CN108368597A

CN108368597A - 一种由片材形成部件的方法

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Publication number: CN108368597A
Application number: CN201680070508.6A
Authority: CN
Inventors: 阿利斯泰尔·福斯特
Original assignee: Impression Technologies Ltd
Current assignee: Impression Technologies Ltd
Priority date: 2015-12-04
Filing date: 2016-12-05
Publication date: 2018-08-03
Anticipated expiration: 2036-12-05
Also published as: KR102550402B1; CN108368597B; CA3006929C; JP2019504188A; US10876190B2; GB201521443D0; GB2549565A; ES2753853T3; US20180305800A1; EP3384062A1; CA3006929A1; WO2017093767A1; EP3384062B1; GB2549565B; GB201620682D0; KR20180088446A; JP6985269B2

Abstract

本发明涉及一种由合金片材(30)形成部件(40)的方法，其中所述合金片材(30)至少具有析出硬化相的溶线温度和固相线温度，所述方法包括以下步骤：将所述片材(30)加热至溶线温度以上；在模压力机的配套工具(32,34)之间开始成型加热的片材(30)并通过塑性变形成型为最终形状，同时允许所述片材(30)的平均温度以第一预定速率A减小；在实现所述最终形状之前，预定的第一中断时期P1中断所述片材(30)的成型步骤；并且在中断过程中保持所述片材减少变形或不变形，并允许所述片材的平均温度以低于或等于所述第一预定速率的第二预定速率B减小，以便允许减少位错，以及将加热的片材成型为最终形状，同时允许所述片材以大于所述第二速率B的第三速率C冷却。

Description

一种由片材形成部件的方法

技术领域

本发明涉及一种在模压力机中形成部件，尤其是由合金片金属形成部件的改进的方法。该方法尤其适用于形成具有复杂形状的成型部件，这些成型部件无法通过已知技术轻松形成。

背景技术

为了改善汽车的环保性能，汽车原始设备制造商正在转向用于成型部件的轻质合金。传统上，所用合金的强度与合金的可成型性之间需要进行很好的权衡。然而，等新成型技术允许用高强度轻质合金牌号，如2xxx，5xxx，6xxx和7xxx系列铝(Al)合金来制造更复杂的零件。

时效硬化铝合金片材部件通常在T4状态下(固溶热处理和淬火)冷成型，然后进行人工时效以获得更高强度，或在T6状态下(固溶热处理，淬火和人工时效)冷成型。这两种状态下都会出现一些内在问题，例如难以解决的回弹和低成型性。在用诸如镁及其合金之类的其它材料形成部件的过程中也会遇到类似的问题。采用这些传统的冷成型工艺，成型性通常与成型速度成反比。可能影响这一结果的两种机制是：在较低变形速度下改善了材料的延展性；和在低速下改进了润滑。

在成型工艺之后进行人工时效的传统技术的缺点是时效处理参数不能同时针对零件的所有位置进行优化。时效动力学与施加的变形量有关，其中成型部件上的变形是不均匀的。这样做的结果是成型部件的区域或部分可能不是最理想的。

为了克服这些缺点，已经进行了各种努力并且已经发明了特殊工艺来克服形成特定类型的部件中存在的特定问题。

如本发明人在其先前申请W02008/059242中所描述的，一种这样的利用固溶热处理，成型和冷模淬火的技术。在这个处理过程中，对铝合金胚件进行固溶热处理并将其迅速转移到一套可以立即关闭以形成成型部件的冷工具中。成型部件在成型部件冷却期间保持在冷工具中。

使用成型技术，传统冷成型的逻辑过程必须颠倒过来。在升高的温度下(通常认为熔融温度高于0.6)，应变硬化非常低，因此即使材料延展性高，变形也具有定位倾向，导致低成型性。为了抵消这种情况，在高变形速率下从材料的粘塑性硬化中受益，这有助于材料在整个工具中流动。因此，成型性随着成型速度的提高而改进。

