CN107619973A - 一种汽车用铝合金控制臂性能提升的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于铝合金工艺技术领域，涉及一种汽车用铝合金控制臂性能提升的工艺方法，铝合金铸锭合金成分：Si：1.15～1.25％、Fe：0.18～0.25％、Cu≤0.1％、Mn：0.8～0.9％、Mg：0.9～1.0％、Cr：0.1～0.2％、Ni≤0.05％、Zn≤0.05％、Ti：0.03‑0.08％，其他单种元素≤0.03％，其他元素总和≤0.1％，挤压机选用75MN卧式挤压机，截面形状与“T”相似，模具加热温度450～500℃，挤压筒加热温度420～460℃，铸锭加热温度480～510℃，挤压速度1～3m/min，挤压比14.7，采用水雾冷却方式，经固溶热处理(545℃±5℃×2h)后，型材低倍组织无粗晶，固溶后经时效热处理后性能满足协议标准。

Description

一种汽车用铝合金控制臂性能提升的工艺方法

技术领域

本发明属于铝合金工艺技术领域，涉及一种汽车用铝合金控制臂性能提升的工艺方法。

背景技术

由于资源的紧缺及环境的污染，汽车轻量化已成为业内各家企业所关注的焦点。因此，具有较高强度、密度仅有铁三分之一的铝则成为汽车轻量化材料的最佳选择。

现今，在汽车底盘总成件中，控制臂类零部件已广泛使用铝合金替代钢制材料，由此带来的工艺革新可想而知。基于铝合金焊接成本较高，控制臂的制造工艺从原先钢板的冲压焊接转变为铝合金挤压型材、切材、压弯型材、切边冲孔到整形等。虽然这种方法已达到了底盘轻量化的目的并尽可能的减少了工艺成本，但中间工序较多，无论是模具制造、维护成本或者人力与能源的消耗都是不言而喻的。

汽车后桥铝合金控制臂的加工工艺一般如下：首先需要进行铝合金原材料的挤压，从而得到所需的截面形状；其次，再根据产品的长度尺寸将挤压型材锯断；之后，为提高产品局部强度及符合产品装配尺寸，利用冲压设备进行模压以达到加工硬化及预成型的目的；最终，再进行切边冲孔、整形以完成产品最终尺寸的加工。

汽车用铝合金控制臂的实际生产中多以挤压圆棒H112状态供货，T6状态验收，6082铝合金采用水冷的冷却方式，经固溶热处理后，低倍组织有1～2mm的粗晶环，客户后期锻造成控制臂粗晶环增大，控制臂的力学性能降低。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决汽车用铝合金控制臂通过挤压圆棒供货，圆棒型材的心部与边部温差大导致固溶热处理后的型材低倍组织有粗晶环产生的问题，提供一种汽车用铝合金控制臂性能提升的工艺方法，制备的异型材较圆棒固溶热处理时心部与边部温差小，型材低倍组织无粗晶产生。

为达到上述目的，本发明提供一种汽车用铝合金控制臂性能提升的工艺方法，包括如下步骤：

A、配料：铝合金铸锭按照如下质量百分比配料：Si：1.15～1.25％、Fe：0.18～0.25％、Cu≤0.1％、Mn：0.8～0.9％、Mg：0.9～1.0％、Cr：0.1～0.2％、Ni≤0.05％、Zn≤0.05％、Ti：0.03～0.08％，其他单种元素≤0.03％，其他元素总和≤0.1％，余量为Al；

B、熔炼：将配制好的铝合金原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；

C、均匀化处理：将熔铸后的铝合金铸锭均匀化处理；

D、挤压成型：将均匀化处理的铝合金铸锭置于挤压机模具中挤压，得到T形铝合金型材，其中，模具的加热温度为450～500℃，挤压筒加热温度420～460℃，铝合金铸锭加热温度480～510℃，挤压机挤压速度为1.0～3.0m/min，挤压比为14.5～15；

