專利名稱：用于鋁鎂合金構(gòu)件的溫?zé)崾經(jīng)_壓成形法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用溫?zé)崾經(jīng)_壓成形法(emboutissage àtiède)——即在一介于150至350℃之間的溫度中——制造深度變形的鋁合金、尤其是鋁-鎂型合金(按照標(biāo)準(zhǔn)EN 573-3的5000系列)構(gòu)件，所述構(gòu)件特別應(yīng)用在機(jī)動(dòng)車制造工業(yè)中。
背景技術(shù)：
公知在150℃以上，鋁合金的斷裂極限伸長增加，所述效應(yīng)由于變形速率緩慢而更為明顯。與超塑成形——它在高于450℃的溫度中施行并且要求合金具有一特殊的超細(xì)顆粒式微結(jié)構(gòu)——相反，在一介于150至350℃之間的溫度下的溫成形可以增加常規(guī)合金的延性，尤其是5000系列的合金的延性。
最先在機(jī)動(dòng)車制造工業(yè)中的鋁合金溫?zé)崾經(jīng)_壓成形試驗(yàn)于20世紀(jì)70年代在美國實(shí)施，其目的在于用鋁代替板材而無需改變工藝設(shè)備。克萊斯勒公司在1976年提交的美國專利US 4090889中公布了一種在一介于100至315℃之間的溫度下沖壓成形各種合金其中包括合金5252-H25的機(jī)動(dòng)車構(gòu)件的方法。對(duì)外覆有一石墨基潤滑劑的毛坯加熱優(yōu)選紅外線法。但至此后并沒有實(shí)施任何工業(yè)應(yīng)用，很可能由于缺乏對(duì)所述方法的熱控制，以及由于很難獲得和常規(guī)冷沖壓成形法速度相近的生產(chǎn)速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于彌補(bǔ)所述缺陷，并且能夠溫?zé)崾經(jīng)_壓成形用于機(jī)動(dòng)車的鋁合金尤其是鋁-鎂合金構(gòu)件，而且具有一滿足機(jī)動(dòng)車工業(yè)要求的生產(chǎn)力，或者為能夠獲得冷成形法無法制造的構(gòu)件，或者為尤其通過減少?zèng)_壓工步或通過使用更經(jīng)濟(jì)的、但在冷沖壓時(shí)幾乎不變形的合金而方便其實(shí)施。
本發(fā)明的目的在于提出一制造沖壓鋁合金構(gòu)件的方法，所述方法包括以下步驟
—制造一厚度介于0.5至5毫米之間的合金帶材，其組成為(重量百分比)Mg1-6，Mn＜1.2，Cu＜1，Zn＜1，Si＜3，F(xiàn)e＜2，Cr＜0.4，Zr＜0.3，其它組分各＜0.1且其總和＜0.5，其余為Al，
—從所述合金帶材切割出一毛坯，
——在一介于150℃至350℃之間的溫度中，局部或完全加熱所述毛坯，且其時(shí)間＜30秒，
—在存在一兼容后續(xù)操作的潤滑劑的情況下，借助于一加熱過的工具——其至少局部加熱至一介于150℃至350℃之間的溫度，沖壓所述加熱過的毛坯。
所述潤滑劑或預(yù)先布置在已切割毛坯上，或恰在毛坯沖壓成形前噴射到?jīng)_壓工具上。沖壓優(yōu)選只需一個(gè)工步即完成。
本發(fā)明的目的還在于提出用一前述組成的鋁合金毛坯沖壓成形一構(gòu)件，其具有極小的或未變形區(qū)以及深度變形區(qū)，其中，最小變形部分具有一彈性極限R0.2，所述彈性極限比最大變形區(qū)的彈性極限高至少30％(或其維氏硬度高至少20％)。


圖1以透視方式示出在實(shí)施例1中描述的根據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)施的一機(jī)動(dòng)車門襯件。
圖2示出實(shí)施例1和2中使用的毛坯的預(yù)熱區(qū)。
