金板材各向异性的方法包括:
S101,对热轧后的铝合金板进行中间退火,得到中间退火的铝合金板;
其中,上述S101中热轧后的铝合金板的厚度为6~10mm,对热轧后的铝合金板进行中间退火时,中间退火的温度为350~450℃;中间退火的时间为1~3h;中间退火的升温速率为20~30℃/h;中间退火的冷却速率为5℃/s;而中间退火的冷却方法可以包括随炉冷和/或空冷。
S102,采用交叉轧制工艺,对中间退火的铝合金板进行冷轧变形,得到冷轧变形的铝合金板;
其中,上述S102所使用的交叉轧制工艺为初始沿原始热轧板轧向,每轧完一道次后换向的交叉轧制工艺,如图2所示;轧制过程中每一道次的轧制速度一致,且应变量相同;对中间退火的铝合金板进行冷轧变形的轧制速度为1m/min;轧制压下量为75%~87%;中间退火的铝合金板的厚度为6~10mm,冷轧变形的铝合金板的厚度为0.8~1.5mm。
S103,对冷轧变形的铝合金板进行固溶热处理,得到T4态板材。
其中,上述S103中对冷轧变形的铝合金板进行固溶热处理的固溶温度为540℃~550℃,保温3~10min后水冷淬火,得到T4态板材;固溶热处理的升温速率为5~10℃/s;固溶热处理的降温速率为70~2000℃/s。
本实施例的方法适用于6xxx系铝合金,尤其适用于6016铝合金,所述铝合金优选包括以下质量分数的组分:Mg:03~0.7%,Si:0.5~1.5%,Cu≤0.20%,Zn:≤0.25%,Fe≤0.50%,Mn≤0.20%,Ti≤0.15%,Cr≤0.1%,余量为铝。
下面结合实际实验数据进一步说明本实施例方法的功效:
实施例一:
将厚度为6mm的6014铝合金热轧板在箱式电阻炉中,以20℃/h的升温速率升温至350℃,对铝合金进行加热,到温后保温2h;然后随炉冷却以5℃/s的速率降温,降温至室温,得到中间退火后的铝合金,随后沿原始热轧板轧向开始进行交叉冷轧,轧制速率为1m/min,冷轧最终厚度为1.0mm。将冷轧板进行固溶热处理,固溶温度为550℃,保温3min后水冷淬火,得到T4态板材。
本实施例按照《汽车用铝合金板材》国家标准和GB/T 15825.7-1995,采用压边力为2000~2500KN,试验速度0.3mm/s,每种材料进行3次以上有效重复试验对本实施例中得到的铝合金板材的凸耳率进行了检测,测得其凸耳率为2.5%,各向异性较好,能够应用于汽车行业。
实施例二:
将厚度7mm的6016铝合金热轧板在箱式电阻炉中,以20℃/h的升温速率升温至420℃,对铝合金进行加热,到温后保温2h;然后随炉冷却以5℃/s的速率降温,降温至室温,得到中间退火后的铝合金,随后沿原始热轧板轧向开始进行交叉冷轧,轧制速率为1m/min,冷轧最终厚度为1.2mm。将冷轧板进行固溶热处理,固溶温度为550℃,保温5min后水冷淬火,得到T4态板材。
本实施例按照《汽车用铝合金板材》国家标准和GB/T 15825.7-1995,采用压边力为2000~2500KN,试验速度0.3mm/s,每种材料进行3次以上有效重复试验对本实施例中得到的铝合金板材的凸耳率进行了检测,测得其凸耳率为2.96%,具有良好的塑性各向异性,能够应用于汽车行业。
比较例一:
将厚度为6mm的6016铝合金热轧板未经过中间退火后,沿原始热轧板轧向一直进行冷轧,轧制速率为1m/min,冷轧最终厚度为1.0mm。将冷轧板进行固溶热处理,固溶温度为550℃,保温5min后水冷淬火,得到T4态板材。
本实施例按照《汽车用铝合金板材》国家标准和GB/T 15825.7-1995,采用压边力为2000~2500KN,试验速度0.3mm/s,每种材料进行3次以上有效重复试验对本实施例中得到的铝合金板材的凸耳率进行了检测,测得其凸耳率为6.1%,制耳峰高与峰谷明显,表明其塑性各向异性较差,不利于汽车车身板的冲压制备。
比较例二:
将厚度为7mm的6016铝合金热轧板在箱式电阻炉中,以20℃/h的升温速率升温至420℃,对铝合金进行加热,到温后保温2h;然后随炉冷却以5℃/s的速率降温,降温至室温,得到中间退火后的铝合金,随后沿原始热轧板横向开始一直进行冷轧,轧制速率为1m/min,冷轧最终厚度为1.2mm。将冷轧板进行固溶热处理,固溶温度为550℃,保温5min后水冷淬火,得到T4态板材。
本实施例按照《汽车用铝合金板材》国家标准和GB/T 15825.7-1995,采用压边力为2000~2500KN,试验速度0.3mm/s,每种材料进行3次以上有效重复试验对本实施例中得到的铝合金板材的凸耳率进行了检测,测得其凸耳率为8.2%,制耳峰高与峰谷明显,表明其塑性各向异性较差,不利于汽车车身板的冲压制备。
综上,本发明采用热轧板直接中间退火的方式,改变了热轧后铝合金的组织形貌及织构特征,并通过交叉轧制工艺保留一定的再结晶立方织构及黄铜组分的轧制织构,经固溶热处理后,铝合金板晶粒细小均匀分布,无明显织构特征,从而降低了铝合金板冲压过程的制耳率,达到明显改善铝合金板塑性各向异性的作用。实验结果表明,通过本发明中的中间退火结合交叉轧制工艺制得的铝合板材在制耳后,制耳率明显下降,成形性优异,能够作为汽车车身使用。
此外,需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
还需说明的是,以上所述是本发明优选实施方式,应当指出,尽管已描述了本发明优选实施例,但对于本技术领域的普通技术人员来说,一旦得知了本发明的基本创造性概念,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.一种改善汽车车身用铝合金板材各向异性的方法,其特征在于,包括:
步骤一,对热轧后的铝合金板进行中间退火,得到中间退火的铝合金板;
步骤二,采用交叉轧制工艺,对所述中间退火的铝合金板进行冷轧变形,得到冷轧变形的铝合金板;
步骤三,对所述冷轧变形的铝合金板进行固溶热处理,得到T4态板材。
2.如权利要求1所述的改善汽车车身用铝合金板材各向异性的方法,其特征在于,步骤一中对热轧后的铝合金板进行中间退火时,中间退火的温度为350~450℃;中间退火的时间为1~3h。
3.如权利要求2所述的改善汽车车身用铝合金板材各向异性的方法,其特征在于,步骤一中对热轧后的铝合金板进行中间退火时,中间退火的升温速率为20~30℃/h;中间退火的冷却速率为5℃/s。
4.如权利要求3所述的改善汽车车身用铝合金板材各向异性的方法,其特征在于,步骤一中对热轧后的铝合金板进行中间退火时,中间退火的冷却方法包括随炉冷和/或空冷。
5.如权利要求1所述的改善汽车车身用铝合金板材各向异性的方法,其特征在于,步骤二中的交叉轧制工艺为初始沿原始热轧板轧向,每轧完一道次后换向的交叉轧制工艺。
6.如权利要求5所述的改善汽车车身用铝合金板材各向异性的方法,其特征在于,步骤二中采用交叉轧制工艺,对所述中间退火的铝合金板进行冷轧变形时,轧制过程中每一道次的轧制速度一致,且应变量相同。
7.如权利要求6所述的改善汽车车身用铝合金板材各向异性的方法,其特征在于,步骤二中采用交叉轧制工艺,对所述中间退火的铝合金板进行冷轧变形的轧制速度为1m/min。
8.如权利要求1所述的改善汽车车身用铝合金板材各向异性的方法,其特征在于,步骤二中采用交叉轧制工艺,对所述中间退火的铝合金板进行冷轧变形的轧制压下量为75%~87%。
9.如权利要求1所述的改善汽车车身用铝合金板材各向异性的方法,其特征在于,步骤三中对所述冷轧变形的铝合金板进行固溶热处理的固溶温度为540℃~550℃,保温3~10min后水冷淬火,得到T4态板材。
10.如权利要求9所述的改善汽车车身用铝合金板材各向异性的方法,其特征在于,步骤三中对所述冷轧变形的铝合金板进行固溶热处理时,固溶热处理的升温速率为5~10℃/s;固溶热处理的降温速率为70~2000℃/s。
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