不希望的是，由于成型时间减少，通过相同的机制，成型过程中发生的位错退火(回复)量也减少。这导致整个零件的时效动力学不同。

位错退火的机制有时被称为位错的静态回复。对于给定的金属合金，静态回复率是温度和位错密度的函数。随着温度升高和位错密度增加，位错回复率更高。

具有初始高位错密度的微观结构将具有高的初始回复率，并且随着位错密度降低，位错回复率也将降低。

对于6xxx合金，如牌号6082，人们普遍认为，Al-Si-Mg合金的析出顺序响应基于Mg2Si析出，并由以下阶段表示：

SSS→GP区→β〞→βˊ→β

其中SSS表示过饱和固溶体，GP区是吉尼尔-普雷斯顿区，β〞，βˊ是亚稳相，β是平衡相。

在7xxx合金中可以看到类似的过程。然而，在7xxx系列合金中，析出物的化学性质可能会有所不同。

例如，7xxx合金的两种可能的析出顺序是：

其中SSS表示过饱和固溶体，GP区是吉尼尔-普雷斯顿区，ηˊ或Tˊ是亚稳相，η或T是平衡相。应该理解的是，这些是例子，其他不希望的物质可能会析出。

在固溶热处理淬火时，最好确保没有形成亚稳的初始析出相或形成稳定的析出相，因为这些析出物会降低超饱和合金含量，超饱和合金在随后的时效硬化过程中可用于析出最需要硬化的微结构。

在实践中，各种合金的时间-温度-析出(TTP)曲线可以从文献中创建或确定。这些曲线可以被格式化以显示会形成不希望的析出相的点的轨迹，或者可选地显示最终机械性能受到不完全淬火影响的点的轨迹。任何一种表示都可用于确定合金的淬火敏感性，后者基于最终的宏观机械性能，前者基于微观结构的检查。

淬火效率可以定义为与无限快速淬火相比所获得的机械性能的百分比。在附图13中示出了7075合金的典型图示，并且该图示示出了产生超过99.5％的有效淬火的时间-温度-析出区域和在SHT淬火期间被侵蚀进而会减少大于0.5％的时效硬化反应的时间-温度-析出区域之间的分区。该图还说明了用于实现高于70％的淬火效率的划分。该图根据J.Robinson等人，Mater Charact，65：73-85，2012的文献数据构建，仅用于示例目的。

本发明的目的在于提供一种用于形成金属部件的工艺，该工艺缓解或改善现有技术中的至少一个问题，或提供一种有用的替代工艺。

发明内容

根据本发明，提供了一种由合金片材形成部件的方法，其中所述合金片材至少具有析出硬化相的溶线温度和固相线温度，该方法包括以下步骤：

a.将片材加热至溶线温度以上；

b.在模压力机的配套工具之间开始成型加热的片材并通过塑性变形成型为最终形状，同时允许片材的平均温度以第一预定速率A减小；

c.在实现所述最终形状之前，在预定第一中断期间P1中断片材的成型步骤；并且在中断过程中保持片材减少变形或不变形，并允许片材的平均温度以低于或等于第一预定速率的第二预定速率B减小，以减少位错。

d.将加热片材成型为最终形状，同时允许片材以大于所述第二速率B的第三速率C冷却。

在步骤(a)期间，片材可以被加热到其固溶热处理温度范围内。

在初始成型步骤(b)期间，片材可以成型至其最终形状的至少50％。或者，在初始成型步骤(b)期间，片材可以成型至其最终形状的至少90％。

该方法可以包括在第一中断周期P1之后和在步骤(d)中的成型完成之前的第二中断周期P2。或者，该方法可以包括在第一中断周期P1之后和步骤(d)中的成型完成之前的多个其他中断周期PX。

