[发明专利]用于实现改善的铆接能力的高压模铸(HPDC)铝合金热处理

说明书

本公开提供了“用于实现改善的铆接能力的高压模铸(HPDC)铝合金热处理”。提供了一种处理高压模铸(HPDC)材料以改善铆接能力的方法。所述方法包括在热处理步骤中将所述HPDC材料暴露于在300℃与450℃之间的温度达在10分钟与5小时之间的时间段。在该方法中，所述热处理导致所述HPDC材料的共晶硅球化，使得所述HPDC材料在铆钉安装后不会破裂。所述方法还包括在淬火后将所述HPDC材料暴露于约180℃的后续热处理步骤约30分钟的步骤。此外，所述淬火可以是以6℃/s进行强制空气淬火达某一时段。

技术领域

本公开涉及使用高度局部化的成形操作(例如自冲铆接(SPR))对高压模铸(HPDC)材料(包括各种铝合金)进行接合。

背景技术

本部分中的说明仅提供与本公开相关的背景信息，并且可以不构成现有技术。

对于铝合金，T5回火是一种应用于铸态(F回火)铝合金的人工时效硬化(强化)处理。T5处理通常在不必对铝合金进行完全固溶热处理的情况下产生足够的屈服强度(YS)和伸长率(％EL或EL)值。T5回火是对高压模铸(HPDC)铝合金，特别是车身结构应用中的Al-Si-Mg-Mn合金有利的热处理。

车辆零件通常接合在一起以形成总成，包括HPDC零件与其他HPDC或非HPDC零件(其可以为铝)接合。将HPDC零件接合到其他零件的相对便宜且可靠的方法是自冲铆接(SPR)。SPR是用于对片材(通常是钢和铝合金)进行点接合的机械紧固工艺。SPR工艺需要合理量的全厚度断裂韧性以产生稳健的接头。通常，通过在铆接之前对铸件进行热处理来实现合理量的全厚度断裂韧性。

遗憾的是，当HPDC材料经受高度局部化的成形操作(诸如SPR)时，HPDC材料易于破裂。这种破裂使得HPDC材料通常不适用于SPR工艺，这显著地使所接合的基板/零件发生塑性变形。

经完全固溶热处理和过度时效的HPDC铝合金(例如T7回火)在局部成形操作期间不易形成裂缝。因此，T7回火已成为实现材料铆接能力的默认回火，因为T7回火具有足够的全厚度韧性。该部件还满足设计师的要求，从而提供具有足够强度的高伸长率。

不幸的是，T7热处理通常由固溶步骤，之后是鼓风淬冷然后人工老化组成。除了热处理的成本之外，额外的成本与增加的尺寸变形和泡罩废料相关。

现在参考图1A至图1B和图2A至图2B，示出了钢零件10，所述钢零件10通过自冲铆钉12接合到图1A和图2A中的过度时效的HPDC-T7铝合金零件14，同时钢零件10通过自冲铆钉12接合到图1B和图2B中的人工老化的HPDC-T5铝合金零件16。如图所示，经T7热处理的铝合金零件14表现为没有可见的裂缝，而经T5热处理的铝合金零件16表现出至少两个可见的裂缝18和18'。

为了进一步使HPDC铝合金加工复杂化，HPDC铝合金可用于“铸态”和T4回火条件两者下，其中T4回火被定义为在制造后经过固溶处理和淬火的材料。T4回火条件通常是不稳定的条件，因为可能发生自然老化(例如室温老化)，从而导致屈服应力增加但延展性降低。此外，“铸态”HPDC铝合金在储存期间老化，从而改变(降低)其铆接能力。

本公开解决了在(特别是使用SPR工艺)接合HPDC材料(诸如铝合金)时的破裂问题以及与接合HPDC材料相关的其他问题。

发明内容