[发明专利]用于冲压的可热处理合金的快速老化方法

说明书

提供一种用于人工老化材料的方法，包括根据预先确定的温度曲线加热所述材料，其中所述温度曲线包括可变的目标温度；和向所述材料施加油漆烘烤周期。

领域

本发明涉及用于制备材料的老化工艺。特别地，但不是唯一地，本发明涉及老化材料以改善当使用固溶热处理冷模成形和淬火工艺成形所述材料时的硬度性质。

背景

存在持续的改善用于制造业中的材料的性能的需求。例如，在汽车工业中，存在减少车辆重量同时保留必要的结构性质的需求。这在车辆使用中的总效率方面有显著的益处，允许运行成本更低且更加环境可持续的车辆。

为了减少能量消耗和环境影响，在汽车工业中，轻量和相对低成本的铝合金获得了越来越多的关注。这例如是与广泛使用的钢相比较而言的。然而，虽然钢的密度是铝的三倍左右，但是钢也是一种显著更便宜的材料。为了实现基于铝合金的建筑的经济效益，重要的是使用这种材料的制造工艺自身是有效率的。

通常，经处理以实现合适的材料性质的铝合金随后在低温(即室温)下被成形成期望的几何形状。然而，该工艺的困难包括铝工件可能不具有足够的延展性和可锻性以允许这种成形而没有失败的风险。为了克服这些问题，进行了广泛的研究和工业试验以全面探索铝合金在生产线中的潜能，以便有效形成高质量部件。

已经开发了一种新的名为固溶热处理冷模成形和淬火(HFQ)工艺的成形工艺以形成高强度复杂形状的面板组件。该工艺可以使提供用以确保合适的材料性质的热处理与成形工艺整合，以采用期望的几何形状。特别地，在HFQ工艺中，将可热处理的铝片加热到固溶热处理(SHT)温度，热冲压并且随后在冷模中淬火。在冷模中冷却之后，然后应用人工老化工艺，以增加部件的成形后强度。

以上提到的HFQ工艺最初是基于传统铝合金在热处理条件下开发的，这需要长的加工时间以使材料完全老化。然而，当成形工艺与热处理工艺整合时，这是特别低效的，因为在生产线中长时间的等待是不利的。这种长时间的老化工艺有效地减少了可以由HFQ工艺获得的益处。

特别地，与HFQ成形工艺相比，常规的人工老化的时间(对于6xxx系列的铝合金，通常8-10小时)相对较长。此外，通过HFQ工艺以复杂形状成形的组件比缠绕的片材占据多得多的空间。因此，对于同时在给定的炉内可以老化的部件的数量有较低的限制。因此，当已经成形的部件准备老化时，老化炉可能仍然被来自更早工艺的部件占据。

鉴于熔炉的数量/配置相同，等待熔炉空间变得可用将浪费更多的时间，这导致低生产率并使得工艺不能实现大批量生产。一种解决方案可以是增加各炉的体积或者提供更多数量的炉以增加整个生产线的老化容量。然而，这种方法将需要大量的财务投资。

此外，即使解决了容量的问题，常规人工老化的长持续时间也意味着大量的能量消耗和相关成本。

因此，期望改善用于处理材料例如金属合金(特别是铝合金)的工艺的效率，特别是在制造工艺过程中用于成形部件的HFQ工艺的情况下。

概述

根据本发明的第一方面，提供了一种用于人工老化材料的方法，包括根据预先确定的温度曲线加热所述材料，其中所述温度曲线包括可变的目标温度；和向所述材料施加油漆烘烤周期。

通过将油漆烘烤周期整合到老化工艺中，可以提供更有效率的方法，因为所述油漆烘烤周期在许多制造工艺中是需要的。一般来说，提出预老化处理整合的油漆烘烤工艺作为快速老化法来替代常规的老化工艺。与在常规方法中在恒温下老化不同，该提出的方法是在加热材料步骤(预老化热处理)的过程中使用变化的目标温度曲线。例如，该步骤可以包括两个温度步骤或逐渐改变温度路线。该方法是在对沉淀成核和生长机制全面理解的基础上设计的。原理是在低温(能量)水平下实现快速和细微分散成核，并使得核在高温(能量)水平下快速生长成期望的相，这可适用于任何可热处理的铝合金。