圖3是在實(shí)施例2角落處的反沖制部(contre-embouti)的剖面圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明應(yīng)用于制造含有1％至6％、優(yōu)選為3.5％至5％的鎂的鋁合金沖壓構(gòu)件。Mg有助于提高合金的機(jī)械強(qiáng)度，Cu、Mn或Zn也具有相同作用，對(duì)Cu和Zn，其含量可至1％，而對(duì)Mn可至1.2％。所述合金基本上是5000系列合金，例如5052、5083、5182或5754號(hào)合金，但如果Si含量比Mg的高，也可以是4000系列，或者如果Mn含量略高于Mg含量，也可以是3000系列?？梢酝ㄟ^添加一部分回收生產(chǎn)廢料來制造所述3000或4000系列合金，這可節(jié)約合金生產(chǎn)成本。
合金帶材能夠以一傳統(tǒng)方式制成即板件澆鑄、熱軋、再冷軋；也可以通過帶材連續(xù)澆鑄法制得即或者在兩金屬傳動(dòng)帶之間連續(xù)澆鑄(belt casting)，再熱軋，且在需要時(shí)冷軋，或者在兩冷卻軋輥之間連續(xù)澆鑄(roll casting)，再冷軋。當(dāng)在傳動(dòng)帶之間壓鑄時(shí)，如果需達(dá)到的厚度允許，從技術(shù)和成本兩方面考慮，使用經(jīng)熱軋的帶材可能更有利。
在傳統(tǒng)澆鑄中，F(xiàn)e含量限于0.8％，但在連續(xù)澆鑄制成的合金中其含量可達(dá)到2％。同樣在連續(xù)澆鑄中，硅含量可以更高直至3％，而在傳統(tǒng)澆鑄中優(yōu)選限于2％。
末軋制工步(passe)可以采用一受變形工藝處理的軋輥(cylindretexturé)實(shí)施，所述軋輥例如采用了電子束(EBT)、電腐蝕加工(EDT)或激光束處理，這會(huì)提高可成形性及涂漆后成形構(gòu)件的表面狀況。
如果希望極大的延展性，以便制造難于沖壓成形的深度變形構(gòu)件，并且若對(duì)最終機(jī)械強(qiáng)度要求不太高，帶材還可以退火(狀態(tài)O)。但根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)之一在于從一冷鍛或局部退火狀態(tài)(H1x或H2x狀態(tài))開始。事實(shí)上，除避免退火的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢外，還能避免沖壓成形時(shí)出現(xiàn)Lüders線，若從退火狀態(tài)開始則會(huì)導(dǎo)致這種現(xiàn)象。這是一很重要的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槌齾s由于使用一退火狀態(tài)而導(dǎo)致抗壓痕強(qiáng)度(résistance àl′indentation)不足外，截止目前，出現(xiàn)Lüders線的危險(xiǎn)使得無法應(yīng)用鋁-鎂合金制造需涂漆的車身殼體部件，而大量應(yīng)用于看不見的加強(qiáng)件。可以看出，當(dāng)溫?zé)岢尚翁幱谕嘶馉顟B(tài)的板材時(shí)，外觀上的相同缺陷也會(huì)消失，這對(duì)必需要一深度成形和一漂亮外觀、但不需要太大機(jī)械強(qiáng)度的應(yīng)用相當(dāng)有利，如能看見的車門襯件。最后，使用同一類型合金用于外殼部和加強(qiáng)件會(huì)簡化重復(fù)利用。
帶材再切割成適配需制成構(gòu)件的形狀的毛坯。在所述階段，毛坯可以覆有一潤滑劑，所述潤滑劑對(duì)沖壓溫度相對(duì)穩(wěn)定，而且不會(huì)在所述溫度中散發(fā)有毒煙霧。潤滑劑還必須在脫脂時(shí)便于去除，并兼容后續(xù)工步如焊接或粘結(jié)而無需準(zhǔn)備附加表面，并且也兼容電泳。例如，可以使用高沸點(diǎn)和高閃點(diǎn)的合成酯基潤滑劑，所述潤滑劑包含硬脂酸鋅、鈉或鋰作為潤滑添加劑，或固態(tài)氮化硼型潤滑劑。