E、淬火处理：将挤压后的T形铝合金型材进行淬火处理，淬火方式为水雾冷却；

F、固溶热处理：将淬火处理后的T形铝合金型材进行固溶热处理，固溶热处理的温度为545±5℃，固溶热处理时间为2～3h；

G、人工时效：将固溶热处理后的T形铝合金型材进行时效热处理；

H、锻造成型：将固溶热处理后的铝合金型材锻造成所需要的汽车用铝合金控制臂。

进一步，步骤B中熔炼温度为720～740℃，熔炼炉内铝合金原料完全熔化后通过搅拌装置均匀搅拌。

进一步，步骤B中的熔炼炉中加入精炼剂，精炼剂为铝钛硼细化剂。

进一步，步骤C中铝合金铸锭均匀化处理的温度为400～450℃，均匀化处理时间为5～8h。

进一步，步骤D中挤压机为75MN卧式挤压机。

进一步，步骤D中铝合金挤压比为14.7。

进一步，步骤E中淬火前铝合金型材温度≥500℃，淬火后铝合金型材温度≤100℃。

进一步，步骤G中时效热处理的温度为170～180℃，时效时间为7～9h。

本发明的有益效果在于：

1、本发明汽车用铝合金控制臂性能提升的工艺方法制备的汽车用铝合金控制臂，通过制定合理的挤压工艺参数，固溶制度及时效制度，改用挤压异型材供货，由于异型材较圆棒固溶热处理时心部与边部温差小，淬火过程异型材冷却更加均匀且充分，时效后力学性能更高，同时，异型材锻后变形量少，保留了较多挤压态组织，锻后粗晶环浅，提高了锻后控制臂的力学性能。

2、本发明汽车用铝合金控制臂性能提升的工艺方法制备的汽车用铝合金控制臂，通过挤压工艺参数及热处理的合理控制，挤压型材低倍组织无粗晶，力学性能中屈服强度基本达到340～360Mpa，抗拉强度基本达到360～380Mpa，屈服强度和抗拉强度提高了20～30Mpa，延伸率基本在11％～14％。锻后控制臂变形量少，减少锻后粗晶环的产生，提高了汽车用铝合金控制臂各项性能，由于异型材锻后的切边量的减少，在减少了铝合金的浪费的同时也提高了生产效率。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明锻造汽车用铝合金控制臂所使用T形铝合金型材截面结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。

实施例1

一种汽车用铝合金控制臂性能提升的工艺方法，包括如下步骤：

A、配料：铝合金铸锭按照如下质量百分比配料：

元素	Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Cr	Ni	Zn	Ti	Al
											含量	1.15	0.18	0.1	0.8	0.9	0.1	0.05	0.05	0.03	余量

还包括其他单种元素≤0.03％，其他元素总和≤0.1％；

B、熔炼：将配制好的铝合金原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭，其中熔炼温度为720℃，熔炼炉中加入2％的铝钛硼细化剂，熔炼炉内铝合金原料完全熔化后通过搅拌装置均匀搅拌；

C、均匀化处理：将熔铸后的铝合金铸锭均匀化处理，其中铝合金铸锭均匀化处理的温度为400℃，均匀化处理时间为8h；

D、挤压成型：将均匀化处理的铝合金铸锭置于75MN卧式挤压机的模具中进行挤压，得到如图1所示的T形铝合金型材，其中，模具的加热温度为500℃，挤压筒加热温度460℃，铝合金铸锭加热温度480℃，挤压机挤压速度为1.0m/min，挤压比为14.5；

E、淬火处理：将挤压后的T形铝合金型材进行淬火处理，淬火方式为水雾冷却，淬火前铝合金型材温度500℃，淬火后铝合金型材温度100℃；

F、固溶热处理：将淬火处理后的T形铝合金型材进行固溶热处理，固溶热处理的温度为540℃，固溶热处理时间为2h；

G、人工时效：将固溶热处理后的T形铝合金型材进行时效热处理，时效热处理的温度为170℃，时效时间为9h；

H、锻造成型：将固溶热处理后的铝合金型材锻造成所需要的汽车用铝合金控制臂。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，步骤A中铝合金铸锭按照如下质量百分比配料：

元素	Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Cr	Ni	Zn	Ti	Al
											含量	1.25	0.25	0.1	0.9	1.0	0.2	0.05	0.05	0.08	余量

还包括其他单种元素≤0.03％，其他元素总和≤0.1％。

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于，步骤A中铝合金铸锭按照如下质量百分比配料：

元素	Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Cr	Ni	Zn	Ti	Al
											含量	1.2	0.2	0.1	0.85	0.95	0.15	0.05	0.05	0.05	余量

还包括其他单种元素≤0.03％，其他元素总和≤0.1％。

实施例4

实施例4与实施例3的区别在于，步骤B中熔炼炉中液态铝合金的熔炼温度为740℃。

实施例5

实施例5与实施例3的区别在于，步骤C中铝合金铸锭均匀化处理的温度为450℃，均匀化处理时间为5h。

实施例6

实施例6与实施例3的区别在于，步骤D中模具的加热温度为450℃，挤压筒加热温度420℃，铝合金铸锭加热温度510℃，挤压机挤压速度为3.0m/min，挤压比为14.7。

