專利名稱：鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈑金件的成形方法。
背景技術(shù)：
2000系、6000系等鋁合金可以通過熱處理方法(如固溶、時(shí)效)提高其強(qiáng)度。對于此類鋁合金板材零件，目前多采用先在常溫狀態(tài)下完成零件的成形，然后將零件從模具中取出進(jìn)行固溶及時(shí)效處理。但是，固溶、時(shí)效時(shí)需要對板材零件進(jìn)行加熱，在此過程中由于不均勻熱脹冷縮及熱應(yīng)力、內(nèi)應(yīng)力的影響，零件的形狀尺寸容易發(fā)生變化，對于形狀復(fù)雜、尺寸較大的零件更是如此。對于不可通過熱處理強(qiáng)化的鋁合金材料，也常采用在加熱狀態(tài)下進(jìn)行成形以提高材料的成形性能，從而實(shí)現(xiàn)變形量大、形狀復(fù)雜零件的成形?，F(xiàn)在常用的鈑金件熱態(tài)成形方法(如超塑性成形)，所采用的上模具和下模具及壓邊圈等都處于熱態(tài)。在成形結(jié)束時(shí)，如果將零件從模具中直接取出進(jìn)行冷卻，則會產(chǎn)生明顯的形狀、尺寸變化。為了保證在取出過程中零件具有足夠的強(qiáng)度和剛度，需要等上下模具及零件都冷卻到一定溫度后再取出零件。而在進(jìn)行下一個(gè)零件成形前，又需要將上下模具加熱到需要的溫度。在整個(gè)成形過程中，模具冷卻及再次加熱往往占用了絕大部分時(shí)間，導(dǎo)致成形效率很低。目前，還有一種鋁合金鈑金件的熱態(tài)成形方法，所使用的上模具和下模具都為冷態(tài)。將經(jīng)過預(yù)熱的板坯快速放置到上下模具之間并在很短時(shí)間內(nèi)完成成形。在零件成形后，直接向閉合的上下模具中通入冷卻水來實(shí)現(xiàn)模具及零件的冷卻。由于熱態(tài)的板坯與冷態(tài)的上下模具接觸后其溫度將很快下降，為了保證板坯在成形過程中還保持足夠的溫度(以使其具有良好的成形性能)，要求成形過程必須在幾秒鐘內(nèi)完成，這對成形設(shè)備提出了很高的要求。此外，由于整個(gè)成形過程中，對預(yù)熱后板坯的溫度無法再進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，當(dāng)與上下模具接觸一段時(shí)間后，板坯上的溫度分布可能并不利于零件的順利成形，從而易引起局部起皺和破裂等成形缺陷。因此，該方法很難用于復(fù)雜形狀鈑金件的成形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的鋁合金鈑金件的熱態(tài)成形方法成形效率低、易引起局部起皺和破裂的技術(shù)問題，而提供鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法。本發(fā)明的鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法包括以下步驟一、將下模具加熱至200 900°C ；二、將鋁合金板坯放置到下模具上，使鋁合金板坯被加熱到它的變形溫度；三、將上模具和壓邊圈在2 10秒內(nèi)與下模具合模，將鋁合金板坯壓成鋁合金鈑金件；四、將鋁合金鈑金件、上模具和壓邊圈一起上移，使它們與下模具脫開；五、將上模具和壓邊圈降溫至20 150°C并保持2 10秒，然后將鋁合金鈑金件取下，完成鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形。
本發(fā)明采用上模具為冷態(tài)、下模具為熱態(tài)的冷熱復(fù)合模具進(jìn)行鋁合金板坯的成形，可以實(shí)現(xiàn)板坯在加熱狀態(tài)下成形，在冷卻過程中鈑金件仍與上模具及壓邊圈連接在一起。本發(fā)明的有益效果是(1)成形時(shí)，板坯的溫度主要受到下模具的影響，容易實(shí)現(xiàn)對板材實(shí)際成形溫度的精確控制，避免了采用冷態(tài)模具快速成形時(shí)板材溫度無法準(zhǔn)確控制的問題；(2)冷卻時(shí)，鈑金件受到上模具及壓邊圈的約束，可以避免鈑金件在冷卻過程中出現(xiàn)形狀、尺寸變化，通過一次成形可直接獲得形狀、尺寸精度滿足要求的零件；(3)成形后，只需要對上模具及壓邊圈進(jìn)行快速冷卻，下模具一直處于加熱狀態(tài)，避免了對下模具的反復(fù)降溫和加熱，大大縮短了成形時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率；(4)在成形及冷卻過程中，上模具及壓邊圈的溫度較低，模具的形狀、尺寸基本保持穩(wěn)定，因此可以獲得形狀、尺寸精度高的最終零件。 本發(fā)明的采用冷熱復(fù)合模進(jìn)行鋁合金鈑金件成形并進(jìn)行模內(nèi)冷卻或淬火處理的方法適于制備招合金鈑金件。


圖I為具體實(shí)施方式
一鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法的步驟二的示意圖；其中I為下模具，2為上模具，3為鋁合金板坯，4為壓邊圈；圖2為具體實(shí)施方式
一鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法的步驟三的示意圖；其中I為下模具，2為上模具，4為壓邊圈，5為鋁合金鈑金件；圖3為具體實(shí)施方式
一鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法的步驟四的示意圖；其中I為下模具，2為上模具，4為壓邊圈，5為鋁合金鈑金件；圖4是具體實(shí)施方式
三的鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法的步驟二的示意圖；其中I為下模具，2為上模具，3為鋁合金板坯，4為壓邊圈；6為加熱棒，8為上模具冷卻孔，9壓邊圈冷卻孔；圖5是具體實(shí)施方式
四的鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法的步驟二的示意圖；其中I為下模具，2為上模具，3為鋁合金板坯，4為壓邊圈；7為加熱板，8為上模具冷卻孔，9為壓邊圈冷卻孔；圖6是具體實(shí)施方式
七的鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法的步驟二的示意圖；其中I為下模具，2為上模具，3為鋁合金板坯，4為壓邊圈；8為上模具冷卻孔，9為壓邊圈冷卻孔；10為浮動托板；11為彈黃；圖7是具體實(shí)施方式
七的鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法的步驟三的示意圖；其中I為下模具，2為上模具，5為鋁合金鈑金件，4為壓邊圈；8為上模具冷卻孔，9為壓邊圈冷卻孔；10為浮動托板；11為彈黃；圖8是具體實(shí)施方式
七的鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法的步驟四的示意圖；其中I為下模具，2為上模具，5為鋁合金鈑金件，4為壓邊圈；8為上模具冷卻孔，9為壓邊圈冷卻孔；10為浮動托板；11為彈黃；圖9是具體實(shí)施方式
八的鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法的步驟二的示意圖；其中I為下模具，2為上模具，3為鋁合金板坯，4為壓邊圈；8為上模具冷卻孔，9為壓邊圈冷卻孔；10為浮動托板；11為彈簧，12為加熱元件。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一(參見附圖1、2和3)本實(shí)施方式的鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法按以下步驟進(jìn)行一、將下模具I加熱至200 900°C ；
二、將鋁合金板坯3放置到下模具I上，使鋁合金板坯3被加熱到它的變形溫度；三、將上模具2和壓邊圈4在2 10秒內(nèi)與下模具I合模，將鋁合金板坯3壓成招合金飯金件5 ；四、將鋁合金鈑金件5、上模具2和壓邊圈4 一起上移，使它們與下模具I脫開；五、將上模具2和壓邊圈4降溫至20 150°C并保持2 10秒，然后將鋁合金鈑金件5取下，完成鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形。
具體實(shí)施方式
二 (參見附圖1、2和3)本實(shí)施方式的鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法按以下步驟進(jìn)行一、將鋁合金板坯3進(jìn)行固溶處理；將下模具I加熱至200 900°C ；二、將步驟一處理后的鋁合金板坯3放置到下模具I上，使鋁合金板坯3被加熱到它的變形溫度；三、將上模具2和壓邊圈4在2 10秒內(nèi)與下模具I合模，將鋁合金板坯3壓成招合金飯金件5 ；四、將鋁合金鈑金件5、上模具2和壓邊圈4 一起上移，使它們與下模具I脫開；五、將上模具2和壓邊圈4降溫至20 150°C并保持2 10秒，然后將鋁合金鈑金件5取下；將鋁合金鈑金件5進(jìn)行人工時(shí)效處理，完成鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形。本實(shí)施方式先將待成形的鋁合金板坯3進(jìn)行固溶處理，并對成形后的鋁合金鈑金件5進(jìn)行人工時(shí)效處理，以提高鋁合金鈑金件5的強(qiáng)度。
具體實(shí)施方式
三(參見圖4)本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是步驟一中下模具I的加熱方式是，采用內(nèi)置于下模具I中的加熱棒6進(jìn)行加熱，其它與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四(參見圖5)本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是步驟一中下模具I的加熱方式是，采用外置于下模具I周圍的加熱板7進(jìn)行加熱，其它與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
