CN104404322B - 一种汽车保险杠用铝合金型材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车保险杠用铝合金型材,包括如下质量百分比的元素:Zn 6.0~6.5、Mg 0.8~1.0、Mn 0.2~0.3、Cu 0.1~0.2、Ti 0.2~0.3,其余为Al和不可避免的杂质元素,其制备方法是:(1)熔炼,(2)精炼,(3)浇铸,(4)均匀化和挤压,(5)淬火和时效,即制得铝合金型材成品。本发明制得的铝合金型材具有良好的热变形性、机械加工性,优良的耐腐蚀性和焊接性能,所生产出的汽车保险杠具有更轻的质量,能更好的吸收碰撞冲击能,其性能达到国家所规定的汽车用保险杠的各项技术指标,也符合当今汽车轻量化的发展趋势。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金型材的制备方法,具体涉及一种汽车保险杠用铝合金型材及其制备方法。
背景技术
目前,汽车行业快速发展,人们对汽车的安全性要求越来越高。汽车保险杠是安装在汽车前后部的安全装置,是在发生碰撞过程中首先接触的部件,具有吸收缓和外界冲击力、减小碰撞事故对行人的伤害、降低低速碰撞事故对车辆的损坏的作用。其一般是一种表面积大,形状复杂的薄壁结构件,要求拥有较高的抗冲击性能。现在常用的汽车保险杠是用钢材或者不锈钢材料制成,由于其质量较重,直接加重了整车的质量,使其耗油量加大。还有汽车保险杠采用聚氨酯弹性体和ABS 等材料制备,但是此等材料价格昂贵,且成型工艺复杂,会大大增加购买者的负担。
由于铝合金有着比钢铁更高的比强度,良好的碰撞吸能性,使得铝合金型材在作为汽车保险杠方面越来越受到重视。但是用铝合金材料制造汽车保险杠的生产工艺目前还不够成熟,仍然存在造价较高、生产效率较低、性能不能达到使用要求等问题。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种具有良好的热变形性、机械加工性,优良的耐腐蚀性和焊接性能的汽车保险杠用铝合金型材及其制备方法。
本发明采用如下技术方案:
一种汽车保险杠用铝合金型材,其特征在于:包括如下质量百分比的元素:Zn 6.0~6.5、Mg 0.8~1.0、Mn 0.2~0.3、Cu 0.1~0.2、Cr 0.1~0.2、Ti 0.2~0.3,其余为Al和不可避免的杂质元素。
一种汽车保险杠用铝合金型材的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)熔炼:按质量百分比为Zn:6.0%~6.5%、Mg:0.8%~1.0%、Mn:0.2%~0.3%、Cu:0.1%~0.2%、Cr:0.1%~0.2%、Ti:0.2%~0.3%,其余为Al和不可避免的杂质元素的比例投入熔炼炉,Cu、Mn、Ti、Cr元素以中间合金的形加入,Mg和Zn元素采用纯金属的形式加入,加入顺序为中间合金、纯Zn、纯Mg,在730℃-750℃下进行熔炼,保持温度直到投料全部熔化得到铝合金溶液,在熔炼过程中严格控制各合金成分的比例, 杂质Fe的质量百分含量控制在0.15%以下,其他杂质质量百分含量控制在0.1%以下;
(2)精炼:将步骤(1)得到的铝合金熔液在730℃~740℃温度下倒入静置炉,采用吹入氩气和精炼剂配合使用的方法,进行精炼、除气,并采用多孔过滤板除去熔液中的氧化夹杂物,得到精炼熔液;
(3)浇铸:将步骤(2)得到的精炼熔液在690℃-720℃下进行半连续浇铸,得到铝合金铸锭;