毛坯再在一介于150和350℃之間的溫度中被預(yù)熱。所述預(yù)熱必須足夠快，低于30秒，優(yōu)選低于20秒，甚至低于10秒，以便以所要求的速度供給沖壓工具。若必需，可以有多個(gè)預(yù)熱工位以供給同一沖壓工具。預(yù)熱均勻地實(shí)施在整個(gè)毛坯上，但也可以有選擇性地實(shí)施，因而在毛坯的不同區(qū)之間形成一溫度梯度。所述局部預(yù)熱或者通過使變形分布更佳而方便成形，或者通過能獲得一具有異質(zhì)機(jī)械性能——適于成形構(gòu)件各區(qū)的功能——的最終構(gòu)件，可以優(yōu)化機(jī)械特性。因此例如可以有選擇地預(yù)熱用于最大變形的區(qū)。在接合型毛坯的情況下，可以把預(yù)熱集中在接合區(qū)，以便避免沖壓時(shí)所述接合區(qū)里出現(xiàn)裂紋。
從一強(qiáng)冷鍛合金毛坯開始，還可以局部加熱周邊，以便在成形結(jié)束時(shí)獲得一構(gòu)件——其未被加熱的中部保持一高彈性極限，且其周邊在成形時(shí)退火，因而具有一后來的優(yōu)異折邊鑲接的能力。
一種為實(shí)施一快速的且必要時(shí)局部的預(yù)熱的適合裝置是采用一通過一貼靠在毛坯上的加熱鞋裝置(sabot chauffant)的接觸加熱，所述加熱鞋裝置具有需加熱區(qū)的形狀。所述裝置保證溫度在不足15秒的時(shí)間內(nèi)從20℃上升至300℃，這允許通過數(shù)量不多的預(yù)熱裝置以一高速供給一沖壓成形生產(chǎn)線。另外，當(dāng)從對(duì)溫度和暴露時(shí)間更敏感的冷鍛毛坯開始時(shí)，通過準(zhǔn)確控制周期時(shí)間，所述裝置可以實(shí)現(xiàn)精確控制并且準(zhǔn)確重復(fù)達(dá)到的溫度。
當(dāng)構(gòu)件中心存在一深度變形區(qū)時(shí)，如一反沖制部，本申請人驚奇地發(fā)現(xiàn)為避免沖壓時(shí)發(fā)生斷裂，毛坯的預(yù)熱區(qū)必須不能在需成形區(qū)里而在其附近。供給的熱量只能產(chǎn)生自對(duì)毛坯而非沖壓工具的預(yù)熱，因此在這種情況下，工具與毛坯之間的接觸太快而不能充分加熱。預(yù)熱毛坯例如利用一加熱墊塊，優(yōu)選在離構(gòu)件的局部高度變形區(qū)的相應(yīng)毛坯區(qū)大于5毫米的距離上實(shí)施。
毛坯再輸送給沖壓工具，及為獲得在沖壓機(jī)下的所需溫度，必須者慮毛坯可能在爐箱出口和沖壓機(jī)之間冷卻，這使得毛坯的溫度需相對(duì)于工具的溫度要略高。
已預(yù)熱毛坯然后被沖壓成形。本發(fā)明的特征之一在于沖壓工具本身在一介于150至350℃的溫度中至少局部地被加熱。這通過在所述沖壓工具中集成一電阻而實(shí)現(xiàn)?？梢灾患訜釠_壓工具的某些區(qū)，優(yōu)選凹模和毛坯夾具而非沖頭。一特別有利的布置是具有一由一氣帶隔開的兩已加熱部式凹模。因此具有一在毛坯包覆層下會(huì)收縮的熱模邊、以及一更冷的模底(fond de matrice)，用于優(yōu)化毛坯在凹模半徑上的機(jī)械強(qiáng)度。
還可以使用其它方式用于把沖壓工具的一冷部保持在一熱部附近，例如一壓縮空氣噴流，它用于驅(qū)散需保持冷狀態(tài)的部分上的熱量，或使一冷卻流體在所述部分內(nèi)流動(dòng)。工具不同部分的溫度通過調(diào)節(jié)加以控制。
在毛坯未預(yù)先覆有一潤滑劑層的情況下，如上所述，可以把潤滑劑直接沉積在沖壓工具上，例如通過霧態(tài)噴射。采用所述方式，潤滑劑在高溫中的暴露時(shí)間縮短，這避免預(yù)熱時(shí)所述潤滑劑過早地被破壞。
沖壓工具的設(shè)計(jì)必須考慮到當(dāng)溫度不一致時(shí)所述工具膨脹不均。工具可以作表面處理以避免卡住。成形周期優(yōu)選具有唯一的一沖壓工步，其后是精加工工步，以便切削或消除邊廓。沖壓速度為每分鐘至少6件。