在完成步骤(d)中的成型时，金属片可以在配套工具之间的负载下保持，以进一步降低成品部件40的温度。

当该方法包括一个或多个中断周期P1，P2，PX时，所述一个或多个中断周期中的一个或多个中断周期可以包括将配套工具保持在适当位置的步骤。可选地，当该方法包括一个或多个中断周期P1，P2，PX时，所述一个或多个中断周期中的一个或多个中断周期可以包括反转配套工具的步骤。在又一个替代方案中，当该方法包括一个或多个中断周期P1，P2，PX时，所述一个或多个中断周期中的一个或多个中断周期可以包括保持和反转配套工具的步骤。

当该方法包括一个或多个中断周期P1，P2，PX时，该方法可以包括终止中断周期或在不希望的析出物从超饱和固溶体中析出之前的周期的步骤。

在步骤(b)的中断期间，片材的温度可以保持在350℃和500℃之间。或者，在步骤(b)中断期间，片材的温度可以保持在250℃以上。

在中断步骤(b)期间，配套的工具的温度可以保持在-5℃和+120℃之间。

中断步骤可以保持一段时间，以确保位错密度减小，同时避免不需要的相的析出。

所形成的合金可以包含铝合金。这种合金可以选自2xxx，6xxx或7xxx合金。合金可以是镁合金，例如AZ91。

在一种布置中，片材在中断期间保持不变形。

该方法可以包括将金属片胚件保持在固溶热处理温度范围内直至完成固溶热处理的步骤。

在一个具体的例子中，可以将胚件加热至470℃和490℃之间，这对于7075合金而言是典型的。在另一个例子中，可以将胚件加热至525℃和560℃之间，这对于6082合金是典型的。

该方法还可以包括在完成步骤(d)之后将成品部件保持在配套的工具之间这一步骤。

附图说明

现在将通过示例并参照附图来描述本发明的实施例，其中：

图1是传统工艺的操作简况的流程图；

图2是本发明实施例的流程图；

图3A至3D是本发明的实施例的操作曲线图；

图4示出了用于本发明的一个方面的成型工艺中的配套工具的移动部分的典型位置对时间的曲线图；

图5示出了一个耦合的热机械有限元模拟模型；

图6,7和8示出了本文稍后讨论的许多模拟结果；

图9是退火速率对温度下降的图示；

图10和图11示出了在三种成型状态下的材料流动应力之间的差异，其中一种成型材料状态涉及本发明；

图12是本发明采用的冷却曲线的示意图，其中L表示不期望的析出将发生的时间-温度-析出点的轨迹；

图13是7075合金的TTP图；

图14是可用本发明的方法使用的压力机的示意图，并示出压力机处于打开和关闭位置。

具体实施方式

图1示出了用于由金属板胚件形成部件的常规压制工艺。第一阶段包括在例如烘箱或加热站中将片材胚件加热至至少其溶线温度。溶线温度是形成的特定金属或合金的固有属性。然后将片材胚件转移到压力机，例如液压机中。启动压力机封口，配套工具按压片材并将其一步成型为最终形状。该部件在冷工具和负载下淬火，并在烘箱中硬化，以获得期望的硬化水平。然后可以冷却和使用最终产品。虽然这种布置能够形成复杂的形状，但是快速地获得复杂形状的完整最终形状且冷工具之间的后续淬火步骤可能导致低于期望的位错回复并且不能实现期望的材料性能。

本发明旨在通过采用图2的工艺来减少或尽可能消除图1的现有技术布置的缺点，其中图2的工艺与现有技术中的一些工艺步骤相同，但是图2的工艺加入了一个中断步骤，该中断步骤用于提高最终部件的材料属性。

