CN100429330C - 铝合金材的成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铝合金的成形方法，此方法，对于6000系铝合金材，在预施1%以上的加工应变量后，在50～150℃的温度下加热，进行时效硬化恢复处理，使铝合金材的成形性得到恢复，所以不是进行高温成形等的特殊的成形，而是在通常的条件下的铝合金材进行成形。通过此方法，使经室温时效硬化后成形性低下的6000系铝合金材的成形性得到恢复成为可能。

Description

铝合金材的成形方法

技术领域

本发明涉及一种使经室温时效硬化成形性低下的6000系铝合金材的成形性得到恢复的、铝合金材(以下，铝简称为Al)的成形方法。

背景技术

历来，用于作为汽车、船舶、飞机或者机车等的运输工具、机械、电器制品、建筑、构造物、光学器材，器具的部件和部品，使用的是成形性和烧接硬化性优异的Al合金材。

特别是，在汽车等的运输工具的车体领域中，近年来，由于废气排放等所引起的地球环境保护问题，所以希望能够通过轻质化提高燃料消耗率。因此，对于汽车的车体，取代历来所使用的钢材，轧制板或挤制型材等，更轻质的Al合金材的适用在不断增加。

其中，在汽车的发动机罩(hood)、翼子板(fender)、车门、车顶(roof)、车尾行李箱盖(trunk lid)等的车身外板结构的，外板(outer panel)和内板(inner panel)等的面板中，探讨了Al-Mg-Si系的AA乃至JIS 6000系(以下简称6000系)的Al合金板的使用。

6000系Al合金材，基本上必须含有Si、Mg，具有优异的时效硬化性，所以在冲压成形和弯曲加工时由于它的低屈服化就能够确保成形性，并且通过成形后的面板的烤漆喷涂处理等的、相对低温的人工时效(硬化)处理时的加热，可以进行时效硬化提高屈服点，使其具有可以确保必要的强度的BH性(烧硬性(bake hard)、人工时效硬化能、烤漆喷涂硬化性)。

还有，6000系Al合金材，Mg量等的合金量多，与其他的5000系的Al合金等相比较，合金元素量较少。因此，这些6000系Al合金板的废料作为Al合金溶解材(溶解原料)进行再利用的时候，容易得到原来的6000系Al合金铸锭，再生性优异。

另一方面，在上述汽车车身外板结构的用途领域中，Al合金板经引伸或拉深或修整等的冲压成形进行面板化。近年来，随着Al合金板的汽车面板的不断采用，在形状更加复杂、成形困难的面板上的适用越来越多。例如，经引伸成形的面板形状，引伸高度和引伸面积等大型化、而且形状有随着拉伸法兰变形而产生的弯曲部位等的复杂化倾向。因此，更容易发生成形时的破裂、表面粗糙等的成形问题。

然后，在上述汽车面板内，外板(outer panel)，在上述冲压成形后，由于与内板(inner panel)接合形成车身外板结构，因此要复合实施加工条件严格的被称作平卷边(flat hem)的180℃弯曲加工等的严格的弯曲成形。此平卷边(flat hem)加工是一种，折叠起外板的边缘(180℃折返)与内板的边缘进行结合的被称作卷边(hemming的别称)加工的严格的弯曲加工。

相对与此，6000系的Al合金材，由于其优异的时效硬化性的原因，在Al合金材自身制造后，在被使用于上述各用途之间，具有容易生成室温(常温)的时效硬化，缺乏常温稳定性这样的大问题。发生这样室温时效的时候，在制造刚完成时，6000系Al合金材满足上述各用途的要求特性，但是经过一定时间后，实际上使用的时候，就不能满足这些要求特性，要是作为面板材料，上述的冲压成形性和卷边加工性，此外，还有上述的BH性(人工时效硬化性)会显著的下降。

特别是，在上述Al合金外板的平卷边(flat hem)加工中，发生室温时效硬化的时候，在所形成的平卷边的边缘弯曲部(卷边部、折叠部)，容易发生比较大的破裂等的问题。

对于这些6000系Al合金材的抑制室温时效的课题，在素材的制造方面，在6000系Al合金材的固溶化以及淬火处理等的调质处理后，进行了对在室温中放置中所形成的Mg·Si群等的组织进行控制等的冶金上的改善。但是，冶金上的室温时效抑制，会使上述的BH性下降，所以对此的作用也是有限的。

因此，在成形加工方面，历来提案有对6000系Al合金材持续加热成形加工的技术。在铝合金板的领域，由于要进行加工形状困难的面板的成形，所以对铝合金板进行加热，在460～550℃的高温领域，使其产生高拉伸性从而得到高成形性的，高速超塑性成形或热压法等的各种高温成形方法进行了探讨。例如，提案有，对没有进行固溶处理等的6000系铝合金板，在500℃左右的固溶化处理所必要的温度下进行吹塑形成，对其后的成形品进行回火处理，可以得到200MPa以上的高屈服点(参照特开2001-58221号公报)。

还有，提案有，在板的弯曲加工中，对板的卷边加工部位在250～500℃下进行加热，急冷，以改善卷边加工性(参照特许3431924号公报)。此外，还提案有，对卷边加工模具的支架或卷边边缘等设置电热器等的加热机构，加热至200℃前后，改善卷边加工性(特许3390479号公报)。此外，还公开有，在板材或型材、管材等的弯曲加工中，以及Al合金材的弯曲加工中，使用高频加热线圈等，对6000系Al合金材的弯曲加工部分进行加热退火，在温、热间进行弯曲加工(参照特开平6-277764号公报)。

