CN111069323A - 一种汽车门槛梁型材挤压生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铝合金生产制造技术领域，涉及一种汽车门槛梁型材挤压生产工艺，铝合金原料为Si：0.70～0.75％、Fe：0.10～0.15％、Cu≤0.15％、Mn≤0.30％、Mg：0.60～0.70％、Cr≤0.15％、Zn≤0.05％，其余单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量Al，生产工艺通过减短挤压铸锭长度、优化合金成分及优化挤压生产工艺可以稳定生产出七腔，壁厚在2.0～3.0mm，屈服强度≥240MPa、抗拉强度≥260MPa的高强度薄壁铝型材，尺寸满足GB/T14846‑2014超高精级要求。

Description

一种汽车门槛梁型材挤压生产工艺
技术领域
本发明属于铝合金生产制造技术领域，涉及一种汽车门槛梁型材挤压生产工艺。
背景技术
随着我国汽车制造产业的发展，汽身部件致力于追求高强度、高精度，同时也有许多形状复杂多腔的薄壁型材，对强度及尺寸要求很高。高强度薄壁多腔复杂大断面型材的挤压工艺技术是汽车铝型材进一步轻量化的难题。在实际生产中汽车门槛梁多以6005A成分铝合金来生产，并提出高强度、高精度尺寸要求。该6005A铝合金薄壁多腔复杂门槛梁生产时，内腔壁厚仅为2.0mm，成型难度大，极容易造成模具损坏，降低模具使用寿命，且壁厚公差很难控制，严重降低了成品率，提高了型材生产成本。
发明内容
有鉴于此，本发明为了解决现有6005A铝合金薄壁多腔复杂门槛梁成型难度大，内腔壁厚薄且很难控制，造成型材的成品率低且生产成本高的问题，提供一种汽车门槛梁型材挤压生产工艺。
为达到上述目的，本发明提供一种汽车门槛梁型材挤压生产工艺，包括如下步骤：
A、按照如下重量份数比配制铝合金原料：Si：0.70～0.75％、Fe：0.10～0.15％、Cu≤0.15％、Mn≤0.30％、Mg：0.60～0.70％、Cr≤0.15％、Zn≤0.05％，其余单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量Al，将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
B、将步骤A制得的铝合金铸锭进行高温长时均质化处理，均匀化处理的温度为560±10℃，保温时间为8～12h，使Mg2Si相充分的融入到固溶体内，锯切出铝合金短铸锭长度为700±10mm；
C、将步骤B均匀化处理后的铝合金短铸锭置于挤压机中进行挤压，挤压模具的加热温度为480～500℃，挤压铸锭的加热温度为510～530℃，挤压筒加热温度为440～460℃，挤压过程中的挤压速度为1.2～1.5m/min；在3600T卧式挤压机挤压铸锭长度要求600～1200mm，缩短挤压棒长，减少挤型时间即可缩短模具挤型承压时长；
D、将步骤C挤压后的铝合金型材在挤压模具出口处进行在线水雾淬火处理，铝合金型材出淬火区温度应≤180℃；
E、将步骤D淬火后的铝合金型材经牵引矫直机进行拉伸矫直，拉伸量为0.5～1.0％；
F、将步骤E拉伸矫直后的铝合金型材进行人工时效，时效制度为160±5℃×11h，得到铝合金薄壁型材。
进一步，步骤A中铝合金原料成分为Si：0.70～0.75％、Fe：0.10～0.15％、Cu≤0.10％、Mn≤0.25％、Mg：0.60～0.70％、Cr≤0.10％、Zn≤0.05％，其余单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量Al。
进一步，步骤A中铝合金熔炼过程为熔融、搅拌、扒渣、除气除杂、过滤、铸造的半连续铸造方法。
进一步，步骤A熔炼炉的温度控制在700～750℃，并且使用精炼剂进行精炼。
进一步，步骤C中挤压机为3600T卧式挤压机，挤压筒直径为320mm。
进一步，步骤C挤压模具上装有液氮冷却装置，吸收挤压过程中产生的热量，保证挤压过程中挤压模具的温度有效控制在一定温度范围内。
进一步，步骤D中铝合金型材淬火后的温度为20～30℃。
进一步，步骤D中铝合金型材的淬火冷却速度为50～80℃/min。
进一步，步骤F铝合金薄壁型材壁厚为2.0～3.0mm。
本发明的有益效果在于：
1、本发明所公开的汽车门槛梁型材挤压生产工艺，区别于其他一般性汽车产品，采用更高的铸锭均质化温度，更高的挤压铸锭温度，更强的淬火方式、特殊的时效制度来提高性能；采用长度更短的铸锭，更低的挤压速度，更高的模具温度，减少挤压压力及模具的承压时间，提高金属流动成型稳定，解决了产品性能低，成型性差，模具易裂，各位置尺寸稳定性较差等问题，从而使薄壁复杂型材可以具备较高的性能及良好的合格性。
2、本发明所公开的汽车门槛梁型材挤压生产工艺，型材选用3600T卧式挤压机生产，由1000mm长铸锭改用700mm短铸锭生产，缩短挤压及模具承压时长；同时，模具温度控制温度为480℃-500℃、挤压铸锭温度控制为510℃-530℃，挤压筒温度控制在440-460℃，严格控制三者温度，挤压速度由2.5m/min降低至1.5m/min，一方面通过提高整体的挤型温度，增强金属流动性，一方面降低挤压速度，降低挤压压力，确保产品成型尺寸稳定，降低废品率，同时增加模具使用寿命，节约成本；另一方面由风冷淬火改为水雾淬火，增强淬火强度，确保产品性能达到要求。通过各个工艺参数的合理控制，调整挤压工艺改善高成分铝合金流动性使得型材在挤压过程中阻力减小，保证型材成型性尺寸合格同时具有超高机械性能。