现在具体参照图2，在烘箱20中将金属片或例如合金片材的胚件10加热至或高于其溶线温度，优选地在固溶热处理温度范围内被加热，然后将其转移至压力机30并插入在冷却的配套工具32,34之间，该冷却的配套工具32,34的轮廓与所需的部件40的形状相一致，上述步骤同图1中的传统工艺一样。根据本发明操作压力机，以以第一预定速率将压力机工具移动至一起来开始形成金属片胚件10，但是在成型步骤完成之前，压力机30被中断并且配套工具32,34被保持在适当位置且有可能在其初始位置和最终位置之间部分后退，其中部件的成型步骤在该位置处完成。接下来会更详细地讨论这个中断步骤及与该中断步骤相关的优点，但是应该理解的是，中断会减少并可能消除短时间内的成型负载。在中断步骤完成之后，压力机30重新启动并且配套工具32,34靠近最终位置，完成部件的成型。按照常规方法，然后将如今完全成型的部件40保持在冷配合工具32,34中以便淬火现在的成型部件。如在现有技术中一样，随后的时效硬化步骤在烘箱中进行。

图12更详细地示出了上述工艺，并且通过图12可以理解的是，在将片材30置于配套工具32,34之间且通过以第一速率将配套工具32,34朝向彼此相向移动来开始成型之前，将片材30加热到高于其溶线温度的同时引起或允许片材的平均温度以第一预定速率减小。中断步骤允许片材保持减少变形或不发生变形，同时允许片材30的平均温度以第二预定速率B减小，该第二预定速率B等于或小于预定速率A。通过提供该中断步骤，本发明能够在一定程度上管控待成形的部件的最终材料属性。一旦中断完成，压制工艺重新开始并且加热的片材成型为最终形状，同时引起或允许片材以大于所述第二速率B的第三速率C冷却。

应该理解的是，成型步骤导致片材胚件的塑性变形，其中片材胚件通过形成位错大部分地容纳在微观结构水平。位错由于塑性应变而经历成型且由于动态和静态回复机制而经历回复。

位错的静态回复是依赖时间的机制。因此，通过在中断步骤期间保持材料几乎不变形或不变形，可以降低位错密度。然而，静态回复也是依赖温度过程，其在较高温度下发生得最快，因此希望将片材胚件维持在尽可能高的合理的温度下以能够最大程度地减少位错。

鉴于上述情况，优选在初始成型步骤(b)中成型部件至其最终形式的至少50％以及优选地上至至少90％，使得可以在片材还处于相对高的平均温度下进行中断。虽然平均温度可能变化，但已发现片材的温度应保持在至少250℃以上，并且优选地保持在350℃和500℃之间。在一个具体的例子中，将胚件加热至470℃和490℃之间(7075合金)。在另一个例子中，将胚件加热至525℃和560℃之间(这对于6082合金而言，是典型的)。

随着铝的温度下降到溶线温度以下，微观结构进入被称为超饱和固溶体的不稳定状态。在这种情况下，负责形成硬化相的合金元素将开始析出。如果在成型阶段发生析出，则析出不会以正确的方式形成，并且这将对最终材料产生不利影响。因此，位错回复的步骤在足够高的温度下发生是有利的，以确保位错回复的发生比从超饱和固溶体中不希望的析出快得多。

为了降低中断(c)期间的冷却速率，配套工具32,34中的一个或两个可以远离片材10移动，以便允许片材温度部分或全部平衡。由于相对较冷的配套工具32,34对冷却速率的影响较小从而降低了正在成型的部件的整体冷却速率，并且因此能够使待减少的位错的可能时间最大化同时使合金元素的析出最小化。。

在成型步骤期间，材料与相对较冷的配套工具32,34变换接触。这可以导致整个片材上的热分布在片材和配套工具32,34中均具有冷处和热处。因此，片材胚件的冷部分将比热部分回复得更慢。通过将配套工具32,34分开或远离片材移动或减小压力以减少在任何中断期间的热接触，也可以稍微克服该问题。

上述中断可以以多个步骤进行，从而能够使部件的多个部分有序地形成并且能够减少位错而不会使片材胚件10的平均温度下降得太快，现在我们参照图3A至3D来描述多个可能的操作曲线，其中图3A至3D示出了滑块位移(y轴)相对于时间(x轴)的一系列操作曲线。