然而，作为冶金上的常识，这些对6000系Al合金材进行加热，在温、热间，模具成形加工的技术中，为了提高6000系Al合金材加工部分的拉伸率，或是由于退火，最低要在200℃以上的温度进行加热。还有，为了提高6000系Al合金材的加工部分的拉伸率，或是出于退火，有必要在最低200℃以上的温度进行加热。

因此，6000系Al合金材的加热部分的强度下降等，机械的性质在局部发生变化，就产生作为强度部件在使用时缺乏信赖性等问题。

还有，在上述高速超塑性形成等的高温成形中，特别是6000系Al合金材等，表现出与通常的常温的成形性不同的性质，产生新的成形上的问题，即，会有成形性低下等的问题。

然后，这些问题对经过室温时效硬化的6000系Al合金材同样，或者说，更显著的发生。因此，对经过室温时效硬化的6000系Al合金材的有效的并且实用的成形加工方法，目前还没有，只能采用成形形状等的设计变更，或牺牲掉工程或时间等的效率化因素以缓和成形加工条件，这是当前的实情。

发明内容

本发明着眼于这些情况，其目的在于，提供一种可以使经室温时效硬化成形性低下的6000系Al合金材的成形性得到恢复的铝合金材的成形方法。

为了达到此目的，本发明的铝合金材的成形方法的特点在于，对6000系铝合金材，预施1％以上的加工应变量后，在50～150℃的温度下加热进行时效硬化恢复处理而成形。

还有，本发明所述铝合金材为，经轧制的板，或者此板经冲压成形的面板，还包括经挤压的型材，管材等。

在本发明中，得到了如下认识，与经过室温时效硬化，刚制造完的材料相比较，对于成形性低下的6000系Al合金材，预施1％以上的加工应变量后在50～150℃的温度下加热进行时效硬化恢复处理，可以使6000系Al合金材的成形性得到恢复。

通常，并不预施加工应变量，简单的按上述50～150℃的温度进行加热，按照常识，经过室温时效硬化的6000系Al合金材的机械的性质，特别是，成形性不发生变化。但是，预施上述加工应变量后，进行这样的低温加热，经过室温时效硬化的6000系Al合金材的成形性就发生了恢复的现象。

本发明的恢复处理，具有不预施加工应变量则成形性的恢复不出现的特点，由此可知，和上述的6000系Al合金材在最低200℃以上的温度进行加热成形加工的温、热间的成形技术，在基本上的冶金的机理相异。

这样的特异的现象在冶金上的机理的详细原因还不明了，推断为，通过预施上述加工应变量，在6000系Al合金材的加工硬化之上，通过一时的室温时效，被析出硬化的Al合金组织软化乃至拉伸率增加发生，成形性大幅地得到恢复。

并且，即使按上述50～150℃的温度进行加热，6000系Al合金材的其他的抗拉伸强度、屈服点等也都没有大幅下降。还有，BH性也没有下降的影响，通过成形后的面板或成形部件的烤漆喷涂处理等的人工时效硬化处理，可以确保抗凹痕性等必要的强度。

因此，不需要牺牲作为6000系Al合金材的其他的必要特性，对板的拉深或引伸等的冲压成形，板的HAT弯曲或90℃弯曲等的弯曲加工，板的冲压成形后的面板的卷边加工等的弯曲加工，挤制型材、管材等的弯曲加工等，以使用模具为主的成形性，都能够大幅地得到提高。

并且，预施1％以上的加工应变量还属于比较轻的加工，还有，50～150℃的加热温度也是相对低的温度，所以具有不需要进行如上述高温成形的现有技术那样的，对成形工程中的设备或工程进行大幅改造的优点。

附图说明

图1表示Al合金板的卷边加工的说明图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施形态进行具体的说明。

(加工应变量)

在本发明的时效硬化恢复处理(以下，简称为恢复处理)中，对经室温时效硬化的6000系Al合金材，首先，施与1％以上的加工应变量。加工应变量低于1％时，如上所述，不预施加工应变量，则与通常的单纯的加热处理没有变化，即使进行50～150℃温度下的加热，经室温时效硬化的6000系Al合金材的成形性也不会恢复。因此，预施加工应变量最低也有必要为1％以上。

但是，没有必要施与很大的加工应变量。施与过量的加工应变量，相反，则会发生6000系Al合金材的变形或厚度的减少，或者，产生由此而需要新的设备等的各种的问题。优选加工应变量的上限，根据室温时效硬化的程度或6000系Al合金材的形状或加工的记录(板、面板、型材、时效硬化度)决定，板、面板等的时候为20％左右，型材等的时候为50％左右。因此，优选加工应变量，板、面板的时候为3～20％的范围，型材的时候为3～50％的范围。

(加热)

在本发明的时效硬化恢复处理中，上述施与了1％以上的加工应变量的6000系Al合金材在50～150℃，优选为80～130℃的温度下进行加热。加热温度低于50℃，则即使施与大的加工应变量，经室温时效硬化的6000系Al合金材的成形性也不会恢复。还有，加热温度低于80℃，则施与加工应变量小的时候，经室温时效硬化的6000系Al合金材的成形性有可能不会恢复。

另一方面，加热温度超过150℃变高时，则不能依据事前的加工应变量的量，经室温时效硬化的6000系Al合金材的成形性不会恢复。还有，加热温度超过130℃变高时，根据加工应变量的量，经室温时效硬化的6000系Al合金材的成形性有可能不会恢复。还有，6000系Al合金材的最适宜加热温度，需根据和6000系Al合金材的形状或加工的记录(板、面板、型材、时效硬化度)、事前施与的加工应变量的量，等的关系进行选择。

