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      汽車鋁板沖壓成形工藝與預時效處理工藝

      2022-02-25 09:19:21

      眾多金屬材料中,鋁合金板因質量輕、強度高等優勢成為了汽車減重材料的重要候選之一。鋁合金與鋼材相比,在延伸率、塑性比以及常溫成形性能方面都存在差距,其沖壓成形充滿挑戰:① 成形極限低于鋼材,容易導致加工過程中鋁合金應變集中區出現破裂;② 鋁合金的彈性模量比極低,這樣一旦在接受沖壓的零部件出模后就會出現較明顯的回彈,抗性減低。因此,開展鋁合金板沖壓成形性能的研究十分必要。

      鋁合金板件廣泛應用在追求輕量化改造的汽車車身,該類板件表現出優異烤漆硬化性能。鋁合金在接受固溶處理并經自然時效后并未取得良好的板材烤漆硬化性能,說明該材質板件必須在接受固溶處理后,及時有效地完成預時效處理,才能在后期的人工時效操作中實現超高烘烤硬化性能。


      汽車鋁板


      對于鋁合金的固溶處理,主要應注意保持鋁合金科學固溶溫度保持在500 ~ 600℃,經過半小時的保溫處理后進行水淬。固溶處理結束后,鋁合金板件的試樣硬度將會出現明顯的變化,通過試驗可知固溶處理時長越久,試樣的硬度越是提升。

      不少工程實踐表明,鋁合金在人工時效下的烘烤硬化性能表現因自然時效的存在而變得不夠穩定和明確。究其原因或許是自然時效下的原子團未在高溫溶解,由于室溫下的原子團類似于初始合金成分,使得時效析出相順序有所變化,降低了固溶態的能量,抑制了原子遷移。

      合金硬度與預時效時長關聯緊密,后者數值越大,前者的增長越快。為確保汽車鋁合金板的沖壓塑性不會收沖壓前硬度提升的影響,則應選擇在滿足要求的預時效狀態范圍內。

      預時效處理必然會對鋁合金材質板件的微觀結構造成影響,人工時效處理后鋁合金板材會快速析出分布均勻的兩相,板材的烘烤硬化時效為180℃,半小時,因而處于欠時效狀況。

      合金的人工時效將隨著預時效的處理結束變得更強,快速響應析相與均勻化需求激勵。在預時效處理的DSC 測試中,可從DSC 曲線中讀出其中的吸熱與放熱峰的存在,并從某些溫度測定的異態來看,人工時效與預時效之間,后者可確切影響到前者,并會提升人工時效析相及均勻化速度,提高板件的烤漆硬化效果。

      汽車鋁合金板在變形溫度達到350℃后,成形質量較高,未出現破損,板材減薄率處于安全區間。文中通過有限元模擬與物理試驗分析,開展了鋁合金的溫熱沖壓成形研究,并在后期研究預時效處理工藝中,證實鋁合金板經合理參數的預時效處理后可提升合金烘烤硬化效果。

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