图3A示出了具有第一压制步骤110，第一中断步骤112及第二压制步骤的第一曲线，其中在第一压制步骤中，配套工具32,34被闭合在一起；在第一中断步骤中，工具被保持在适当位置；在第二压制步骤中，工具被闭合到其最终位置且部件完全成型。

图3B示出具有第一压制步骤112和第二压制步骤114和第二中断步骤116的第二曲线，其中所述工具被反转。在中断步骤116期间，一个或多个工具可以移动，使得其不再接触正在形成的片材胚件。

图3C示出了具有第一压制步骤112和第二压制步骤114和第三中断步骤118的第三曲线。第三中断步骤可以被描述为复合中断步骤，因为在第三中断步骤118期间，首先将工具反转(即，移动得相对分开)，然后将其保持在适当位置。以虚线示出了第四曲线，示出了第四中断步骤119(也是复合中断步骤)，其中，在第二压制步骤14之前，首先将工具保持在适当位置，反转然后再次保持在适当位置。第三中断步骤118和第四中断步骤119仅仅是示例性实施例，并且期望中断可以包括将工具保持在适当位置并将工具反转以相互远离的任何组合。

图3D示出了第五曲线，其具有第一按压步骤110；然后是第一中断步骤120，然后是第二步骤122，然后是第二中断步骤124，然后是最后的压制步骤126。在第一中断步骤120期间，工具被保持在适当位置，但是在第二中断步骤124期间，工具被反转过来。第二压制步骤122以比第一压制步骤110或最后的压制步骤126慢得多的速率(即较浅的线)进行。

图3A-3D旨在作为示例性曲线以示出形成本发明的部件的可能方法。可以设想的是，图3A至图3D中的中断步骤的许多组合是可能的并且是期望的，这取决于待成型的部件的形状以及要从中产生的金属或合金的特性。例如，该过程可以包括多个中断步骤，每个中断步骤可以是如图3C所示的复合中断步骤。取决于对成型的部件的要求，第一压制步骤和第二压制步骤以及可选地取决于中断次数的任何附加压制步骤都可以以不同的速度实施。还应该理解的是，每个压制步骤的速度可以彼此不同。例如，第一压制步骤或早期压制步骤可以比后续压制步骤更快。另外，还将理解的是，中断可以具有不同的持续时间，并且可以在每个中断期间卸载或反转工具32,34。

要使用哪种成型曲线取决于正在成型的部件和正在使用的金属的性质。例如，因为整个片材胚件上的温度下降将根据冲头的位移而变化，因此多次中断成型(具有多个中断步骤)可能是有利的。片材胚件在接触时会被冷却工具冷却，因此最早接触的模具和片材部分将最早平衡。因此，这对于形成部件的第一部分，中断处理以使位错减小，然后继续成型以形成部件的另一部分，并提供第二中断以使在完成成型操作之前，在新形成的部分中减少位错可能是有利的。

正如在之前的介绍中提到的那样，期望该过程减少及优选地消除SSS相中析出物的析出。确保发生这种情况，必须确保淬火的温度/时间曲线是这样的，即在不希望的相产生之前终止任何中断步骤，并确保总体淬火速率足以避免形成图12中由区域表示的不希望的相，其中所述区域由C曲线包围，C曲线由SSS的形成析出相的点轨迹形成。图13给出了一个材料的具体实例，其中C曲线是通过考虑机械性能降低到99.5％，然后从最佳淬火材料降低到70％的点轨迹而生成的。

图4示出了一个复杂的冲头位置与时间的关系曲线，其中两个短行程反转已添加到行程中。这里总的成型时间一直保持在1秒，并且增加总共约0.1秒的停留时间。在成型周期过程中，热胚件首先在配套工具之间变形，然后在工具之间承受负荷的状态下保持。在变形阶段，一些热量从片材传递到工具。在保持阶段，最终形状由工具淬硬。