根據(jù)本發(fā)明的方法可以用來制造具有深度變形區(qū)的構(gòu)件，尤其是用于機(jī)動(dòng)車制造的構(gòu)件，無論是車身外殼件還是結(jié)構(gòu)或加強(qiáng)件。
由于毛坯在某些區(qū)里預(yù)熱的優(yōu)化組合，以及工具在不同部分之間呈一溫度梯度的加熱，可以根據(jù)厚度介于0.6至1.5毫米的毛坯制成用于車身外殼體的外觀件如車門或車頂罩，所述外觀件具有完全不同一般的構(gòu)型，且其具有根據(jù)對(duì)所要求的成形構(gòu)件不同部分的性能的機(jī)械性能，例如抗壓痕強(qiáng)度或抗碰撞性能。在傳統(tǒng)冷沖壓法中，最大變形區(qū)是經(jīng)最強(qiáng)冷鍛的，因此是最硬的。反之，利用根據(jù)本發(fā)明的方法，當(dāng)從一冷鍛狀態(tài)開始時(shí)，通常在周邊的最大變形區(qū)在沖壓時(shí)，由于面對(duì)所述區(qū)的工具的加熱，處于局部退火狀態(tài)，這可以使金屬在工具里具有良好的流動(dòng)性。所述區(qū)因而不會(huì)硬化，而極小變形的、更冷的區(qū)仍保持其最初的高機(jī)械強(qiáng)度。
因此對(duì)極小變形區(qū)，可以得到一彈性極限R0.2＞250MPa或其維氏硬度＞97Hv，這尤其保證了良好的抗壓痕強(qiáng)度，并且由于不存在Lüders線而具有一優(yōu)良的表面外觀、以及一微小的彈性回復(fù)效應(yīng)。相反，預(yù)熱和沖壓期間經(jīng)局部退火的周邊區(qū)軟化，因此具有以后的優(yōu)質(zhì)折邊鑲接性能。中心處良好的抗壓痕強(qiáng)度及周邊上良好的折邊鑲接性能的組合，特別適合應(yīng)用在外車身外板蓋如發(fā)動(dòng)機(jī)罩、車門及車頂罩中。
對(duì)可以安裝在一鋼架上的鋁合金車頂罩，本方法通過使用一在電泳步驟前的高彈性極限合金，可以避免由于所述作業(yè)中出現(xiàn)差動(dòng)熱膨脹所導(dǎo)致的永久變形。
對(duì)由厚度介于2至5毫米的毛坯制成的結(jié)構(gòu)和加強(qiáng)件，例如保險(xiǎn)杠梁、地面連接件、車轅、托架和車門加強(qiáng)件，可以獲得用冷沖壓法無法實(shí)施的沖壓深度、一更低彈性回復(fù)和一更高機(jī)械強(qiáng)度。
在某些情況下，尤其是車門襯件，極小變形部分如位于車窗框下的箍帶的高機(jī)械強(qiáng)度，在發(fā)生前碰撞時(shí)可以顯示出其優(yōu)勢，因此可以減輕所述區(qū)成型加強(qiáng)件的負(fù)擔(dān)。
因此，由于應(yīng)用冷鍛狀態(tài)的板材，根據(jù)本發(fā)明的方法可以具有一寬調(diào)節(jié)范圍，以便獲得具有所要求特性的最終形狀。通過結(jié)合一中間冶金狀態(tài)(Hn4或Hn2)和一對(duì)毛坯及適合工具的加熱，可以暫時(shí)降低成形時(shí)的彈性極限。冷卻后，構(gòu)件回復(fù)一高機(jī)械強(qiáng)度，其相對(duì)于最初毛坯的機(jī)械強(qiáng)度只降低極少。所述選擇若想在一外觀件上突出細(xì)節(jié)同時(shí)保持成形后一高彈性極限時(shí)，相當(dāng)有效。
根據(jù)本發(fā)明的方法可以保證以每分鐘至少6件的速度供給一沖壓機(jī)。相對(duì)于冷沖壓，它可以使用于成形的機(jī)械性能達(dá)到最佳，并且在成形產(chǎn)品上會(huì)實(shí)現(xiàn)機(jī)械性能梯度，所述梯度有助于提高最終構(gòu)件的工作性能(例如其抗碰撞或壓痕強(qiáng)度)或簡化后續(xù)的成形構(gòu)件裝配作業(yè)(例如折邊鑲接)。
最后，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，毛坯預(yù)熱工步通過限制毛坯和工具之間的熱交換、可以簡化工具的加熱裝置以及降低所述工具在高速成形中對(duì)溫度變化的敏感性，確保所述方法的良好熱穩(wěn)定性。
