[发明专利]一种提升铝合金构件综合性能和表面质量的热成形方法

说明书

本发明提供了一种提升铝合金构件综合性能和表面质量的热成形制造方法，所述方法通过铝合金坯料在热成形前进行冷预变形处理，然后通过快速加热、快速成形和人工时效达到提升铝合金各项性能协同提升的目的。本发明提出的热成形工艺所生产的构件，与传统方法成形的铝合金构件相比具有更好的表面质量和耐腐蚀性，生产速度更快，生产周期更短，生产效率明显提升，且有利于节约能源。

技术领域

本发明涉及有色金属材料加工工程技术领域，特别涉及一种提升铝合金构件综合性能和表面质量的热成形方法。

背景技术

铝合金具有密度小、比强度高、耐蚀性好和导电导热性好等许多优点，广泛运用于航空航天、轨道交通以及汽车等领域。近年来，飞机、汽车上所用的构件不断向轻量化、一体化和复杂化的方向发展。冷成形虽然能够通过加工硬化和后续的人工时效强化使铝合金获得足够高的强度，但是在成形过程中塑性不足，容易出现开裂等缺陷，很难加工变形量较大的复杂构件；传统的热成形虽然能够提高铝合金在成形过程中的塑性，使构件的成形性提升，但是由于热加工过程中会不断地发生动态回复作用，成形过程引入的位错会发生位错湮灭，很难在构件中保留足够多的位错密度，所以不能起到很好的位错强化效果，这限制了构件强度的发展。所以单纯的热成形工艺所生产的构件，仅通过析出强化很难在机械性能上有所突破，无法满足构件进一步轻量化的要求。因此，在对铝合金加工时必须考虑多种强化机制共同作用、相互影响，从而进一步提升铝合金的成形性和机械性能。

同时，随着各行各业的发展，人们对表面质量的追求也越来越高，好的表面质量不仅能够提升构件宏观上的整体观感，而且有利于构件之间的有效配合(销、键、轴承的装配)和传动(齿轮、蜗杆等)，汽车用铝合金的喷漆效果与表面质量也密切相关。为了追求更好的整体观感和喷漆效果，铝合金板材进行加工时，会在车身板表面加工出微小且有规律的纹理，在提升喷漆效果的同时，保证表面质量。这意味着，现在工业对铝合金构件的综合性能、成形精度、表面质量均提出了更高的要求。

所以，综合考虑位错强化和析出强化，以及二者之间交互的关系，并且开发一种能够提升铝合金构件综合性能以及表面质量的成形制造方法十分重要。

发明内容

本发明提供了一种提升铝合金构件综合性能和表面质量的热成形方法，其目的是为了在提升铝合金构件综合性能的同时强化其表面质量。

为了达到上述目的，本发明提供了一种提升铝合金构件综合性能和表面质量的热成形方法，所述方法通过铝合金坯料在热成形前进行冷预变形处理，然后通过快速加热、快速成形和人工时效处理来达到提升铝合金各项性能协同提升的目的。

作为优选，具体步骤如下：

步骤一，将铝合金板材在空气循环电阻炉中固溶处理后水淬；

步骤二，将步骤一处理后的板材进行冷变形预处理；

步骤三，将步骤二处理后的板材加热后转移至成形设备进行快速成形制造；

步骤四，将步骤三处理后的板材进行人工时效处理。

作为优选，所述步骤二中冷变形预处理为冷轧处理，所述冷轧处理的变形量为10％-95％。

作为优选，所述步骤二中冷变形预处理在室温下进行。

作为优选，所述步骤三中板材加热具体为电磁感应快速加热，加热速率大于50℃/s，加热后的目标温度范围为150℃-300℃，其中优选为280-300℃。

作为优选，所述步骤三中快速成形过程中的应变速率大于0.1/s。

作为优选，所述步骤四中人工时效具体操作为：将步骤三处理后的板材加热至120℃-160℃，保温5-10h。