在工具匹配之前暂停成型循环可以使位错回复发生。为了达到最佳效果，工具后退(反转循环)。但是，简单地握住工具可以给回复发生以足够的时间。

暂停(或反转)应尽可能在成型周期的后期进行，同时也应尽可能地保持高温，以尽量减少在最终精加工阶段加入材料的塑性应变量。为此，应该理解的是，使得部件尽可能成型为接近最终形状的第一成型步骤将最大化本发明的优点，因为片材的温度将仍然高，而压制成最终形状的最小剩余量将最小化塑性应变。在特别优选的布置中，在第一压制步骤中将部件压制成超过90％并且优选地在95％和98％之间的最终形状。然而，应该理解的是，在第一成型步骤中形成超过50％的最终形状将仍然有利于本发明，因为在早期变形中形成的一部分位错将被回复，导致成品部件内的位错密度总体上不完全减少。

还应该理解的是，胚件的部分冷却在变形期间发生，因此在胚件的温度和剩余应变的温度之间存在折衷。

在成型过程中进行多次止动是有一定逻辑的，因为这样可以在成型的早期阶段最快地回收带入工具的材料。

行程速度的瞬时变化是不可能的，任何速度变化的工序都会增加压力机的磨损。因此，最有可能的是通过减慢速度以平稳的方式中断压力机的行程。。

图5示出了一个耦合的热机械有限元模拟模型，其被创建以给出一个该方法如何实施的例子。该模型突出了胚件表面上三个位置的最终位置，对其进行热史和等效塑性应变历史的跟踪。

已经测试了三个示例性条件：

A.保持行程

i.以恒定的行程速度在5mm以内形成至完全成型

ii.保持4秒

iii.完成变形

B.反转行程

i.以恒定的行程速度在5mm以内形成至完全成型ii.保持0.5秒

iii.反向行程以分离工具

iv.在总共保持4秒后结束行程

C.基准

i.以恒定的行程速度形成至完全成型

图6,7和8绘制了三个胚件位置的应变(实线)和温度(周期线)历史。

图6,7和8显示，工具的反转有利于在停留期间保持温度。在两种中断情况下，可以看出温度可以保持在350℃以上至少2秒。

如果保持时间过长，则材料的缓慢冷却将导致形成粗大的析出物。这限制了材料时效硬化的能力，因为合金元素在冷却过程中析出形成粗大析出物，而不是时效过程中的精细析出物。尽管它是从上述的位错退火(回复)中离析，但通常将该软化效应称为退火。

图9示意性地显示了效果。为了获得最佳效果，保持过程应尽可能在最热的胚件温度下进行，并尽可能缩短保持时间，从而确保强化元素在位错回复时保持在固体溶液中。

创建了一个指示性测试程序以在测试设备上证明该工艺。拉伸样品通过以下三种方式之一进行：

拉伸样品通过以下三种方式之一进行：

1.带有位错增强动力学的时效处理

a.固溶化

b.冷却到测试温度

c.拉动以诱导应变

d.淬火

e.快速时效至欠时效态温度

2.没有位错动力学的时效处理

a.固溶化

b.冷却到测试温度

c.淬火

d.快速时效至欠时效态温度

3.具有位错退火(回复)的时效处理

a.固溶化

b.冷却到测试温度

c.拉动以诱导应变

d.中断

e.淬火

f.快速时效至欠时效态温度

所有样品都使用相同的快速时效硬化条件进行欠时效。因此，样品的剩余强度将与时效动力学成正比。结果如图10所示。

结果表明拉伸样品的强度更高，但温度不保持。没有变形的样品和发生变形和具有保持的样品显示相同的屈服特性。这与预期一致，并且与变形增加的时效动力学和保持时间保持一致，从而提供足够的回复以去除增强的时效动力学。

图11示出了一系列类似的测试，其中保持温度降至350℃。保持的样品现在明显弱于基准。这与粗析出物的形成一致。对于所考虑的合金，在350℃下4秒的保持时间太长。

如技术人员将理解的，固溶热处理(SHT)温度是进行固溶热处理的温度。SHT的温度范围因所处理的合金而异。这可能包括将合金加热到至少其溶线温度，但低于固相线温度。该方法可以包括将金属片胚件保持在固溶热处理温度直至固溶热处理完成的步骤。