加热时间同样，也需跟据6000系Al合金材的板厚等来决定，经室温时效硬化的6000系Al合金材的实体温度，如果在上述范围之内，安全起见，最低也需要30秒～1分钟的短时间的保持时间为佳。因此，本发明的恢复处理，加热时间不需要很长。

本发明的恢复处理，此加热温度较低也是特点之一，由此可知，和上述的6000系Al合金材在最低200℃以上的温度进行加热成形加工的温、热间的成形技术，其基本上的冶金的机理相异。还有，本发明的恢复处理，具有上述短时间内产生成形性得到恢复的效果的特点。

本发明的恢复处理，实施施与加工应变量进行加热等一连的恢复处理，加热后经一次冷却后，成形性也能得到恢复，其效果持续保持。假设，在本发明的恢复处理中，如果由于长期保管等原因，6000系Al合金材经室温时效，成形性再度下降，那么再度进行本发明的恢复处理即可。因此，下述各种的成形也可以在常温下进行。即，在成形加工时，如下所述，除本发明的恢复处理的加热之外，完全没有必要在高温下进行成形加工。

(恢复处理的方法)

作为6000系Al合金材的恢复处理方法，以板材为例进行说明。

首先，在汽车面板等的用途领域中，会对Al合金板进行的引伸或拉深或修整等的冲压成形、面板化的工序，此外，作为外板(outer panel)，更一步，还会进行平卷边等的卷边加工式的弯曲加工工序。此时，上述板材在进行面板化冲压成形时的成形性会得到恢复，并且卷边加工式的弯曲加工性也会得到恢复。

(冲压成形性的恢复)

上述板材在进行冲压成形面板化时的成形性得到恢复的时候，可以对素材板进行全面的恢复处理，或者，也可以选择面板形状更复杂部位、随拉伸法兰变形而产生的弯曲部分等的成形困难部位等进行恢复处理。

具体地说，对设置到冲压成形模具中之前的板，利用轧辊或张力平整机(tension leveller)等的矫正机或模具，施与张力等，预施上述加工应变量。还有，对设置到冲压成形模具中的板，通过冲压成形模具，或者通过别的机构，对板施与张力，施与上述加工应变量。这些，都要根据现有的设备状况，适宜地选择合理的方法和设备而进行。

然后，其后的加热也是，对板的全体，或者只对成形加工部分进行均可。还有，可以对设置到冲压成形模具中之前的板，通过加热机构或者炉进行上述低温温度的加热。还有，对冲压成形模具按上述低温温度进行加热，在冲压成形前或者冲压成形中，也可以对板材按上述低温温度进行加热。此时，在冲压成形所用模具中，可以设置上述恢复处理用的加热机构，而且不需要上述现有的技术的200℃以上的高温的加热机构，这样相反会有损恢复处理的效果。

通过这样的本发明的恢复处理，经室温时效硬化的6000系Al合金板的，例如，引伸成形性、拉深成形性、拉伸法兰变形性等得到恢复(提高)，并抑制了冲压成形时的破裂、表面粗糙等的成形问题的发生。

(弯曲加工性的恢复)

在上述的板或者面板的，HAT弯曲、90℃弯曲、卷边等的弯曲加工性进行恢复的时候，还有，型材进行弯曲加工的时候，可以对这些弯曲加工的素材全面地进行恢复处理。或者，选择弯曲加工素材的弯曲加工部分或弯曲加工困难的部位等，例如，板的弯曲加工部分，选择其弯曲外沿形状为直线，或者不为直线、圆弧状等的，弯曲加工更困难的部位进行恢复处理均可。

具体地说，对设置到弯曲加工模具中之前的弯曲加工素材，可以利用轧辊或张力平整机(tension leveller)等的矫正机或模具，施与张力，施与上述加工应变量。还有，对设置在弯曲加工模具中的弯曲加工素材，可以通过弯曲加工模具，或者通过别的机构，施与张力等，施与上述加工应变量。这些都要根据现有设备状况，适宜地选择合理的方法和设备进行。

然后，其后的加热也是，对弯曲加工素材全体，或者只对弯曲加工部分进行均可。具体地说，对设置到弯曲加工模具中之前的进行弯曲加工的素材，可以通过加热机构或者炉进行上述低温温度的加热。还有，可以对弯曲加工模具按上述低温温度进行有选择地加热，对成形前或者成形中的弯曲加工素材按上述低温温度进行加热。此时，在弯曲加工模具中，可以设置上述恢复处理用的加热机构，而且不需要上述现有的技术的200℃以上的高温的加热机构，这样相反会有损恢复处理的效果。

(卷边加工性的恢复)

在此弯曲加工中，特别是，对平卷边加工性的恢复的情况如下进行说明。冲压成形后的面板(板)的一般的平卷边加工的概要如图1(a)～(c)所示。如图所示，平卷边加工，通过图1(a)的下翼缘(down flange)工序、图1(b)的预卷边(prehem)工序，图1(c)的平卷边(flat hem)工序，使用模具，基本如此进行。

首先，图1(a)中表示的是，通过模具101和压板102进行固定的，冲压成形加工后的外板1。然后，对外板1的虚线所表示的外缘部1a，通过冲头(punch)100，按图中箭头所示施力方向，沿与外板1垂直方(面向图的上方)向施力，使外缘部1a按接近直角(90℃)的角度进行折叠，形成折叠部1b。

接着，图1(b)中同样表示的是，通过模具104和压板102进行固定的，经上述下翼缘(down flange)工序后的外板1。然后，在此预卷边工序中，对外板1的虚线所示外缘部1a，通过冲头103，在面板内侧更一步进行大约135℃的折叠，形成折叠部1b。此时，通过上方、冲头103，如图中2个方向箭头所示的施力方向，对被折叠成直角的由虚线表示的外缘部1a，沿与外板1的垂直方向(面向图的下方)以及外板1的平行方向(图的横向方向)两方向施力。