(4)均匀化和挤压:将步骤(3)得到的铝合金铸锭进行均匀化处理,均匀化制度为470℃/1h,铝合金铸锭经均匀化处理后被预热至450℃~480℃,利用挤压机挤出成型,模具温度420℃~450℃,挤压筒温度420℃~450℃,挤压件出模温度465℃~500℃,产品流出速度4mm/s-5mm/s;
(5)淬火和时效:将步骤(4)得到的铝合金型材进行在线水淬处理,淬火温度为350℃~450℃,水温控制在15℃~18℃,铝合金型材淬火完全后按照时效制度为120℃/24h进行时效处理得到铝合金型材成品。
通过本发明方案制得的中强可焊的Al-Zn-Mg合金型材,Zn和Mg作为最主要的合金元素,能显著提高合金时效以后的强度,且随着Zn和Mg总量的增加,合金的强度和硬度不断加大,但是当其总量超过7.5%后,合金的抗应力腐蚀性能将变差,因为Zn、Mg共存时形成一系列新相,如α相(Mg5A18)、η相(MgZn2)、T相(A12Mg3Zn3)等,η和T相在合金中有着比较高的溶解度,且溶解度随着温度的变化而变化,所以有着明显的时效硬化现象。加入其他的合金元素如:Mn、Cu、Ti则能改善合金的耐蚀性和焊接性。
Cu元素的加入能提高合金析出相的弥散度,改变合金的晶间结构,显著改善合金的抗应力和腐蚀性能。Mn元素的加入能够形成弥散质点,细化晶粒,使合金在热处理后保持未再结晶和部分再结晶状态,还能起到提高合金强度和抗应力腐蚀的作用。Ti元素则是合金熔铸时候的晶粒细化剂,加入少量Ti,合金的强度、耐磨性、热稳定性及抗疲劳性能等均有所提高。
本发明具有如下优点:本发明制得的铝合金为中等强度Al-Zn-Mg合金,其是一种热处理可强化合金,时效后具有中等强度,而且具有良好的热变形性、机械加工性,优良的耐腐蚀性和焊接性能,可以用于制作汽车保险杠,减轻车身质量,汽车会更快捷地转向或制动,能更好地避免发生事故,所以安全系数高。此外,在满足强度的情况下,本发明取消了Zr,In 等贵金属元素的添加,节省了生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明,但本发明的保护范围不限于此。
实施例1
一种汽车保险杠用铝合金型材的制备方法,包括如下步骤:
(1)熔炼:按质量百分比为Zn:6.0%、Mg:0.9%、Mn:0.2%、Cu:0.1%、Cr:0.1%、Ti:0.2%,其余为Al和不可避免的杂质元素的比例投入熔炼炉,Cu、Cr、Mn、Ti元素以中间合金的形加入,Mg和Zn元素采用纯金属的形式加入,加入顺序为中间合金、纯Zn、纯Mg,在730℃-750℃下进行熔炼,保持温度直到投料全部熔化得到铝合金溶液,在熔炼过程中严格控制各合金成分的比例, 杂质Fe 的质量百分含量控制在<0.15%,其他杂质质量百分含量控制在0.1%以下;
(2)精炼:将步骤(1)得到的铝合金熔液在730℃下倒入静置炉,采用吹入氩气和精炼剂配合使用的方法,进行精炼、除气,并采用多孔过滤板除去熔液中的氧化夹杂物,得到精炼熔液;
(3)浇铸:将步骤(2)得到的精炼熔液在700℃下进行半连续浇铸,得到铝合金铸锭;
(4)均匀化和挤压:将步骤(3)得到的铝合金铸锭进行均匀化处理,均匀化制度为470℃/1h,铝合金铸锭经均匀化处理后被预热至480℃,利用挤压机挤出成型,模具温度440℃,挤压筒温度450℃,挤压件出模温度470℃,产品流出速度4.5mm/s;
(5)淬火和时效:将步骤(4)得到的铝合金型材进行在线水淬处理,淬火温度为400℃,水温控制在15℃~18℃,铝合金型材淬火完全后按照时效制度为120℃/24h进行时效处理得到铝合金型材成品。经力学性能测试,测得维氏硬度为135HV、抗拉强度为485MPa、延伸率为13.1%;经金相组织显微观察,组织和化学成分均匀致密,有利于进一步机械加工和塑性成形。其性能达到国家所规定的汽车用保险杠的各项技术指标,适合制作汽车用保险杠。