實(shí)施例[40]例1(一車門襯件的深度沖壓成形)[41]利用根據(jù)本發(fā)明的方法并且只需唯一的一道沖壓工步即制造出圖1所示的車門襯件，所述內(nèi)壁具有一集成窗框部，并且其儲(chǔ)物盒深度至少為100毫米。構(gòu)件里應(yīng)用的曲率半徑緊湊(最大為6至8毫米)。后面采用常規(guī)切削工具切削和切割出孔口。
以一厚度1毫米、5754-O號(hào)合金的平行四邊形形狀的毛坯開始，所述毛坯預(yù)涂有一水乳膠潤滑，所述水乳膠蒸發(fā)后留下一千的礦物油基薄膜層(C14至C28石蠟)。
所述構(gòu)件無法采用常規(guī)(冷)沖壓法只一次工序完成沿沖頭半徑上，金屬在平面變形式拉伸成形處會(huì)產(chǎn)生裂縫。金屬因此不再具有足夠強(qiáng)度用以驅(qū)動(dòng)被毛坯夾具擠壓的材料。毛坯夾具壓力的減小導(dǎo)致褶皺的形成。
根據(jù)本發(fā)明的方法的應(yīng)用在于預(yù)熱會(huì)在毛坯夾具之下、對(duì)應(yīng)圖2區(qū)(1)的毛坯周邊，以便降低其彈性極限，并且因此便于金屬在工具里的流動(dòng)，甚至在較高的毛坯夾具壓力下。相反，毛坯中心仍是冷的，尤其沿沖頭半徑上的拉伸成形處，以便不降低其機(jī)械強(qiáng)度。
毛坯通過接觸預(yù)熱10秒。為實(shí)施一局部預(yù)熱，一具有需加熱區(qū)形狀的墊塊旋擰在一加熱盤下。再將毛坯壓靠上所述墊塊，因此其溫度上升至一250℃的溫度。圖2示出旋擰在加熱盤下的墊塊的形狀?？焖偌訜釙r(shí)間(10秒)可以保證以適當(dāng)速度供應(yīng)沖壓機(jī)，并且保持毛坯里的一溫度梯度。
毛坯在沖壓機(jī)——其為一900噸的液壓機(jī)——下被排出。沖壓工具由四元件形成一沖頭，一毛坯夾具，一兩部分式凹模。稱為模環(huán)(anneaude matrice)的第一部分和毛坯夾具相對(duì)。稱為模底的第二部分和沖頭相對(duì)。只有模環(huán)和毛坯夾具通過沿凹模入口線延伸的U型電阻被加熱至250℃。被一空氣帶與模環(huán)隔絕的模底與沖頭在整個(gè)試驗(yàn)期間，都保持在一低于130℃的溫度中。
毛坯以200毫米/秒的沖壓速度被沖制。成形構(gòu)件再排出沖壓機(jī)?？蛇_(dá)到的速度為每分鐘6至10件，所述速度是傳統(tǒng)的鋼質(zhì)車門襯件沖壓線的速度。毛坯局部預(yù)熱與工具加熱相結(jié)合，可以限制毛坯與工具之間的熱交換，因此保證本方法的熱穩(wěn)定性。
例2帶有反沖制部的車門襯件[49]2a——實(shí)施類似于實(shí)施例1的構(gòu)件的一構(gòu)件，但其在窗角處具有一特別關(guān)鍵的反沖制部(3)，其幾何形狀在圖2中示出。通過應(yīng)用和實(shí)施例1相同的條件，即只在圖2所示的周邊(1)處預(yù)熱毛坯，形成反沖制部(3)時(shí)，沖程結(jié)束時(shí)會(huì)出現(xiàn)斷裂。為盡量避免所述斷裂，通過在預(yù)熱靴裝置上增加一墊塊(2)，改變對(duì)毛坯的預(yù)熱，以便除周邊外還預(yù)熱一角落區(qū)至300℃，如圖2所示。能看出，如果墊塊覆蓋整個(gè)角落區(qū)，金屬變得極軟，而且取出構(gòu)件無法保證不斷裂。相反，如果只在靠近用于反沖制部(2)的區(qū)域兩側(cè)即距離所述區(qū)域超過5毫米處加熱，取出構(gòu)件不會(huì)發(fā)生斷裂。在此情況下，不可能利用工具加熱所述區(qū)域，因?yàn)榻佑|時(shí)間太短而無法將其溫度增高至300℃。還能看出墊塊(2)的位置具有高敏感性。通過把所述附加加熱區(qū)域向周邊移動(dòng)2厘米，反沖制部的半徑上會(huì)出現(xiàn)一裂痕。若將其向里移動(dòng)2厘米，則窗玻璃框口區(qū)內(nèi)會(huì)出現(xiàn)一裂痕。