此外，在图1(c)的平卷边工序中，拉深工序和整修工序等的成形加工后的内板2的外缘部2a，插入(收容)至上述预卷边工序后的外板1的折叠部1b内。然后，外板1以及内板2，通过压板(图中没有显示)和模具102进行固定，并且外板1的外缘部1a，通过冲头105，在面板内侧进一步进行180℃的角度的折叠，形成平卷边。如此进行，内板2的外缘部2a，与外板1的平卷边部(180度折叠部)相接触，两者端部被贴紧接合在一起。

还有，在绳卷边(roped hem)加工的时候，图1(a)、(b)的工序与平卷边加工相同，只是，图1(c)的工序，折叠部的1b，不是平直的卷边，而是形成圆弧状(绳状)向外方膨起的弯曲形状。因此，与平卷边相比较，不是形成锐利的卷边形状，外观性也不好。还有，有外板和内板的接触面积少缺乏接合性和紧密性等问题。因此，特别是，在重视外观和美观的汽车部件等中，卷边加工的最后工序，是严格的弯曲加工，通常通过图1(c)的平卷边工序进行此加工。

在这样的平卷边加工中，在前工序的冲压成形时，可以施与恢复处理所必要的量的加工应变量。由此，就没有必要进行为了施与恢复处理所必要的量的加工应变量而进行其他的工序，所以理想。这里，在前工序的冲压成形时所导入的加工应变量少的时候，冲压时加上伸长量，可以多留出些由弯曲加工时的成形条件(弯曲角度或弯曲端部弧度R等)所严格导入的应变量的量。还有，为了补充冲压成形时的加工应变量，或者为了施与新的加工应变量，在设置到卷边加工模具前的面板的卷边加工部分，可以预施出加工应变量。

但是，此方法，在进行如此卷边工序式的多重弯曲加工的时候，仅对最初工序的上述下翼缘(down flange)工序等的成形性的恢复有效。在多重的卷边加工工序中，由于其后的预卷边工序和平卷边工序的加工条件越发严格，所以破裂等容易发生。

因此，使此后的预卷边工序和平卷边工序的成形性得到恢复十分重要，此时，在前面下翼缘(down flange)工序的弯曲加工工序中所施与的加工应变量，在本发明的恢复处理中作为必要的加工应变量进行利用。然后，在下翼缘(down flange)工序后预卷边工序前的中间，或者在预卷边工序和平卷边工序的弯曲加工中，希望能够进行恢复处理所必要的加热，对后面的预卷边工序和平卷边工序等的弯曲加工工序的成形性分别进行选择性的恢复。此方法还希望，在下翼缘(down flange)工序模具中所设置的被加工的面板，设置在预卷边以及平卷边工序模具中进行修复的有很多，根据通常的卷边工序所定形状，能够进行本发明的恢复处理。

如此，弯曲加工为多个工序构成的时候，上述的时效硬化恢复处理在此多个工序中，可以有选择地进行。即，应变量1％以上被导入的时候，能够期待时效硬化的恢复，所以在进行必要次数的弯曲加工之后，可以在热处理最容易进行的阶段实施时效硬化恢复处理。

加工应变量的施与方法，利用轧辊或张力平整机(tension leveller)等的矫正机，施与张力即可。还有，在通过上述的下翼缘(down flange)工序自身施与加工应变量中，对于设置在卷边加工模具中的面板，例如，通过图1(a)的模具101和压板102、冲头100等的辅助，施与上述加工应变量。但是，这些也需根据现有设备状况，适宜地选择合理的方法和设备进行。

然后，其后的加热也同样，对面板全体，或者仅对卷边加工部分进行均可。具体地说，对设置到卷边加工模具之前的面板，可以通过加热机构或炉，按上述低温温度进行加热，还有，对上述各卷边加工工序中的模具按上述低温温度进行有选择的加热，也可以对卷边加工前或卷边加工中的板按上述低温温度进行加热。此时，在上述各卷边加工工序中的模具中，可以有选择地设置上述恢复处理用的低温的加热机构。

通过这样的本发明的恢复处理，可以使经室温时效硬化的6000系Al合金材的，平卷边等的弯曲加工性得到恢复(提高)，并且抑制板材的弯曲部或卷边部易生成的破裂和表面粗糙，或者型材的弯曲部等处易生成的破裂和褶皱等成形问题。

作为加工应变量的计算方法有，例如，测定相对原料，材料的强度的上升量，或在试样表面复印划圆，测定成形前后的圆的伸缩量等方法。

(化学成分组成)

接着，对本发明作为对象的6000系Al合金材的化学组成进行说明。这里，所说的6000系Al合金是，AA规格的6000系Al合金。本发明作为对象的6000系Al合金材，作为上述的汽车用材等，要求具有优异的成形性和BH性、强度、焊接性。耐腐蚀性等的诸多特性。为了满足这样的要求，Al合金材的基本组成，以质量％计，含有Mg：0.2～2.0％、Si：0.3～2.0％的铝合金材为佳。还有，本发明的化学组成的％，包含权利要求中的％，全部表示为质量％的意思。

还有，本发明为对象的6000系Al合金材，由于其优异的BH性会出现室温下的时效硬化的问题，有必要进行本发明的恢复处理。此点，在6000系Al合金也同样，本发明的恢复处理，对于由于BH性优异而产生的室温下的时效硬化问题，希望也能够适用于Si/Mg以质量比计在1以上的所谓Si过剩型的6000系Al合金材。作为这样的6000系Al合金材，例如，可以作为汽车外板用的板等，其组成，含有，Mg：0.2～2.0％、Si：0.3～2.0％、Mn：0.01～0.65％、Cu：0.001～1.0％，并且Si/Mg以质量比计为1以上，余量由Al以及不可避免的杂质构成。