实施例2
一种汽车保险杠用铝合金型材的制备方法,包括如下步骤:
(1)熔炼:按质量百分比为Zn:6.3%、Mg:0.8%、Mn:0.25%、Cu:0.12%、Cr:0.12%、Ti:0.2%,其余为Al和不可避免的杂质元素的比例投入熔炼炉,Cu、Mn、Cr、Ti元素以中间合金的形加入,Mg和Zn元素采用纯金属的形式加入,加入顺序为中间合金、纯Zn、纯Mg,在730℃-750℃下进行熔炼,保持温度直到投料全部熔化得到铝合金溶液,在熔炼过程中严格控制各合金成分的比例, 杂质Fe 的质量百分含量控制在<0.15%,其他杂质质量百分含量控制在0.1%以下;
(2)精炼:将步骤(1)得到的铝合金熔液在740℃下倒入静置炉,采用吹入氩气和精炼剂配合使用的方法,进行精炼、除气,并采用多孔过滤板除去熔液中的氧化夹杂物,得到精炼熔液;
(3)浇铸:将步骤(2)得到的精炼熔液在710℃下进行半连续浇铸,得到铝合金铸锭;
(4)均匀化和挤压:将步骤(3)得到的铝合金铸锭进行均匀化处理,均匀化制度为470℃/1h,铝合金铸锭经均匀化处理后被预热至460℃,利用挤压机挤出成型,模具温度430℃,挤压筒温度440℃,挤压件出模温度480℃,产品流出速度4.5mm/s;
(5)淬火和时效:将步骤(4)得到的铝合金型材进行在线水淬处理,淬火温度为350℃,水温控制在15℃~18℃,铝合金型材淬火完全后按照时效制度为120℃/24h进行时效处理得到铝合金型材成品。经力学性能测试,测得维氏硬度为138HV、抗拉强度为500MPa、延伸率为12.3%;经金相组织显微观察,组织和化学成分均匀致密,有利于进一步机械加工和塑性成形。其性能达到国家所规定的汽车用保险杠的各项技术指标,适合制作汽车用保险杠。
实施例3
一种汽车保险杠用铝合金型材的制备方法,包括如下步骤:
(1)熔炼:按质量百分比为Zn:6.2%、Mg:1.0%、Mn:0.2%、Cu:0.15%、Cr:0.2%、Ti:0.25%,其余为Al和不可避免的杂质元素的比例投入熔炼炉,Cu、Mn、Cr、Ti元素以中间合金的形加入,Mg和Zn元素采用纯金属的形式加入,加入顺序为中间合金、纯Zn、纯Mg,在730℃-750℃下进行熔炼,保持温度直到投料全部熔化得到铝合金溶液,在熔炼过程中严格控制各合金成分的比例, Fe 的质量百分含量控制在<0.15%,其他杂质质量百分含量控制在0.1%以下;
(2)精炼:将步骤(1)得到的铝合金熔液在740℃下倒入静置炉,采用吹入氩气和精炼剂配合使用的方法,进行精炼、除气,并采用多孔过滤板除去熔液中的氧化夹杂物,得到精炼熔液;
(3)浇铸:将步骤(2)得到的精炼熔液在700℃下进行半连续浇铸,得到铝合金铸锭;
(4)均匀化和挤压:将步骤(3)得到的铝合金铸锭进行均匀化处理,均匀化制度为470℃/1h,铝合金铸锭经均匀化处理后被预热至460℃,利用挤压机挤出成型,模具温度435℃,挤压筒温度440℃,挤压件出模温度475℃,产品流出速度4.5mm/s;
(5)淬火和时效:将步骤(4)得到的铝合金型材进行在线水淬处理,淬火温度为350℃,水温控制在15℃~18℃,铝合金型材淬火完全后按照时效制度为120℃/24h进行时效处理得到铝合金型材成品。经力学性能测试,测得维氏硬度为134HV、抗拉强度为489MPa、延伸率为12.8%;经金相组织显微观察,组织和化学成分均匀致密,有利于进一步机械加工和塑性成形。其性能达到国家所规定的汽车用保险杠的各项技术指标,适合制作汽车用保险杠。
实施例4
