一种超硬铝合金7075耐蚀汽车B柱零件冷冲压成形方法

一种超硬铝合金7075耐蚀汽车b柱零件冷冲压成形方法
技术领域
1.本发明属于汽车零部件加工技术领域，具体涉及一种超硬铝合金7075耐蚀汽车b柱零件冷冲压成形方法。


背景技术：

2.全球节能减排的标准不断提高，节能减排压力愈发凸显。汽车制造工业中，汽车轻量化是最容易实现、潜力相对较大的方式，也是汽车未来发展的大势所趋。汽车轻量化的有效途径有结构轻量化、工艺轻量化、材料轻量化三个方面，其中材料轻量化是当前实现轻量化最主要的研究与发展方向，为当前轻量化的核心，结构轻量化与工艺轻量化起辅助作用。铝合金由于比强度大、耐磨性好、耐蚀性强及回收利用率高等优点，在当前各类轻质材料中最为主流，仅次于钢材的用量。
3.超硬铝合金7075属于al-zn-mg-cu系可热处理强化多元时效合金，是商用最强力铝合金之一，具有密度小、比强度高、韧性好及成本较低等一系列优点，广泛用于航天、航空和交通运输领域，相较5000系、6000系铝合金及高强钢有更显著的轻量化效果。然而，超硬铝合金7075峰值时效（t6）状态下强度最高，但是室温成形能力低且对应力腐蚀很敏感，成形后回弹量很大，给超硬铝合金7075-t6板材冲压成形大规模应用带来很大的挑战。双级时效可以显著提高超硬铝合金7075的抗应力腐蚀性能，却使其抗拉强度和屈服强度大幅度下降，在预时效之后进行短时高温回归，然后再次进行时效，这种三级时效称为回归再时效，能使晶界上连续网状分布的析出相转化为断续析出物，既保持了材料强度性能，又显著改善了超硬铝合金7075的抗应力腐蚀性能。中国发明cn102216484a公开了一种铝合金薄板构件的成形方法，中国发明cn102712985a公开了成形复杂形状部件的方法，中国发明cn109433924a公开了一种实现模内快速成形和淬火的模具，均属于成形-淬火复合成形技术。热成形技术虽然能提高铝合金复杂零件的成品率，但超硬铝合金7075对冷却速度敏感，模内淬火冷却速率控制要求较高。超硬铝合金7075-t6中的析出物在温成形温度范围内受到影响，导致材料强度降低，后续工艺难以恢复。同时，刀具和板材之间的润滑条件在高温下变差，成形零件的表面质量较差。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提供一种超硬铝合金7075耐蚀汽车b柱零件冷冲压成形方法，该方法将超硬铝合金7075-t6板材预先进行双级固溶处理，随后在室温冷水中淬火，形成过饱和固溶体w态，然后进行冷冲压成形，最后再通过预时效加烘烤时效，以提高零件的力学性能和耐蚀性能。
5.一种超硬铝合金7075耐蚀汽车b柱零件冷冲压成形方法的目的通过如下技术方案来实现，包括以下步骤：步骤一，采用商业成形软件dynaform对汽车b柱零件进行毛坯尺寸反求，计算出毛坯形状尺寸，并通过模具完成下料；
步骤二，对步骤一所得的坯料进行双级固溶处理。先将固溶加热炉设定为初级固溶温度，待温度恒定后，把坯料插入固溶加热炉内加热，待坯料温度达到初级固溶温度后保温一定时间，然后将固溶加热炉的温度升高到二级固溶温度，保温一定时间，完成固溶处理；步骤三，将步骤二固溶处理后的坯料从固溶加热炉取出，迅速浸入冷水中淬火，待冷却至室温后得到过饱和固溶体即w态坯料；步骤四，将步骤三所得的w态坯料放入冷拉深切边复合模具完成汽车b柱零件拉深成形和切边，制得汽车b柱零件；步骤五，从步骤四中的拉深切边复合模具中取出汽车b柱零件，放入另一时效加热炉进行预时效，取出后室温冷却，得到预时效的汽车b柱零件；步骤六，将步骤五所得的预时效汽车b柱零件完成车身焊装，车身油漆后随车身进入烘烤房烘烤。
6.优选地，步骤二所述的双级固溶处理，初级固溶温度为460℃，保温60min；二级固溶温度为480℃，保温30 min。
7.优选地，步骤三所述的浸入冷水这一过程用时不超过10秒。
8.优选地，步骤四所述的汽车b柱零件拉深成形过程中凸模下行速度为14毫米/秒。
9.优选地，步骤五所述的预时效温度为120℃，保温60 min，在这一条件下过饱和固溶体主要析出相是gp区和半共格亚稳相η
´
，且在晶界η
´
相呈网状连续分布。
10.进一步地，步骤六所述的车身油漆烘烤温度为180℃，时间为30 min。
11.进一步地，步骤六所述的汽车b柱零件焊装后随车身经过180℃烘烤30min后，晶内析出相尺寸有所长大，开始析出短棒状析出相（η
´