五(參見圖4、圖5)本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至四之一不同的是步驟五中上模具2和壓邊圈4的降溫方法是采用向上模具2中的冷卻孔8和壓邊圈4的冷卻孔9中通入冷卻水或液氮等使其溫度以30 100°C /秒的速度降低。其它與具體實(shí)施方式
一至四之一相同。
具體實(shí)施方式
六(參見圖1、2和3)本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟二用以下操作代替將鋁合金板坯3先預(yù)熱至150 350°C，然后放置到下模具I上，使鋁合金板坯3被加熱到它的變形溫度。其它與具體實(shí)施方式
一相同。本實(shí)施方式將鋁合金板坯3預(yù)熱，可以縮短鋁合金板坯3在下模具I上的加熱時(shí)間。
具體實(shí)施方式
七(參見圖6、7、8)本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是在下模具I的模腔內(nèi)設(shè)置有浮動托板10和彈簧11，浮動托板10底部用彈簧11支撐并與模腔連接。其它與具體實(shí)施方式
一或二相同。本實(shí)施方式當(dāng)下模具I被加熱時(shí)，浮動托板10也將被一起加熱。當(dāng)上模具2與壓邊圈4向下運(yùn)動時(shí)，浮動托板10將隨著鋁合金板坯2 —起下移；當(dāng)上模具2上移時(shí)，浮動托板10將隨著成形后鋁合金鈑金件5 —起上移直至鋁合金鈑金件5脫離下模腔。采用該實(shí)施方式，處于熱態(tài)的浮動托板10將與待成形鋁合金板坯3直接接觸，其將與下模具I 一起對鋁合金板坯3進(jìn)行加熱，提高了加熱效率，并可防止上模具2與鋁合金板坯3接觸后使鋁合金板坯3溫度快速降低，影響其成形性能。此外，在成形過程及成形后開模過程中，浮動托板10將對鋁合金鈑金件5施加一定的壓力，可以防止鋁合金鈑金件5的局部開裂等缺陷。
具體實(shí)施方式
八(參見圖9)本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
七不同的是在浮動托板10上設(shè)置有獨(dú)立的加熱元件12。其它與具體實(shí)施方式
一或二相同。浮動托板10的溫度可以通過加熱元件12獨(dú)立控制。采用該實(shí)施方式，可以在浮動托板10上實(shí)現(xiàn)不同的溫度分布。當(dāng)其與待成形鋁合金板坯3接觸時(shí)，將在鋁合金板坯3上形成相應(yīng)的溫度場，從而為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀零件的成形提供了可能。用以下試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果試驗(yàn)一(參見附圖1、2和3)本實(shí)施方式的5A06鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法按以下步驟進(jìn)行一、將下模具I加熱至550°C ；二、將鋁合金板坯3放置到下模具I上，使鋁合金板坯3被加熱到它的變形溫度450 0C ；三、將上模具2和壓邊圈4在5秒內(nèi)與下模具I合模，將鋁合金板坯3壓成鋁合金鈑金件5 ；四、將鋁合金鈑金件5、上模具2和壓邊圈4 一起上移，使它們與下模具I脫開；五、將上模具2和壓邊圈4降溫至75°C并保持5秒，然后將鋁合金鈑金件5取下，完成招合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形。成形后，鋁合金鈑金件5的溫度不超過50°C，形狀、尺寸穩(wěn)定，抗拉強(qiáng)度為成形前初始坯料的95%。試驗(yàn)二 (參見附圖1、2和3)本實(shí)施方式的6061鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法按以下步驟進(jìn)行一、將鋁合金板坯3進(jìn)行固溶處理；將下模具I加熱至600°C ；二、將經(jīng)過步驟一處理的鋁合金板坯3放置到下模具I上，使鋁合金板坯3被加熱到它的變形溫度475°C ；三、將上模具2和壓邊圈4在5秒內(nèi)與下模具I合模，將鋁合金板坯3壓成鋁合金鈑金件5 ；四、將鋁合金鈑金件5、上模具2和壓邊圈4 一起上移，使它們與下模具I脫開；
五、將上模具2和壓邊圈4降溫至100°C并保持10秒，然后將鋁合金鈑金件5取下，將鋁合金鈑金件5進(jìn)行人工時(shí)效處理，完成鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形。鋁合金鈑金件5取下時(shí)的溫度不超過75°C，形狀、尺寸穩(wěn)定。人工時(shí)效處理后，抗拉強(qiáng)度為成形前初始坯料的120%。
