[发明专利]一种由片材形成部件的方法

说明书

本发明涉及一种由合金片材(30)形成部件(40)的方法，其中所述合金片材(30)至少具有析出硬化相的溶线温度和固相线温度，所述方法包括以下步骤：将所述片材(30)加热至溶线温度以上；在模压力机的配套工具(32,34)之间开始成型加热的片材(30)并通过塑性变形成型为最终形状，同时允许所述片材(30)的平均温度以第一预定速率A减小；在实现所述最终形状之前，预定的第一中断时期P1中断所述片材(30)的成型步骤；并且在中断过程中保持所述片材减少变形或不变形，并允许所述片材的平均温度以低于或等于所述第一预定速率的第二预定速率B减小，以便允许减少位错，以及将加热的片材成型为最终形状，同时允许所述片材以大于所述第二速率B的第三速率C冷却。

技术领域

本发明涉及一种在模压力机中形成部件，尤其是由合金片金属形成部件的改进的方法。该方法尤其适用于形成具有复杂形状的成型部件，这些成型部件无法通过已知技术轻松形成。

背景技术

为了改善汽车的环保性能，汽车原始设备制造商正在转向用于成型部件的轻质合金。传统上，所用合金的强度与合金的可成型性之间需要进行很好的权衡。然而，等新成型技术允许用高强度轻质合金牌号，如2xxx，5xxx，6xxx和7xxx系列铝(Al)合金来制造更复杂的零件。

时效硬化铝合金片材部件通常在T4状态下(固溶热处理和淬火)冷成型，然后进行人工时效以获得更高强度，或在T6状态下(固溶热处理，淬火和人工时效)冷成型。这两种状态下都会出现一些内在问题，例如难以解决的回弹和低成型性。在用诸如镁及其合金之类的其它材料形成部件的过程中也会遇到类似的问题。采用这些传统的冷成型工艺，成型性通常与成型速度成反比。可能影响这一结果的两种机制是：在较低变形速度下改善了材料的延展性；和在低速下改进了润滑。

在成型工艺之后进行人工时效的传统技术的缺点是时效处理参数不能同时针对零件的所有位置进行优化。时效动力学与施加的变形量有关，其中成型部件上的变形是不均匀的。这样做的结果是成型部件的区域或部分可能不是最理想的。

为了克服这些缺点，已经进行了各种努力并且已经发明了特殊工艺来克服形成特定类型的部件中存在的特定问题。

如本发明人在其先前申请W02008/059242中所描述的，一种这样的利用固溶热处理，成型和冷模淬火的技术。在这个处理过程中，对铝合金胚件进行固溶热处理并将其迅速转移到一套可以立即关闭以形成成型部件的冷工具中。成型部件在成型部件冷却期间保持在冷工具中。

使用成型技术，传统冷成型的逻辑过程必须颠倒过来。在升高的温度下(通常认为熔融温度高于0.6)，应变硬化非常低，因此即使材料延展性高，变形也具有定位倾向，导致低成型性。为了抵消这种情况，在高变形速率下从材料的粘塑性硬化中受益，这有助于材料在整个工具中流动。因此，成型性随着成型速度的提高而改进。

不希望的是，由于成型时间减少，通过相同的机制，成型过程中发生的位错退火(回复)量也减少。这导致整个零件的时效动力学不同。

位错退火的机制有时被称为位错的静态回复。对于给定的金属合金，静态回复率是温度和位错密度的函数。随着温度升高和位错密度增加，位错回复率更高。

具有初始高位错密度的微观结构将具有高的初始回复率，并且随着位错密度降低，位错回复率也将降低。

对于6xxx合金，如牌号6082，人们普遍认为，Al-Si-Mg合金的析出顺序响应基于Mg2Si析出，并由以下阶段表示：

SSS→GP区→β〞→βˊ→β

其中SSS表示过饱和固溶体，GP区是吉尼尔-普雷斯顿区，β〞，βˊ是亚稳相，β是平衡相。

在7xxx合金中可以看到类似的过程。然而，在7xxx系列合金中，析出物的化学性质可能会有所不同。

例如，7xxx合金的两种可能的析出顺序是：