毛坯的優(yōu)化預(yù)熱和工具加熱之間的結(jié)合，能夠以每分鐘6件的速度沖壓成形所述很難成形的構(gòu)件，同時(shí)保證本方法的熱穩(wěn)定性。
2b——實(shí)施與實(shí)施例2a相同的作業(yè)，但采用一軋輥間帶材連續(xù)澆鑄法(twin-roll casting雙輥鑄造)制成的5052-O號(hào)合金。采用本方法的相同參數(shù)，獲得一無裂痕成形構(gòu)件，而用冷沖壓法是不可能沖制成形所述材料的。
2c——重復(fù)和實(shí)施例2b相同的作業(yè)，但采用一由兩傳動(dòng)帶間帶材連續(xù)澆鑄法(twin-belt casting雙傳動(dòng)帶鑄造)制成的5052型熱軋粗合金。結(jié)果相同。
例3由一冷鍛毛坯制成的車門襯件[54]制造和實(shí)施例1中相同的構(gòu)件，但采用一5182-H18型毛坯，其彈性極限高于300MPa且其維氏硬度高于110Hv。毛坯用一飽和硬脂酸鋰乳劑預(yù)潤滑過。
毛坯太硬無法成形。預(yù)熱的作用在于便于在會(huì)深度變形的區(qū)即周邊區(qū)里發(fā)生變形。所述區(qū)因此采用和前面相同的裝置預(yù)熱，但預(yù)熱至一350℃的溫度?？焖俸途植款A(yù)熱可以使毛坯內(nèi)部保持一高溫度梯度(10厘米上達(dá)250℃)。
工具被加熱至300℃。只需簡單調(diào)節(jié)即可使所述工具保持在300℃上，因?yàn)楹蜏囟嚷愿叩拿髦g傳熱最少。在成形過程中，已變形部分的加熱導(dǎo)致流動(dòng)應(yīng)力下降，這可使得沖壓成功完成，因?yàn)檐浕饘倌軌蛟诠ぞ呃锪鲃?dòng)并被適配成形。
相反，玻璃窗的箍帶區(qū)，變形極小且未被加熱，保持一高機(jī)械強(qiáng)度(Rm＞340MPa，或維氏硬度＞105Hv)，其在發(fā)生前碰撞時(shí)有利。因此可以減輕所述區(qū)的加強(qiáng)型面的負(fù)荷，而其總體性能不會(huì)改變。
例4(車身殼體件車頂罩)[59]采用根據(jù)本發(fā)明的方法的溫?zé)崾經(jīng)_壓成形法制成一5182號(hào)合金車頂罩。所述類型構(gòu)件的應(yīng)用性能之一是其抗壓痕強(qiáng)度，其直接與彈性極限相關(guān)。但由于與6000系列合金在涂漆過程中硬化正相反，5000系列合金不是結(jié)構(gòu)硬化，構(gòu)件必須在成形后具有一足夠大的彈性極限以符合規(guī)格。這即是為什么開始時(shí)使用一厚1毫米、H14狀態(tài)下的5182號(hào)強(qiáng)冷鍛合金毛坯，其彈性極限高于240MPa，即其維氏硬度＞95Hv。所述毛坯采用常規(guī)冷沖壓法是無法成形的。
使用和實(shí)施例3中相同的潤滑劑。
毛坯在一可接觸毛坯整件的熨鐵塊下預(yù)熱10秒。事實(shí)上與實(shí)施例1正相反，優(yōu)選將毛坯整件加熱至275℃，以便更好控制最終幾何形狀并更清楚地形成構(gòu)件的輪廓線條。
工具由三個(gè)性元件構(gòu)成一沖頭，一毛坯夾具及一凹模。加熱部件插在所述元件之間，以便將其均勻加熱至275℃。沖壓在和上述實(shí)施例相同的900噸液壓機(jī)上以200毫米/秒的沖壓速度實(shí)施。所述速度為每分鐘6件。
在成形構(gòu)件上提取試樣，所述試樣再通過干燥爐以便模擬一涂漆周期(在180℃中保持20分鐘)。拉伸試驗(yàn)顯示仍保持一高于220MPa的彈性極限，即硬度＞90Hv，這對(duì)厚度1毫米的板材而言，足夠獲得一滿意的抗壓痕強(qiáng)度。
最后，所述高彈性極限可以避免涂漆時(shí)可能出現(xiàn)的永久瑕疵。事實(shí)上，如果構(gòu)件固定在一鋼框上，熱膨脹系數(shù)的差異使得車頂罩膨脹更大，由此出現(xiàn)撓曲危險(xiǎn)。如果車頂罩彈性極限低，所述撓曲可能引起不可逆變形(塑化)，但若彈性極限高，所述危險(xiǎn)則消除。