实施例7

实施例7与实施例6的区别在于，步骤E中淬火前铝合金型材温度为520℃，淬火后的铝合金型材温度为70℃。

实施例8

实施例8与实施例6的区别在于，步骤F中固溶热处理的温度为550℃，固溶热处理时间为3h。

实施例9

实施例9与实施例6的区别在于，步骤G中时效热处理的温度为180℃，时效时间为7h。

对比例

对比例与实施例6的区别在于，步骤D将均匀化处理的铝合金铸锭置于挤压机的模具中进行挤压，得到铝合金棒材，对铝合金棒材进行淬火、固溶热处理以及人工时效，最终制成汽车用铝合金控制臂。

对实施例1～9和对比例制得的汽车用铝合金控制臂进行力学性能测试，测试结果见表一：

表一：

由表一可以看到，通过该生产工艺生产的汽车用铝合金控制臂，屈服强度基本在340～360Mpa之间，抗拉强度基本在360～380Mpa之间，延伸率基本在11～14％，通过棒材锻造的铝合金控制臂屈服强度基本在310Mpa之间，抗拉强度基本在350Mpa之间，延伸率基本在10％，屈服强度和抗拉强度提高了20～30Mpa，汽车用铝合金控制臂的力学性能得到了很大改善，完全能够满足客户对汽车用铝合金控制臂的要求。

对实施例1～9和对比例得到的汽车用铝合金控制臂成品率进行统计，统计结果见表二：

表二：

由表二可以看到，通过该生产工艺生产的汽车用铝合金控制臂，成品率基本在95％以上，成品率较高，在提高生产效率的同时成品质量也得到了保障。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种汽车用铝合金控制臂性能提升的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、配料：铝合金铸锭按照如下质量百分比配料：Si：1.15～1.25％、Fe：0.18～0.25％、Cu≤0.1％、Mn：0.8～0.9％、Mg：0.9～1.0％、Cr：0.1～0.2％、Ni≤0.05％、Zn≤0.05％、Ti：0.03～0.08％，其他单种元素≤0.03％，其他元素总和≤0.1％，余量为Al；

B、熔炼：将配制好的铝合金原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；

C、均匀化处理：将熔铸后的铝合金铸锭均匀化处理；

D、挤压成型：将均匀化处理的铝合金铸锭置于挤压机模具中挤压，得到T形铝合金型材，其中，模具的加热温度为450～500℃，挤压筒加热温度420～460℃，铝合金铸锭加热温度480～510℃，挤压机挤压速度为1.0～3.0m/min，挤压比为14.5～15；

E、淬火处理：将挤压后的T形铝合金型材进行淬火处理，淬火方式为水雾冷却；

F、固溶热处理：将淬火处理后的T形铝合金型材进行固溶热处理，固溶热处理的温度为545±5℃，固溶热处理时间为2～3h；

G、人工时效：将固溶热处理后的T形铝合金型材进行时效热处理；

H、锻造成型：将固溶热处理后的铝合金型材锻造成所需要的汽车用铝合金控制臂。

2.如权利要求1所述的汽车用铝合金控制臂性能提升的工艺方法，其特征在于，步骤B中熔炼温度为720～740℃，熔炼炉内铝合金原料完全熔化后通过搅拌装置均匀搅拌。

3.如权利要求2所述的汽车用铝合金控制臂性能提升的工艺方法，其特征在于，步骤B中的熔炼炉中加入精炼剂，精炼剂为铝钛硼细化剂。

4.如权利要求3所述的汽车用铝合金控制臂性能提升的工艺方法，其特征在于，步骤C中铝合金铸锭均匀化处理的温度为400～450℃，均匀化处理时间为5～8h。

5.如权利要求1所述的汽车用铝合金控制臂性能提升的工艺方法，其特征在于，步骤D中挤压机为75MN卧式挤压机。

6.如权利要求5所述的汽车用铝合金控制臂性能提升的工艺方法，其特征在于，步骤D中铝合金挤压比为14.7。

7.如权利要求6所述的汽车用铝合金控制臂性能提升的工艺方法，其特征在于，步骤E中淬火前铝合金型材温度≥500℃，淬火后铝合金型材温度≤100℃。

8.如权利要求7所述的汽车用铝合金控制臂性能提升的工艺方法，其特征在于，步骤G中时效热处理的温度为170～180℃，时效时间为7～9h。