CN109570315B - 一种铝合金板带局部深冷的拉深杯制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种铝合金板带局部深冷的拉深杯制备方法，第一步：将铝合金带材加工成圆片状；第二步：采用冷却氮气将加工后的材料进行局部深冷，冷却到‑150℃～‑100℃；第三步：对局部深冷处理的材料进行拉深杯，得到高性能的铝合金拉深杯件，利用该方法可提高现有铝合金拉深杯件机械性能，延长工件使用寿命，降低产品重量，得到高性能铝合金拉深杯件。

Description

一种铝合金板带局部深冷的拉深杯制备方法
技术领域
本发明属于金属材料塑性成形技术领域，特别涉及一种铝合金板带局部深冷的拉深杯制备方法。
背景技术
铝合金由于密度低，在汽车轻量化领域得到快速发展。然而，相对于钢铁材料而言，铝合金的塑性变形能力相对较差，与此同时，铝合金的强度相对于钢铁材料而言有待进一步提高。
目前，在铝合金的拉深杯制备方面，在某些局部区域存在强度不足的问题，与此同时，这些地方还容易出现裂纹缺陷。为了解决这一个问题，人们经常采用局部加热技术进行加工，一方面不需要对整个结构件进行加热，节省了能源，另一方面，也提高了产品的力学性能。然而，这种方法的一个缺点就是相对于冷加工制备的拉深杯，其力学性能依旧有较大程度的降低。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种铝合金板带局部深冷的拉深杯制备方法，利用该方法可提高现有铝合金拉深杯件机械性能，延长工件使用寿命，降低产品重量，得到高性能铝合金拉深杯件。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种铝合金板带局部深冷的拉深杯制备方法，包括如下步骤：
第一步：将铝合金带材加工成圆片状；
第二步：采用冷却氮气将加工后的材料进行局部深冷，冷却到-150℃～-100℃；
第三步：对局部深冷处理的材料进行拉深杯，得到高性能的铝合金拉深杯件。
所述铝合金带材的厚度为300μm～5mm，加工的圆片状材料尺寸根据连续作业尺寸进行调整。
所述局部是相对于整个圆片而言，在深拉伸过程中将承受最严重塑性变形的区域，其对应拉深杯中需要提高强度和塑性的位置，尤其是深冷深杯底部倒角变形的区域。
对于本发明而言，所述局部具体是一个位于所述圆片状材料上且与圆片同心的环形，该环形的内半径即拉深杯成品的半径，也即拉深杯加工设备中上模的截面半径，外半径根据拉深杯底部倒角计算。
所述深冷的冷却时间30秒钟～5分钟。
在深冷拉深杯变形过程中，可采用喷枪喷射液氮气体对所述局部进行冷却和润滑。
本发明方法可提高现有铝合金拉深杯件机械性能，延长工件使用寿命，降低产品重量，适合于制备纯铝和铝合金的拉深杯零部件，在汽车轻量化、航空航天零部件制备等领域具有广阔前景。
附图说明
图1是本发明制备流程图。
图2是本发明实施例中采用的具体加工尺寸示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
本发明一种铝合金板带局部深冷的拉深杯制备方法，其主要原理是：
铝合金材料高温韧性较好，室温韧性较差，但是在超低温情况下韧性又变得很好。即铝合金带材在超低温情况具有优异的塑性变形能力，与此同时，超低温塑性变形后铝合金的强度与韧性同步提高。
在铝合金带材拉深杯制备过程中，对需要提高强度且需要较高塑性的地方进行深冷处理，然后进行快速拉深杯成形加工，可以大幅提高铝合金构件的强度与韧性，获得质量优异的产品。
其具体步骤如图1所示，包括：
第一步：以铝合金带材为原料，铝合金带材厚度在300μm～5mm。
第二步：将铝合金带材加工成一定尺寸的片状材料1，尺寸和形状根据连续作业尺寸进行调整，例如图中为标准的圆形片材。
第三步：采用冷却氮气对铝合金带材进行局部冷却，深冷处理的局部区域3是一个环形，剩余均为未被深冷冷却的区域2，该环形的半径调整范围可为50mm～500mm；冷却时间30秒钟～5分钟，实现铝合金带材局部温度被冷却到-150℃～-100℃。
第四步：将已经局部深冷处理的铝合金片材8放置于拉深杯加工设备的下模9上，并以压环4压紧，利用上模6沿上述环形的内径进行下压，制备出高性能的铝合金拉深杯，过程中，可进一步采用对称的喷枪一5和喷枪二7喷射液氮气体，对上述环形区域进行冷却和润滑。
在本发明的一个实施例中，采用铝合金AA1050箔材为原料，箔材厚度为1.0mm。首先，将1050铝合金带材加工成为一个直径为100mm圆形片材；对圆形片材距圆心处25mm至40mm位置的片材进行深冷处理，即上述环形的外径为40mm，内径为25mm，采用氮气冷却，冷却至温度为-120℃。
取出片材，采用局部深冷的深拉伸技术，按照图2尺寸进行深拉伸成形，深拉伸过程采用液氮进行冷却，其中下模倒角RD为5mm，下模内孔直径DD为52mm，下模直径DB为100mm，铝合金板材厚度TB为1.0mm，上模内倒角RP为4mm，上模直径DP为50mm，制备出直径为50mm的拉深杯。采用局部深冷的深冷伸技术制备的零部件有效避免了拉深杯底部倒角区域出现的颈缩、裂纹等缺陷，并使铝合金板材的有效拉伸深度提高8％以上。

Claims (3)

1.一种铝合金板带局部深冷的拉深杯制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：将AA1050铝合金带材加工成圆片状；
第二步：采用冷却氮气将加工后的材料进行局部深冷，冷却到-150℃～-100℃，冷却时间30秒钟～5分钟；
所述局部是相对于整个圆片而言，在深拉伸过程中将承受最严重塑性变形的区域，对应拉深杯中需要提高强度和塑性的位置；或者，所述局部是深冷深杯底部倒角变形的区域；或者，所述局部是一个位于所述圆片状材料上且与圆片同心的环形，该环形的内半径即拉深杯成品的半径，也即拉深杯加工设备中上模的截面半径，外半径根据拉深杯底部倒角计算；
第三步：对局部深冷处理的材料进行拉深杯，得到高性能的铝合金拉深杯件。
2.根据权利要求1所述铝合金板带局部深冷的拉深杯制备方法，其特征在于，所述铝合金带材的厚度为300μm～5mm，加工的圆片状材料尺寸根据连续作业尺寸进行调整。
3.根据权利要求1所述铝合金板带局部深冷的拉深杯制备方法，其特征在于，在深冷拉深杯变形过程中，采用喷枪喷射液氮气体对所述局部进行冷却和润滑。
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