例5——車身外殼件發(fā)動(dòng)機(jī)外罩蓋[66]和實(shí)施例4一樣，使用一5182號(hào)冷鍛合金以便形成一外活動(dòng)蓋(發(fā)動(dòng)機(jī)罩)。抗壓痕及外觀標(biāo)準(zhǔn)與前面所述的相同。但外罩蓋必須折邊鑲接在一襯件上，外罩蓋的外形因而應(yīng)該適于折邊鑲接，此處必須有一可成形毛坯。當(dāng)首次沖壓作業(yè)時(shí)，會(huì)被鑲接的區(qū)位于毛坯夾具下面。
因此從一強(qiáng)冷鍛狀態(tài)H18開始——其對(duì)成形溫度極為敏感。
在毛坯周邊區(qū)上實(shí)施局部預(yù)熱至300℃，既利于沖壓又便于軟化后面將鑲接的區(qū)。和實(shí)施例3一樣，接觸式快速加熱可以在構(gòu)件內(nèi)部保持一大溫度梯度。
沖壓工具均勻加熱至300℃。在毛坯夾具的作用范圍上，這繼續(xù)使最初預(yù)熱過的、將用于鑲接的區(qū)軟化，而在沖頭區(qū)域內(nèi)，所述加熱有助于暫時(shí)降低彈性極限并且更好地使構(gòu)件塑造成形。
最終產(chǎn)品因此是一蓋件，其中央?yún)^(qū)由于其在300℃上暴露時(shí)間極短(只在沖壓時(shí))，所以沖壓前其機(jī)械性能幾乎沒什么損失因此獲得一彈性極限R0.2＞250MPa或維氏硬度＞97Hv。所述區(qū)因此具有優(yōu)異的抗壓痕強(qiáng)度。相反，周邊區(qū)具有一更小彈性極限R0.2＜160MPa，或維氏硬度＜75Hv。它因此是可深度成形的，且適于折邊鑲接在一襯件上。
權(quán)利要求
1.制造沖壓鋁合金構(gòu)件的方法，所述方法包括以下步驟-制造一厚度介于0.5至5毫米之間的合金帶材，其組成為(重量百分比)Mg1-6，Mn＜1.2，Cu＜1，Zn＜1，Si＜3，F(xiàn)e＜2，Cr＜0.4，Zr＜0.3，其它組分各＜0.1且其總和＜0.5，其余為Al，-從所述合金帶材切割出一毛坯，-在一介于150℃至350℃之間的溫度中，局部或完全加熱所述毛坯，且其時(shí)間＜30秒，-在存在一兼容后續(xù)操作的潤滑劑的情況下，借助于一加熱過的工具——其至少局部加熱至一介于150℃至350℃之間的溫度，沖壓所述加熱過的毛坯。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始帶材處于冷鍛或局部退火狀態(tài)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述初始帶材是5182、5052、5083或5754號(hào)合金。
4.按照權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述帶材通過連續(xù)澆鑄法制成。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述帶材通過在兩傳動(dòng)帶之間連續(xù)澆鑄、再熱軋并在所述狀態(tài)中使用而獲得。
6.按照權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述潤滑劑包含在水中呈乳狀的硬脂酸鋰和鈉。
7.按照權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述潤滑劑沉積在所述切割毛坯上。
8.按照權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述潤滑劑恰在沖壓前沉積在所述工具上。
9.按照權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述毛坯的加熱是通過一具有需加熱區(qū)形狀的加熱鞋裝置的接觸而實(shí)現(xiàn)。