金属可以是合金。金属片胚件可以包含金属合金片胚件。该金属合金可以包含铝合金。例如，该合金可以包含铝合金，铝合金选自合金系列6xxx，7xxx或2xxx。或者，合金可以包含镁合金，例如AZ91之类的析出硬化的镁合金。

压力机可以包括一组配套工具32,34。工具32,34可以是冷工具，加热工具或冷却工具。开始成型可以将工具同时闭合，例如，减少工具之间的位移。完成成型可以将工具同时闭合直到到达最终位置，由此部件完全成型。在一个实施例中，这可以是工具之间的位移最小时。应该理解的是，“冷”这个词是一个相对术语，因为工具应该比加热的金属片冷，但是在触摸时其仍然是暖的或甚至热的。通常情况下，此工艺可以使用加热或冷却到-5℃至+120℃温度范围内的工具。

该工艺可以包括将片材胚件转移到一套冷工具。该工艺可以包括在从加热站移除的10秒内开始成型，使得来自片材胚件的热损失最小化。该工艺可以包括在成型部件冷却期间将成型部件保持在工具中。

该工艺可以在任何可以在其下行程过程中中断的压力机上执行。压力机可能是一台液压力机。

在压力机和/或第一压制步骤中开始成型可以包括将压制工具闭合总位移的至少10％。或者，它可以包括将压力机闭合总位移的至少20％，至少30％，至少40％，至少50％，至少60％，至少70％，至少80％，至少90％或基本上100％。最初的压制可能会将工具闭合到总压制的95％以内，或者甚至直到工具基本上闭合但在施加淬火负载之前。

中断部件的成型和/或一个或多个中断步骤可以包括下列中的任何一个或多个：将冲压工具暂停或保持在适当位置；反转压力机；及其组合。

反转冲压工具可以包括移动工具使其相对分离。可将压力机反转，以使一个或多个工具或工具的部分不再与片材胚件接触。

例如，中断可以包括将冲压工具保持在适当位置，然后反转压力机。或者，中断可以包括反转压力机，然后将冲压工具保持在适当位置。中断可以包括一次或多次暂停冲压工具或将其保持在适当位置，并且一次或多次反转压力机。例如，中断可以包括首先将冲压工具保持在适当位置，然后反转压力机，然后再次将冲压工具保持在第二位置。

中断步骤(例如暂停，保持和/或反转)可以结合到工艺中以与压制模式之间的切换一致，压制模式例如重力驱动(例如快速下降)和动力驱动的冲头下降模式。总中断时间可少于10秒，可少于5秒，例如4秒或1秒。总中断时间可少于1秒，例如0.5或0.2秒。总中断时间可以是至少0.1秒，或者至少0.2秒,0.5秒,1秒,1.5秒,2秒,3秒,4秒或5秒。

可以以第一速度开始部件的成型，并且可以以不同于第一速度的第二速度完成部件的成型。继续成型，即在中断之间，可以在第一速度，第二速度或第三速度下进行。在一些实施例中，在整个成型步骤或压制步骤中，成型速度可保持恒定或基本恒定。

在一系列实施例中，成型速度在整个一个或多个成型步骤，例如开始成型，继续成型和/或完成成型中是可变的。例如，第一压制步骤和/或第二压制步骤或另外的压制步骤可以具有可变的压制速度。压制速度可以在步骤期间增加，在步骤期间减小，或其组合。速度可以在成型步骤的中点期间达到最大值或最小值。例如，压力机的速度可以加速到最大值，然后在中断时减小到零。在压制步骤结束前，压力机速度曲线可以平滑地下降，直到中断或中断步骤开始。压力机速度曲线可以被优化以消除速度的阶跃变化，例如以减少磨损。