一种汽车保险杠用铝合金型材的制备方法,包括如下步骤:
(1)熔炼:按质量百分比为Zn:6.5%、Mg:0.9%、Mn:0.3%、Cu:0.2%、Cr:0.1%、Ti:0.3%,其余为Al和不可避免的杂质元素的比例投入熔炼炉,Cu、Cr、Mn、Ti元素以中间合金的形加入,Mg和Zn元素采用纯金属的形式加入,加入顺序为中间合金、纯Zn、纯Mg,在730℃-750℃下进行熔炼,保持温度直到投料全部熔化得到铝合金溶液,在熔炼过程中严格控制各合金成分的比例, 杂质Fe 的质量百分含量控制在<0.15%,其他杂质质量百分含量控制在0.1%以下;
(2)精炼:将步骤(1)得到的铝合金熔液在735℃下倒入静置炉,采用吹入氩气和精炼剂配合使用的方法,进行精炼、除气,并采用多孔过滤板除去熔液中的氧化夹杂物,得到精炼熔液;
(3)浇铸:将步骤(2)得到的精炼熔液在690℃下进行半连续浇铸,得到铝合金铸锭;
(4)均匀化和挤压:将步骤(3)得到的铝合金铸锭进行均匀化处理,均匀化制度为470℃/1h,铝合金铸锭经均匀化处理后被预热至450℃,利用挤压机挤出成型,模具温度420℃,挤压筒温度430℃,挤压件出模温度500℃,产品流出速度4 mm/s;
(5)淬火和时效:将步骤(4)得到的铝合金型材进行在线水淬处理,淬火温度为450℃,水温控制在15℃~18℃,铝合金型材淬火完全后按照时效制度为120℃/24h进行时效处理得到铝合金型材成品。经力学性能测试,测得维氏硬度为137HV、抗拉强度为492MPa、延伸率为13.3%;经金相组织显微观察,组织和化学成分均匀致密,有利于进一步机械加工和塑性成形。其性能达到国家所规定的汽车用保险杠的各项技术指标,适合制作汽车用保险杠。
实施例5
一种汽车保险杠用铝合金型材的制备方法,包括如下步骤:
(1)熔炼:按质量百分比为Zn:6.4%、Mg:0.9%、Mn:0.2%、Cu:0.13%、Cr:0.1%、Ti:0.2%,其余为Al和不可避免的杂质元素的比例投入熔炼炉,Cu、Cr、Mn、Ti元素以中间合金的形加入,Mg和Zn元素采用纯金属的形式加入,加入顺序为中间合金、纯Zn、纯Mg,在730℃-750℃下进行熔炼,保持温度直到投料全部熔化得到铝合金溶液,在熔炼过程中严格控制各合金成分的比例, 杂质Fe 的质量百分含量控制在<0.15%,其他杂质质量百分含量控制在0.1%以下;
(2)精炼:将步骤(1)得到的铝合金熔液在740℃下倒入静置炉,采用吹入氩气和精炼剂配合使用的方法,进行精炼、除气,并采用多孔过滤板除去熔液中的氧化夹杂物,得到精炼熔液;
(3)浇铸:将步骤(2)得到的精炼熔液在720℃下进行半连续浇铸,得到铝合金铸锭;
(4)均匀化和挤压:将步骤(3)得到的铝合金铸锭进行均匀化处理,均匀化制度为470℃/1h,铝合金铸锭经均匀化处理后被预热至460℃,利用挤压机挤出成型,模具温度430℃,挤压筒温度420℃,挤压件出模温度465℃,产品流出速度5mm/s;
(5)淬火和时效:将步骤(4)得到的铝合金型材进行在线水淬处理,淬火温度为450℃,水温控制在15℃~18℃,铝合金型材淬火完全后按照时效制度为120℃/24h进行时效处理得到铝合金型材成品。经力学性能测试,测得维氏硬度为130HV、抗拉强度为480MPa、延伸率为12.5%;经金相组织显微观察,组织和化学成分均匀致密,有利于进一步机械加工和塑性成形。其性能达到国家所规定的汽车用保险杠的各项技术指标,适合制作汽车用保险杠。
实施例6
一种汽车保险杠用铝合金型材的制备方法,包括如下步骤:
(1)熔炼:按质量百分比为Zn:6.4%、Mg:0.8%、Mn:0.3%、Cu:0.15%、Cr:0.15%、Ti:0.3%,其余为Al和不可避免的杂质元素的比例投入熔炼炉,Cu、Cr、Mn、Ti元素以中间合金的形加入,Mg和Zn元素采用纯金属的形式加入,加入顺序为中间合金、纯Zn、纯Mg,在730℃-750℃下进行熔炼,保持温度直到投料全部熔化得到铝合金溶液,在熔炼过程中严格控制各合金成分的比例, 杂质Fe 的质量百分含量控制在<0.15%,其他杂质质量百分含量控制在0.1%以下;
(2)精炼:将步骤(1)得到的铝合金熔液在740℃下倒入静置炉,采用吹入氩气和精炼剂配合使用的方法,进行精炼、除气,并采用多孔过滤板除去熔液中的氧化夹杂物,得到精炼熔液;
(3)浇铸:将步骤(2)得到的精炼熔液在710℃下进行半连续浇铸,得到铝合金铸锭;
(4)均匀化和挤压:将步骤(3)得到的铝合金铸锭进行均匀化处理,均匀化制度为470℃/1h,铝合金铸锭经均匀化处理后被预热至480℃,利用挤压机挤出成型,模具温度450℃,挤压筒温度430℃,挤压件出模温度490℃,产品流出速度4.5mm/s;
(5)淬火和时效:将步骤(4)得到的铝合金型材进行在线水淬处理,淬火温度为430℃,水温控制在15℃~18℃,铝合金型材淬火完全后按照时效制度为120℃/24h进行时效处理得到铝合金型材成品。经力学性能测试,测得维氏硬度为136HV、抗拉强度为490MPa、延伸率为12.8%;经金相组织显微观察,组织和化学成分均匀致密,有利于进一步机械加工和塑性成形。其性能达到国家所规定的汽车用保险杠的各项技术指标,适合制作汽车用保险杠。
Claims (1)
1.一种汽车保险杠用铝合金型材的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)熔炼:按质量百分比为Zn :6.0%~6.5%、Mg :0.8%~1.0%、Mn :0.2%~0.3%、Cu :0.1%~0.2%、Cr :0.1%~0.2%、Ti :0.2%~0.3%,其余为Al 和不可避免的杂质元素的比例投入熔炼炉,Cu、Mn、Ti、Cr 元素以中间合金的形式加入,Mg 和Zn 元素采用纯金属的形式加入,加入顺序为中间合金、纯Zn、纯Mg,在730℃ -750℃下进行熔炼,保持温度直到投料全部熔化得到铝合金溶液,在熔炼过程中严格控制各合金成分的比例, 杂质Fe 的质量百分含量控制在0.15%以下, 其他杂质质量百分含量控制在0.1% 以下;
(2)精炼:将步骤(1)得到的铝合金熔液在730℃ ~740℃温度下倒入静置炉,采用吹入氩气和精炼剂配合使用的方法,进行精炼、除气,并采用多孔过滤板除去熔液中的氧化夹杂物,得到精炼熔液;
(3)浇铸:将步骤(2)得到的精炼熔液在690℃ -720℃下进行半连续浇铸,得到铝合金铸锭;
(4)均匀化和挤压:将步骤(3)得到的铝合金铸锭进行均匀化处理,均匀化制度为470℃/1h,铝合金铸锭经均匀化处理后被预热至450℃ ~480℃,利用挤压机挤出成型,模具温度420℃ ~450℃,挤压筒温度420℃ ~450℃,挤压件出模温度465℃ ~500℃,产品流出速度4mm/s-5mm/s;
(5)淬火和时效:将步骤(4)得到的铝合金型材进行在线水淬处理,淬火温度为350℃ ~450℃,水温控制在15℃ ~18℃,铝合金型材淬火完全后按照时效制度为120℃ /24h进行时效处理得到铝合金型材成品。
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CN104404322A (zh) | 2015-03-11 |
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