[发明专利]用于使铝合金坯件成形的方法和系统

说明书

本发明涉及提供一种使6xxx或7xxx系列Al合金坯件成形的方法。该方法包括以下步骤：将该坯件在加热工位处加热至该坯件的合金的固溶(SHT)温度T_SHT并且将该坯件保持在所述SHT温度下直到SHT完成，将该坯件在冷却工位处并且以足够高使得不会发生该坯件的合金中的再结晶的冷却速率冷却至该坯件中的合金的动力学运动停止的中间温度T_ITM，使该坯件在成形工具中成形，将成形的坯件淬火至室温T_E，以及对成形且经淬火的坯件在时效工位中进行人工时效。本发明进一步涉及一种6xxx或7xxx系列Al合金坯件成形系统(1，3)。

技术领域

本披露涉及一种铝合金的坯件片材的热处理方法，并且尤其涉及一种适用于任何铝合金等级、组成或状态的坯件片材的方法。

背景技术

尤其在汽车工业中，坯件片材的热成形是重要的，特别是高强度铝合金的坯件片材的热成形。有多种已知用于使铝合金坯件成形的方法。例如如在WO 2010/032002和WO2015/136299中提出的热成形模淬火方法。

然而，此类已知的方法具有若干缺点。例如，这些方法不适用于所有铝合金等级。WO 2010/032002中的方法可能适用于AA6082材料，但不适用于任何AA7xxx材料。进一步，铝合金等级材料组成和状态可能根据不同的材料供应商而变化。使用已知方法所得的成形部件对不同的组成和状态非常敏感。

进一步，由于成形部件缺乏稳定性、可重复性和精度，已知的工艺在适用于大规模生产方面具有问题。

因此，需要减轻已知技术的上述缺点的用于使铝合金坯件片材成形的生产方法。

发明内容

本发明的目的是提供改进的解决方案，该解决方案减轻了现有设备的上述缺点。此外，目的是提供一种使得成形零件的精度改进的方法并且该方法适用于任何铝合金等级、组成和状态。

本发明由所附独立权利要求、以及在所附从属权利要求中、在以下说明中和在附图中阐述的实施方案限定。

根据本发明的第一方面，提供了一种使6xxx或7xxx系列Al合金坯件成形为部件的方法。该方法包括以下步骤：将该坯件在加热工位处加热至该坯件的合金的固溶(SHT)温度T_SHT并且将该坯件保持在所述SHT温度下直到SHT完成，将该坯件在冷却工位处并且以足够高使得不会发生该坯件的合金中的再结晶的冷却速率冷却至该坯件中的合金的动力学运动停止的中间温度T_ITM，使该坯件在成形工具中成形，将成形的坯件淬火至室温T_E，以及对成形且经淬火的坯件在时效工位中进行人工时效。

通过使用根据本发明的方法，提供了适用于任何6xxx或7xxx系列铝合金等级片材坯件的具有高精度的成形部件和低回弹量的方法。

可以选择将坯件保持在固溶热处理(SHT)温度下或高于所述温度的时间以足以确保固溶体中比如铜、锌、镁、锰、硅等硬化元素的最高浓度。在固溶体中的这些元素的浓度和溶解速率可以随温度升高而增加。

通过以特定的冷却速率冷却坯件，固溶体的SHT组成可以在中间温度下保持。如果坯件要以太慢的速率冷却，则合金化元素可能扩散通过固溶体并集中在晶界处，大的空隙、未溶解的颗粒或其他不希望的位置中。为了实现成形零件的改进的强度特性，可能希望的是通过提供快速冷却避免此种再结晶并且减少扩散过程并且将合金化元素保持在固溶体中。为了实现这一点的冷却速率可以根据铝合金等级和坯件的组成来选择。进一步，淬火速率可以根据铝合金等级和坯件的组成来选择。

中间温度可以是在高于室温并且低于SHT温度的中间温度范围内的温度。在中间温度范围内，由于溶质扩散系数低，给定的沉淀量所需的时间可能增加。尽管由于溶质过饱和度高，大部分铝合金等级的沉淀的热力学势在中间温度下大多是高的，但由于在该温度范围内原子无法扩散、增加成核或沉淀以及生长，沉淀物形成的速率低。