相），以获得较高的强度；同时，晶界析出相开始长大，并呈现长条状的不连续分布，溶断了晶界的网状析出相，有效提升了耐蚀性。
12.步骤六所述汽车b柱零件随车身经过180℃烘烤30min后，b柱零件抗拉强度达到559 mpa，相较峰值时效t6条件抗拉强度565mpa仅损失了1.06%；导电率却从31.07%iacs 上升为42.37%iacs，相较双级时效t73条件下40%iacs 略有提高。
13.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：（1）本发明通过双级固溶处理获得w态铝合金坯料，随后冷冲压成形制得汽车b柱零件，相较热冲压成形和热冲压淬火一体化成形方法，冷成形克服了热冲压模具成本高、生产效率低、表面氧化严重及冷却速率控制难等问题。
14.（2）本发明属于冷成形工艺，相比热成形工艺对成型设备要求低。由于铝合金的固溶温度与其淬火敏感区间仅相差几十摄氏度，所以热成形温度区间相对较窄。铝合金的热传导率大，散热速度快，材料的温度容易变化，因此，热成形过程中，固溶后铝合金板材的转移和成形需要在很短时间内完成，这就对成形设备提出了更高要求。
15.（3）本发明采用双级固溶处理，比单级固溶处理可获得更高程度的过饱和固溶体，为后续时效处理做好组织准备。
16.（4）本发明对冷冲压成形后的零件综合油漆烘烤时效进行双级时效处理，在维持较高的强度前提下，提升了零件耐蚀性能，同时结合油漆烘烤工艺，提高了生产效率。
附图说明
17.图1为本发明的超硬铝合金7075汽车b柱零件冷冲压成形工艺流程图。
18.图2为本发明的超硬铝合金7075汽车b柱零件冷冲压成形工艺方案。
19.附图标记说明1—开卷，2—落料，3—固溶处理，4—冷水淬火，5—冷冲压成形，6—预时效，7—车身焊装，8—油漆烘烤。
具体实施方式
20.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。特别指出的是，在本发明构思的前提下做出若干变形和改进，均属于本发明的保护范围。
21.本发明属于汽车零部件加工技术领域，具体说是峰值时效高强铝合金经过固溶处理后形成过饱和固溶体，采用冷冲压工艺成形，再经过预时效和油漆烘烤时效获得高强度且耐蚀性强的汽车b柱零件的方法。
22.本实施例中，所述汽车b柱零件初始材料为超硬铝合金7075-t6板材，厚度为2mm；所述固溶加热炉和时效加热炉温度设定范围为0-1000℃，温度测量精度《1%，适用于大多数金属材料加热。
23.本实施例提供一种超硬铝合金7075耐蚀汽车b柱零件冷冲压成形方法，所述方法的工艺流程图如图1所示，主要包括开卷1、落料2、固溶处理3、冷水淬火4、冷冲压成形5、预时效6、车身焊装7和油漆烘烤8；冷冲压成形工艺方案如图2所示，室温rt下原始t6态材料析出相主要为gp区和半共格亚稳相η
´
（a点状态），经过固溶处理并水冷淬火后形成w态，析出相几乎全部溶解到基体内（b点状态），最后经历双级失效后晶内析出细小的gp区和半共格亚稳相η
´
，晶界上连续网状分布的析出相转化为断续析出物（c点状态）。
24.本实施方式通过以下步骤实现：步骤一，采用商业成形软件dynaform对汽车b柱零件进行毛坯尺寸反求，计算出毛坯形状尺寸，并通过模具完成下料；步骤二，对步骤一所得的坯料进行双级固溶处理。先将固溶加热炉设定为初级固溶温度460℃，待温度恒定后，把坯料插入固溶加热炉内加热，待坯料温度达到初级固溶温度后保温60分钟，然后将固溶加热炉升高到二级固溶温度480℃，保温30分钟，完成固溶处理；步骤三，将步骤二固溶处理后的坯料从固溶加热炉取出，迅速浸入室温冷水中，这一过程不超过10秒，待冷却至室温后得到过饱和固溶体即w态坯料；步骤四，将步骤三所得的w态坯料放入冷拉深切边复合模具完成汽车b柱零件拉深成形和切边，拉深成形过程中凸模下行速度为14毫米/秒，得到汽车b柱零件；步骤五，从步骤四所述的拉深切边复合模具中取出汽车b柱零件，放入另一时效加热炉进行预时效，预时效温度为120℃，保温60分钟，随后取出室温冷却，得到预时效的汽车b柱零件；步骤六，将步骤五所得的预时效汽车b柱零件焊装成车身，车身油漆后进入烘烤房烘烤，油漆烘烤温度为180℃，时间为30分钟。
25.本发明适用范围广，工艺简单易操作，能成形复杂零件，成本低、生产效率高，且成形零件强度性能和耐蚀性能大幅度提升。
26.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。