该工艺可以包括，将金属片胚件保持在固溶热处理温度直至固溶热处理完成。当期望量的需要析出或固溶硬化的一个或多个合金元素进入溶液时，热处理可以完成。例如，当至少50％的一种或多种合金元素已经进入溶液时，固溶热处理可以完成。或者，当至少60％,70％,75％,80％,90％,95％或基本上100％的合金元素已经进入溶液时，固溶热处理可以完成。将金属合金片胚件加热至其固溶热处理温度可包括将片材胚件加热到至少其溶线温度。该工艺可以包括将胚件加热到其溶线温度以上但低于其固相线温度。

在一系列实施例中，将胚件加热到至少420℃，440℃，450℃，460℃，470℃，480℃，500℃，520℃或540℃。在一系列实施例中，将胚件加热到不超过680℃，660℃，640℃，620℃，600℃，580℃，560℃或540℃。在一个实施例中，将胚件加热到470℃和490℃之间(这对于7075合金是典型的)。在另一个实施例中，将胚件加热到525℃和560℃之间(这对于6082合金是典型的)。

应该理解，片材将具有液相线温度，在该温度下其所有部件都处于液相并且该工艺在液相线温度以下进行。

通过上述工艺，可以由金属片胚件形成改进的部件，该金属片胚件具有减少的位错量且不受成型步骤期间的析出的不利影响。

Claims

1.一种由合金片材形成部件的方法，其中所述合金片材至少具有析出硬化相的溶线温度和固相线温度，所述方法包括以下步骤：

a.将所述片材加热至溶线温度以上；

b.在模压力机的配套工具之间开始成型加热的片材并通过塑性变形成型为最终形状，同时允许所述片材的平均温度以第一预定速率A减小；

c.在实现所述最终形状之前，在预定第一中断期间P1中断所述片材的成型步骤；并且在中断过程中保持所述片材减少变形或不变形，并允许所述片材的平均温度以低于或等于所述第一预定速率的第二预定速率B减小，以便允许减少位错；

d.将加热的片材成型为最终形状，同时允许所述片材以大于所述第二速率B的第三速率C冷却。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(a)期间，将所述片材加热到其固溶热处理温度范围内。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在初始成型步骤(b)期间，将所述片材成型至其最终形状的至少50％。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在初始成型步骤(b)期间，将所述片材成型至其最终形状的至少90％。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，包括在所述第一中断周期P1之后和在步骤(d)中的成型完成之前的第二中断周期P2。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，包括在所述第一中断周期P1之后和步骤(d)中的成型完成之前的多个其他中断周期PX。

7.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述方法包括一个或多个中断周期P1，P2，PX，且其中所述一个或多个中断周期中的一个或多个中断周期包括将所述配套工具保持在适当位置的步骤。

8.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述方法包括一个或多个中断周期P1，P2，PX，且其中所述一个或多个中断周期中的一个或多个中断周期可以包括反转所述配套工具的步骤。

9.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述方法包括一个或多个中断周期P1，P2，PX，且其中所述一个或多个中断周期中的一个或多个中断周期可以包括保持和反转所述配套工具的步骤。

10.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述方法包括一个或多个中断周期P1，P2，PX，且其中所述方法包括在不希望的析出物从超饱和固溶体中析出之前终止所述一个或多个中断周期的步骤。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(b)的中断期间，所述片材的温度保持在350℃和500℃之间。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(b)中断期间，所述片材的温度保持在2500℃以上。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，在中断步骤(b)期间，将所述配套工具保持在-5℃和+120℃之间的温度下。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述中断步骤可以保持一段时间，以确保位错密度减小，同时避免不需要的相的析出。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述合金包含铝合金。

16.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述合金包含选自2xxx，6xxx或7xxx合金中的合金。

17.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述合金包含镁合金。

18.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述片材在所述中断期间保持不变形。

19.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其特征在于，包括将所述金属片胚件保持在固溶热处理温度直至完成固溶热处理的步骤。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其特征在于，包括在完成步骤(d)之后将成品部件40保持在所述配套工具之间这一步骤。