10.按照權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述毛坯的加熱實(shí)施在一周邊區(qū)內(nèi)。
11.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述毛坯通過一固定在所述加熱鞋裝置上的墊塊被局部加熱。
12.按照權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)件在其中心部具有一局部深度變形區(qū)；并且，所述被預(yù)熱區(qū)位于離對(duì)應(yīng)于所述構(gòu)件的局部深度變形區(qū)的毛坯區(qū)超過5毫米的距離上。
13.按照權(quán)利要求1至12任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述沖壓工具由一沖頭、一毛坯夾具、一與所述毛坯夾具相對(duì)的模環(huán)、以及一與所述沖頭相對(duì)的模底構(gòu)成；并且，只有所述模環(huán)和所述毛坯夾具被加熱。
14.按照權(quán)利要求1至13任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述沖壓只需一單次通過即完成。
15.使用按照權(quán)利要求1至14任一項(xiàng)所述的方法用于制造機(jī)動(dòng)車加強(qiáng)件或車身襯件。
16.使用按照權(quán)利要求1至14任一項(xiàng)所述的方法用于制造機(jī)動(dòng)車的車身外殼件。
17.沖壓的構(gòu)件，其從一厚度介于0.5至5毫米之間的合金毛坯沖壓而成，所述合金組成為(重量百分比)Mg1-6，Mn＜1.2，Cu＜1，Zn＜1，Si＜3，F(xiàn)e＜2，Cr＜0.4，Zr＜0.3，其它組分各＜0.1且其總和＜0.5，其余為Al，所述沖壓構(gòu)件具有極小的或未變形區(qū)、以及深度變形區(qū)，其特征在于，最小變形部分的彈性極限R0.2相對(duì)于最大變形區(qū)的彈性極限高至少30％，或其維氏硬度Hv高至少20％。
18.按照權(quán)利要求17所述的構(gòu)件，其特征在于，它是一機(jī)動(dòng)車車身外殼件。
19.按照權(quán)利要求17所述的構(gòu)件，其特征在于，它具有用于以后成形的軟化區(qū)。
20.按照權(quán)利要求19所述的構(gòu)件，其特征在于，它是一需折邊鑲接在一襯件上的構(gòu)件。
21.按照權(quán)利要求17所述的構(gòu)件，其特征在于，它是一機(jī)動(dòng)車的車門襯件。
22.按照權(quán)利要求21所述的構(gòu)件，其特征在于，它具有一在玻璃窗下的箍帶區(qū)；并且，所述箍帶區(qū)的斷裂強(qiáng)度Rm＞340MPa，或其硬度＞105Hv)。
23.按照權(quán)利要求18所述的構(gòu)件，其特征在于，它是一固定在一鋼架上的頂罩。
全文摘要
制造沖壓鋁合金構(gòu)件的方法，所述方法包括以下步驟制造一厚度介于0.5至5毫米之間的合金帶材，其組成為(重量百分比)Mg1－6，Mn＜1.2，Cu＜1，Zn＜1，Si＜3，F(xiàn)e＜2，Cr＜0.4，Zr＜0.3，其它組分各＜0.1且其總和＜0.5，其余為Al；從所述合金帶材切割出一毛坯；在一介于150℃至350℃之間的溫度中，局部或完全加熱所述毛坯，且其時(shí)間＜30秒，；在存在一兼容后續(xù)操作的潤滑劑的情況下，借助于一加熱過的工具——其至少局部加熱至一介于150℃至350℃之間的溫度，沖壓所述加熱過的毛坯。
文檔編號(hào)C22C21/06GK1753740SQ200480005247
公開日2006年3月29日 申請日期2004年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月26日
發(fā)明者P·利塔利安, A·勒讓德爾, D·達(dá)尼埃爾, G－M·雷諾 申請人:皮奇尼何納呂公司