还有，其他的元素，依照AA乃至JIS规格等所列的各种杂质含量(允许容量)的标准。其他的合金元素，具体地说，可以选择性地含有Fe：1.0％以下、Mn：1.0％以下、Cr：0.3％以下、Zr：0.3％以下、V：0.3以下、Ti：0.2％以下中的一种或两种以上。还有，在此之上，或者，取而代之，此外，还可以选择性的含有Ag：0.2％以下、Zn：1.0％以下中的一种或两种以上。

上述合金元素之外的其他的合金元素和气体成分为杂质。但是，从再利用的观点出发，作为溶解材，并不只是高纯度的Al坯料，6000系合金和其他的Al合金废料、低纯度Al坯料等都作为溶解原料进行使用，熔炼本发明的Al合金组成时，必然含有这些其他的合金元素。因此，在本发明中，在不妨害本发明目的效果的范围内，允许含有这些杂质。

在上述6000系Al合金中，对各元素的优选含有范围和意义、还有允许容量如下进行说明。

Si：0.2～2.0％

Si是，在固溶强化、和成形后的烤漆喷涂处理等的，比较低温短时间下的人工时效处理时，与Mg共同形成化合物相(β”)，发挥时效硬化作用，为了得到作为板所必要强度所必须的元素。因此，如冲压成形性等，是使其兼备作为面板的必要的诸多特性的最重要的元素。Si含量低于0.2％，则上述时效硬化不起作用，此外，还不能够兼备各用途所要求的，冲压成形等的诸多特性。另一方面，Si超过2％含有，则会显著妨害冲压成形性和弯曲加工性。此外，还显著妨害焊接性。因此，Si的范围为0.2～2.0％。

Mg：0.2～2.0％

Mg，在固溶强化，和烤漆喷涂处理等的上述人工时效处理时，与Si共同形成化合物相，发挥时效硬化作用，是为了得到上述作为面板的必要强度所必须的元素。Mg含有低于0.2％，则其绝对含量不足，所以在人工时效处理时不能形成上述化合物相，也不能发挥时效硬化的作用。因此，不能得到作为板所必要的上述必要的强度。另一方面，Mg的含有超过2.0％，则会显著妨害冲压成形性和弯曲加工性等的成形性。因此，Mg的含量为0.2～2.0％的范围。

Cu：0.001～1.0％

Cu，在6000系Al合金中，具有提高时效硬化速度的作用。即，在烤漆喷涂工序等的人工时效(硬化)处理的条件下，具有促进Al合金材组织的晶粒内的GP区等的化合物相的析出的效果。还有，在人工时效处理状态下的固溶的Cu等，具有提高成形性的效果。Cu的含量低于0.001％，则这些效果不足。但是，Cu的含量超过1.0％过量，则形成粗大的化合物恶化成形性的可能性变大。还有，恶化作为汽车外板所必要的耐丝锈性等的耐腐蚀性的可能性也大。因此，Cu含量的上限在1.0％以下为佳。

Mn：0.01～0.65％

Mn在晶粒的细化上有用，可以提高成形性。Mn在均质化热处理时生成分散粒子(分散相)，这些分散粒子具有防碍再结晶后的晶界移动的效果。但是，各含量太大，则形成粗大的化合物，成为破裂的起点，相反会恶化成形性。因此，Mn含有在0.01～0.65％的范围内为佳。

(平均晶粒径)

还有，这些组织的规定，Al合金板的平均晶粒径细化为50μm以下为佳。通过在此范围内对晶粒径细小化，可以确保乃至提高弯曲加工性和冲压成形性。晶粒径超过50μm粗大化的时候，弯曲加工性和引伸等的冲压成形性显著降低，易发生成形时的破裂和表面粗糙等问题。

还有，这里所说的晶粒径是板的纵(L)方向的晶粒的最大直径。此晶粒径为Al合金板经0.05～0.1mm机械研磨之后经电解腐蚀的表面，使用光学显微镜进行观察，沿上述L方向，按照线截取(line intercept)法进行测定。1个测定线长为0.95mm，一个可视区各三条合计5个可视区进行观察，全测定的线长为0.95×15mm。

(制造方法)

Al合金材的制造，根据其形状可以按常用方法进行。在Al合金的溶解、铸造工程中，调整为本发明成分规格范围内的Al合金熔液，适宜地选择连续铸造轧制法、半连续铸造法(DC铸造法)等通常的溶解铸造法进行铸造。接着，通过常用方法，对此Al合金铸锭实施均质化热处理后，经热轧、热挤压，制成卷状、板状、型材、管材等制品材。此外，根据必要进行中间退火、冷扎，把卷状、板状等的制品加工成冷扎板。此加工后Al合金材，进行调质处理，通过必须的固溶化以及淬火处理调质，形成制品板。根据用途和必要特性，附加进行更高的高温下的时效处理或稳定化处理等调质处理当然也是可能的。

【实施例1】

下面，对本发明的实施例进行说明。对经室温时效的Al合金板实施本发明的恢复处理后，对其冲压成形性、卷边加工型进行评价。

即，表1中所示A的过剩Si型的组成的6000系Al合金板，在室温下放置4个月，进行室温时效。经过此室温时效的Al合金板的抗拉伸试验性，与调质处理后(刚制造完)的Al合金板的As0.2％屈服点128MPa、As伸长率30％进行比较，时效后的0.2％屈服点为163MPa，△屈服点增加35MPa，时效后的伸长率为25％，△伸长率降低了5％。还有，通过上述室温时效后的Al合金板的上述晶粒径的测定方法，测定的平均晶粒径为30μm。