試驗(yàn)三(參見附圖6、7和8)本實(shí)施方式的7075鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法按以下步驟進(jìn)行一、下模具I的模腔內(nèi)設(shè)置有浮動托板10和彈簧11，浮動托板10底部用彈簧11支撐并與模腔連接；將下模具I和浮動托板10加熱至650°C ；二、將鋁合金板坯3先預(yù)熱至300°C，然后放置到下模具I上，使鋁合金板坯3被加熱到它的變形溫度500°C ；三、將上模具2和壓邊圈4在5秒內(nèi)與下模具I合模，浮動托板10將隨著鋁合金板坯2 —起下移，將鋁合金板坯3壓成鋁合金鈑金件5 ；
四、將鋁合金鈑金件5、上模具2和壓邊圈4 一起上移，使它們與下模具I脫開；五、將上模具2和壓邊圈4降溫至100°C并保持10秒，然后將鋁合金鈑金件5取下，完成鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形。成形后，鋁合金鈑金件5的溫度不超過75°C，形狀、尺寸穩(wěn)定，抗拉強(qiáng)度為成形前初始坯料的96%。
權(quán)利要求
1.鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法，其特征在于鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法包括以下步驟 一、將下模具(I)加熱至200 900°C； 二、將鋁合金板坯(3)放置到下模具(I)上，使鋁合金板坯(3)被加熱到它的變形溫度； 三、將上模具⑵和壓邊圈⑷在2 10秒內(nèi)與下模具I合模，將鋁合金板坯(3)壓成招合金鈑金件(5)； 四、將鋁合金鈑金件(5)、上模具(2)和壓邊圈(4)一起上移，使它們與下模具(I)脫開； 五、將上模具(2)和壓邊圈(4)降溫至20 150°C并保持2 10秒，然后將鋁合金鈑金件(5)取下，完成鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法，其特征在于鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法還包括以下步驟在步驟二之前，將鋁合金板坯(3)進(jìn)行固溶處理；在步驟五之后將鋁合金鈑金件(5)進(jìn)行人工時(shí)效處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法，其特征在于步驟一中下模具(I)的加熱方式是，采用內(nèi)置于下模具(I)中的加熱棒(6)進(jìn)行加熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法，其特征在于步驟一中下模具(I)的加熱方式是，采用外置于下模具(I)周圍的加熱板(7)進(jìn)行加熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法，其特征在于步驟五中上模具⑵和壓邊圈⑷的降溫方法是采用向上模具⑵中的冷卻孔⑶和壓邊圈(4)中的冷卻孔(9)中通入冷卻水或液氮等使其溫度以30 100°C /秒的速度降低。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法，其特征在于步驟二用以下操作代替將鋁合金板坯(3)先預(yù)熱至150 350°C，然后放置到下模具(I)上，使鋁合金板坯(3)被加熱到它的變形溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法，其特征在于在下模具(I)的模腔內(nèi)設(shè)置有浮動托板(10)和彈簧(11)，浮動托板(10)底部用彈簧(11)支撐并與模腔連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法，其特征在于在浮動托板(10)上設(shè)置有獨(dú)立的加熱元件(12)。
全文摘要
鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法，本發(fā)明涉及鈑金件的成形方法。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的鋁合金鈑金件的熱態(tài)成形方法成形效率低、易引起局部起皺和破裂的技術(shù)問題，而提供鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形方法。方法包括以下步驟一、將下模具加熱至200～900℃；二、將鋁合金板坯放置到下模具上，使鋁合金板坯被加熱到它的變形溫度；三、合模，將鋁合金板坯壓成鋁合金鈑金件；四、將鋁合金鈑金件、上模具和壓邊圈與下模具脫開；五、將上模具和壓邊圈降溫并保持一定的時(shí)間，然后取下鋁合金鈑金件，完成鋁合金鈑金件冷熱復(fù)合模成形。本發(fā)明采用上模具為冷態(tài)、下模具為熱態(tài)的冷熱復(fù)合模具進(jìn)行鋁合金板坯的成形。適于制備鋁合金鈑金件。
文檔編號B21D37/16GK102615201SQ201210124230
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者何祝斌, 凡曉波, 苑世劍 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)