此抗拉深试验特性，以与Al合金板的压延方向平行的(L方向)屈服点(σ0.2)作为As屈服点(MPa)进行了测定。还有，拉伸试验是按照JIS 2201所进行，并且试验片形状根据JIS 5号试验片制成。还有，以十字头速度为5mm/分的一定速度下进行试验，直至试验片破断。

还有，试验材的Al合金板的制造条件如下所述。表1中所示组成的400mm厚的铸锭，经DC铸造法熔炼后，在550℃实施均质化热处理，结束温度为300℃经热轧后的厚度为5mm。此热轧板通过分批式的热处理设备，实施400℃×4hr的中间退火后，经80％冷扎率的冷扎，得到厚度为1.0mm的冷扎板。然后，此冷扎板，通过连续式的热处理设备，在510℃进行固溶化处理后，进行淬火一直到室温，在此淬火后的30分内，进行70℃×1小时的预备时效处理。

与上述经室温时效的同一板，经表2所示的各种条件的恢复处理后，分别模拟汽车面板的冲压成形和卷边加工，对冲压成形性和卷边加工性作出评价。这些结果也在表2中表示。

还有，此时的恢复处理，在冲压成形和卷边加工试验之前，预先，对于试验材的Al合金板，没有共同进行，此恢复处理后，对于经室温冷却(空冷)后的板分别进行了成形试验。还有，根据各恢复条件而进行冲压成形试验和卷边加工试验的试验用材，进行了统一恢复处理条件的处理。具体地说，对于试验材的Al合金板，通过张力平整机(tension leveller)等的矫正机施与张力使其附有加工应变量。然后，这些施与了加工应变量的Al合金板在加热炉中，按各所定温度进行加热，其温度保持一分钟。加热后的板空冷直至室温，进行成形。

冲压成形性，通过平面应变量引伸高度(LDH0)试验进行了评价。试验条件为，使用宽100mm×长180mm的采取试验片，试验片纵方向制作成与轧制方向和直角方向一致。然后，在常温下，使用冲头(球形头、φ：100mm)和模具(附有bead)，褶皱抑制力为200kN，润滑油为R-303，成形速度20mm/分的条件下进行了3次，最低的引伸高度作为LDH0值(mm)。还有，在试验中，一次即破断的试验材没有求出其LDH0值。

卷边加工性，模拟上述冲压成形后所进行的平卷边加工，在常温下，对试验材进行10％的拉伸后，对所进行的弯曲试验进行评价。试验条件为，使用JIS Z 2204中所规定的3号试验片(宽30mm×长200mm)，试验片的纵方向制作成与轧制方向一致。弯曲试验，根据JIS Z 2248中所规定的V形铁(V block)法，模拟平卷边加工，通过端部半径为0.3mm，弯曲角度为60度的挤压模具进行60度弯曲后，更进一步，进行180度的弯曲。此时，例如，在外板的卷边加工把内板夹入弯曲部内，由于条件很严格，这样的Al合金板没有被夹住的状态下进行了180度的弯曲。对试验后的弯曲部的破裂的发生状况进行观察，按如下标准进行了评价，弯曲部表面上没有破裂或表面粗糙等的为○，没有破裂发生表面粗糙的为△，有破裂的为×。

首先，如表2所示，比较例1为，经室温时效成形性低下的过剩Si型组成的6000系Al合金板，没有进行本发明的恢复处理，相当于表示进行了上述各成形的现有实例。此时，当然，在冲压成形中发生了破断，在卷边加工中的弯曲部也有破裂生成，此经室温时效的状态，表现出了成形困难。

相对与此，在本发明的条件范围内，进行了恢复处理的本发明例8～14，不仅局限于经室温时效的成形性低下的过剩Si型的组成的6000系Al合金板，其冲压成形性和卷边加工性都得到提高乃至恢复。因此，通过本发明的恢复处理成形性提高乃至恢复的效果得到了证实。

还有，不论是经过加热但没有预施加工应变量的比较例2，还是预施了加工应变量但没有进行加热的比较例3，均在冲压成形时发生了破断，在卷边加工中弯曲部生成了破裂。因此，本发明的恢复处理中的预施加工应变量和加热组合进行的意义得到了证实。

此外，不论是恢复处理的加工应变量为0.8％，低于本发明的恢复处理的加工应变量的下限1.0％的比较例4，还是恢复处理的加热温度为45℃，低于本发明恢复处理的加热温度的下限50℃的比较例5，冲压成形性和卷边加工性与发明例进行比较，均有恶化。还有，在发明例中也是，恢复处理的加工应变量接近下限的发明例8、恢复处理的加热温度接近下限的发明例13、恢复处理的加热温度接近上限的发明例14，与其他的发明例9～12相比较，冲压成形性和卷边加工性均相对较低。因此，由此结果得知，本发明恢复处理的加工应变量条件和加热温度条件的界限的意义。

【表1】

【表2】

【实施例2】

接着，作为汽车外板，与实施例1相同的Al合金板，在冲压成形后，将此板放置进行室温时效，其后模拟卷边加工，对平卷边加工性进行了评价。这些结果在表3中表示。

冲压成形按如下进行，从刚制造完没有经室温时效的Al合金板切割出多枚边长为500mm的正方形的供试板(plank厚板)，使用带有边缘(bead)的模具，通过机械冲压，引伸成形为，具有在中央部有边长为300mm、高度为30mm的高方筒状的引伸部，和引伸部的四周有平坦的法兰边(宽30mm)的盒子型的面板。在褶皱抑制力为49kN，润滑油为一般的防锈油，成形速度为20mm/分的相同条件下进行。

此盒子状的面板经4个月的放置进行室温时效处理，经此室温时效处理的成形面板的抗拉伸试验性，与上述调质处理后(刚制造完)的Al合金板的As0.2％屈服点为128MPa、As伸长率为30％相比较，时效后的0.2％屈服点为169MPa，△屈服点增加了41MPa，时效后的伸长率为22％，△伸长率下降了8％。还有，此抗拉伸试验的测定条件与实施例1相同。

然后，此成形的盒子型面板的上述平坦的法兰边部进行了平卷边试验。平卷边加工带(从边加工后的面板内侧被折叠的端部到折叠端部的距离)为12mm，模拟下翼缘(down flange)工序，Al合金面板的边缘折叠成90度的角度。此时，Al合金面板的90℃弯曲半径为0.8。接着，模拟预卷边工序，Al合金面板的边缘，更一步向内侧进行135℃折叠。

其后，模拟严格的平卷边工序条件，内板完全不插入上述Al合金面板的折叠部，折叠部在内测进行180度折叠，进行使面板面紧贴的平卷边加工。还有，平卷边加工方向，与元Al合金板的轧制方向一致。

然后，此平卷边的边缘弯曲部的表面粗糙、细小的破裂、大的破裂的发生等的表面状态用肉眼进行观察。作为评价，观察试验后的弯曲部(弯曲部)的破裂发生状况，按如下标准进行了评价，弯曲部表面上没有破裂和表面粗糙的为○，没有破裂发生表面粗糙的为△，有破裂的为×。

还有，此卷边加工时的时效硬化恢复处理，对于上述所成形的盒子型面板的平坦的法兰边部，首先，进行上述的下翼缘(down flange)工序，预施本发明恢复处理的10.0％的加工应变量。

然后，施与此下翼缘(down flange)加工的面板，设置在预卷边以及平卷边工序模具中进行修整时，通过加热器，对法兰边部进行中间的加热，进行本发明恢复机理内的加热处理。其后，经此恢复处理的面板设置在预卷边以及平卷边工序模具中，依次进行预卷边工序、平卷边工序。

此时，如表3所示，发明例19，在80℃进行上述的中间的加热，在接下的预卷边工序、平卷边工序中不进行加热，在常温下成形。发明例20，在80℃进行上述的中间的加热，在接下的预卷边工序、平卷边工序中同样，在80℃进行加热继而成形。发明例21，在100℃进行上述的中间的加热，在接下的预卷边工序、平卷边工序中不进行加热，在常温下成形。

还有，为了进行比较，没有实施上述本发明内的中间的加热的比较例也分别进行了平卷边加工试验。比较例15，接着，在预卷边工序、平卷边工序中也不进行加热，在常温下成形。比较例16，在预卷边工序、平卷边工序中，在本发明范围外的200℃进行加热而成形。比较例17，在本发明范围外的200℃进行上述中间的加热，接着，预卷边工序、平卷边工序不进行加热，在常温下成形。比较例18，在本发明范围外的200℃进行上述中间的加热，接着，在预卷边工序、平卷边工序中，在200℃进行加热继而成形。

如表3所示，比较例15为，经过室温时效成形性低下的过剩Si型的组成的6000系Al合金制成的盒子型面板，相当于没有进行本发明的恢复处理，进行了上述卷边加工的现有实例。此时，当然，在卷边加工中在弯曲部发生了破裂，在经过此室温时效的面板的状态下，表现出了成形困难。

与此相对，在本发明条件范围内进行了恢复处理的发明例19～21，不仅局限于经室温时效的成形性低下的过剩Si型的组成的6000系Al合金制成成形的盒子型面板，卷边加工性得到提高乃至恢复。因此，通过本发明的恢复处理成形性得到了提高乃至恢复的效果得到了证实。

另一方面，在本发明条件范围内没有进行恢复处理的比较例16、17、18也在卷边加工中的弯曲部均发生了破裂。

因此，本发明的恢复处理，对于成形后的面板的卷边加工，施与加工应变量和加热进行组合和条件的意义得到了证实。

【表3】

【实施例3】

接着，对经室温时效的Al合金的挤压中空形材，经本发明的恢复处理后的弯曲加工性进行了评价。

具体地说，上述表1中所示B的各6000系成分组成的铝合金坯通过DC铸造进行熔炼，并进行480℃×4hr的均质化热处理，在480℃的挤压温度进行挤压加工，挤压完后直接在线分别通过水冷直接进行淬火。接着，对这些挤压材，共同实施190℃×3小时的时效处理。挤压速度为5m/分，挤压比为61，直接淬火时的冷却速度为350℃/秒。

此挤压中空形材，在纵方向有均一的矩形(口形)断面，矩形断面的长边为100mm，短边为70mm，厚度为1.5mm。

此挤压中空形材放置4个月使其室温时效化。此经室温时效的挤压中空形材的抗拉伸试验特性，与上述时效处理后(刚制造完)的Al合金挤压中空形材的As0.2％屈服点为206MPa，As伸长率为16.1％相比较，时效后的0.2％屈服点为230MPa，△屈服点增加了24MPa，时效后的伸长率为14.0％，△伸长率降低了2.1％。此抗拉伸试验性测定条件与实施例1相同。还有，上述室温时效后的Al合金挤压形材按上述晶粒径测定方法其平均晶粒径为40μm。

与上述经室温时效的同样的挤压中空形材，在表4所示各种条件下进行恢复处理后，分别，模拟作为汽车的车架或缓冲器的增强材的部件等的所受弯曲加工，对其弯曲加工性进行了评价。其结果在表4中表示。

还有，此时的恢复处理，在试验材的挤压中空形材，设置在弯曲加工中广泛使用的拉弯机中后，对于挤压中空形材的弯曲部分，通过拉弯机，如表4所示预施弯曲加工应变量。然后，此施与加工应变量的挤压中空形材的弯曲部分，通过拉弯机附近的加热器，分别按所定温度进行加热，保持其温度一分钟。然后，在此保持后，继续，通过拉弯机进行弯曲加工。

弯曲加工试验，使用长度2000mm的供试材，通过弯曲加工中广泛使用的拉弯机进行弯曲加工试验。弯曲内侧半径R为300mm。弯曲加工时，机械的间隙为0.1mm。

对弯曲加工后试样的弯曲外侧型材面的破裂，和弯曲内侧型材面的褶皱的发生状况通过肉眼观察进行评价。在弯曲加工后的试样中，按以下标准分别进行了评价，没有发生破裂和褶皱的弯曲加工性优异为○，发生细小破裂和褶皱的为△，发生开口破裂的弯曲加工性差为×。

首先，如表4所示，比较例22为，经室温时效成形性低下的过剩Si型组成的6000系Al合金挤压型材，相当于没有进行本发明的恢复处理，进行了弯曲加工的现有实例。此时，当然，在弯曲加工中发生了破裂和褶皱，在此室温时效状的态下，显示了弯曲加工困难。

相对与此，本发明条件范围内的进行了恢复处理的发明例29～35，不仅局限于经室温时效弯曲加工性低下的过剩Si型的组成的6000系Al合金挤压型材，弯曲加工性得到提高乃至恢复。因此，通过本发明的恢复处理，弯曲加工性得到提高乃至恢复的效果得到了证实。

还有，不论是进行了加热但是没有预施加工应变量的比较例23，还是预施了加工应变量而没有进行加热的比较例24，在弯曲加工中都发生了破裂和褶皱。因此，在挤压型材中也是，本发明的恢复处理中的，付与加工应变量和加热进行组合的意义得到了证实。

此外，不论是恢复处理的加工应变量为0.8％，低于本发明恢复处理的加工应变量的下限1.0％的比较例25，还是恢复处理的加热温度为45℃，低于本发明恢复处理的加热温度的下限50℃的比较例26，其弯曲加工性与发明例相比均较差。还有，在发明例中，接近恢复处理的加工应变量下限的发明例29，接近恢复处理的加热温度下限的发明例34，接近恢复处理的加热温度上限的发明例35，与其他的发明例30～33相比较，弯曲加工性比较差。因此，通过这些结果，在挤压型材中，本发明恢复处理的加工应变量条件和加热温度条件的界限的意义得到了证实。

【表4】

【工业上的利用可能性】

通过本发明，能够提供一种能够使经室温时效硬化成形性低下的6000系铝合金材的成形性得到恢复的可能的铝合金材的成形方法。此结果，用于作为汽车、船舶、飞机、还有机车等的运输工具、机械、电器制品、建筑、构造物、光学器材，器具的部件和部品，还有，特别是，对于汽车等的运输工具的部件，能够扩大Al合金材的适用范围。

Claims (16)

1.一种6000系铝合金材的成形方法，其特征在于，预施1％以上的加工应变量后在50～150℃的温度内加热进行时效硬化恢复处理，而后进行成形加工。

2.根据权利要求1所述的铝合金材的成形方法，其特征在于，所述的成形为冲压成形加工。

3.根据权利要求1所述的铝合金材的成形方法，其特征在于，所述的成形为弯曲加工。

4.根据权利要求3所述的铝合金材的成形方法，其特征在于，所述弯曲加工由多个工序构成，所述时效硬化恢复处理，在此多个工序中有选择地进行。

5.根据权利要求3所述的铝合金材的成形方法，其特征在于，所述铝合金材为  铝合金板或铝合金板经冲压成形后的面板。

6.根据权利要求3所述的铝合金材的成形方法，其特征在于，所述弯曲加工为卷边加工。

7.根据权利要求6所述的铝合金材的成形方法，其特征在于，所述卷边加工为对铝合金板经冲压成形后的面板所实施的工序。

8.根据权利要求7所述的铝合金材的成形方法，其特征在于，所述面板是汽车外板所使用的面板。

9.根据权利要求1所述的铝合金材的成形方法，其特征在于，在所述成形中所用的模具中设置了用于所述时效硬化恢复处理的加热机构。

10.根据权利要求1所述的铝合金材的成形方法，其特征在于，所述6000系铝合金材，以质量％计，含有Mg：0.2～2.0％、Si：0.3～2.0％。

11.根据权利要求10所述的铝合金材的成形方法，其特征在于，所述6000系铝合金材，以质量％计，含有Mg：0.2～2.0％、Si：0.3～2.0％、Mn：0.01～0.65％、Cu：0.001～1.0％，余量由Al以及不可避免的杂质构成。

12.根据权利要求11所述的铝合金材的成形方法，其特征在于，在所述6000系铝合金材中，Si/Mg以质量比计为1以上。

13.根据权利要求1所述的铝合金材的成形方法，其特征在于，通过使用矫正机施与张力的方法，施与所述加工应变量。

14.根据权利要求1所述的铝合金材的成形方法，其特征在于，通过进行弯曲加工，施与所述加工应变量。

15.根据权利要求1所述的铝合金材的成形方法，其特征在于，所述6000系铝合金材为板材，所述加工应变量为3～20％。

16.根据权利要求1所述的铝合金材的成形方法，其特征在于，所述6000系铝合金材为型材，所述加工应变量为3～50％。

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