3、本发明所公开的汽车门槛梁型材挤压生产工艺，通过减短挤压铸锭长度、优化合金成分及优化挤压生产工艺可以稳定生产出七腔，壁厚在2.0-3.0mm，屈服强度大于等于240MPa、抗拉强度大于等于260MPa的高强度薄壁铝型材，尺寸满足GB/T 14846-2014超高精级要求。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明汽车门槛梁型材的断面图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1
一种汽车门槛梁型材挤压生产工艺，包括如下步骤：
A、计算各铝合金原料用量并按配比准备铝合金原料，6005A铝合金原料各元素质量百分数配比如下：
元素 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn 杂质 Al
含量 0.70 0.10 0.10 0.30 0.60 0.15 0.03 0.05 余量
将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
B、将步骤A制得的铝合金短铸锭进行高温长时均质化处理，均匀化处理的温度为570±10℃，保温时间为8～12h，使Mg2Si相充分的融入到固溶体内，锯切出铝合金短铸锭长度为700mm；
C、将步骤B均匀化处理后的铝合金短铸锭置于3600T卧式挤压机中进行挤压，挤压模具的加热温度为480～500℃，挤压铸锭的加热温度为510～530℃，挤压筒加热温度为440～460℃，挤压过程中的挤压速度为1.5m/min；
D、将步骤C挤压后的铝合金型材在挤压模具出口处进行在线水雾淬火处理，铝合金型材出淬火区温度应≤180℃；
E、将步骤D淬火后的铝合金型材经牵引矫直机进行拉伸矫直，拉伸量为0.5～1.0％；
F、将步骤E拉伸矫直后的铝合金型材进行人工时效，时效制度为160±5℃×11h，得到铝合金薄壁型材，截面图见图1。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，步骤A中6005A铝合金原料各元素质量百分数配比为：
元素 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn 杂质 Al
含量 0.75 0.15 0.10 0.25 0.65 0.10 0.03 0.05 余量
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，步骤A中6005A铝合金原料各元素质量百分数配比为：
元素 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn 杂质 Al
含量 0.60 0.10 0.05 0.20 0.50 0.05 0.03 0.05 余量
对比例2
对比例2与对比例1的区别在于，步骤A中铝合金短铸锭长度为1000mm。
对比例3
对比例3与对比例1的区别在于，步骤B铝合金短铸锭均匀化处理的温度为450℃，保温时间为20h。
对比例4
对比例4与对比例1的区别在于，步骤C中挤压模具采用单孔挤压模具，挤压前，挤压模具的加热温度为480～500℃，挤压短铸锭的加热温度为510～530℃，挤压筒的筒身温度为420～440℃，挤压筒的挤压比为48.8，挤压过程中的挤压速度为2.5m/min。
对比例5
对比例5与对比例1的区别在于，步骤E中淬火后的铝合金型材经牵引矫直机进行拉伸矫直，拉伸量为2.5％。
根据《GB-T 228-2002金属材料室温拉伸试验方法》对实施例1～2和对比例1～4制得的铝合金型材进行拉伸试验，进行屈服强度、抗拉强度和延伸率的测试，测试结果见表一。
表一
Figure BDA0002336454660000041
Figure BDA0002336454660000051
通过表一可以看到，本发明设计的6005A铝合金通过减短挤压铸锭长度、优化合金成分及优化挤压生产工艺可以稳定生产出七腔，壁厚在2.0-3.0mm，屈服强度≥240MPa、抗拉强度≥260MPa的高强度薄壁铝型材，尺寸满足GB/T 14846-2014超高精级要求。克服了部分汽车薄壁多腔型材成型性差、要求高性能、尺寸要求严格的难题，也提升了新能源汽车整体的质量品质的稳定性，降低产品质量的控制难度。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种汽车门槛梁型材挤压生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
A、按照如下重量份数比配制铝合金原料：Si：0.70～0.75％、Fe：0.10～0.15％、Cu≤0.15％、Mn≤0.30％、Mg：0.60～0.70％、Cr≤0.15％、Zn≤0.05％，其余单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量Al，将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
B、将步骤A制得的铝合金铸锭进行高温长时均质化处理，均匀化处理的温度为560±10℃，保温时间为8～12h，使Mg2Si相充分的融入到固溶体内，锯切出铝合金短铸锭长度为700±10mm；
C、将步骤B均匀化处理后的铝合金短铸锭置于挤压机中进行挤压，挤压模具的加热温度为480～500℃，挤压铸锭的加热温度为510～530℃，挤压筒加热温度为440～460℃，挤压过程中的挤压速度为1.2～1.5m/min；
D、将步骤C挤压后的铝合金型材在挤压模具出口处进行在线水雾淬火处理，铝合金型材出淬火区温度应≤180℃；
E、将步骤D淬火后的铝合金型材经牵引矫直机进行拉伸矫直，拉伸量为0.5～1.0％；
F、将步骤E拉伸矫直后的铝合金型材进行人工时效，时效制度为160±5℃×11h，得到铝合金薄壁型材。
2.如权利要求1所述的汽车门槛梁型材挤压生产工艺，其特征在于，步骤A中铝合金原料成分为Si：0.70～0.75％、Fe：0.10～0.15％、Cu≤0.10％、Mn≤0.25％、Mg：0.60～0.70％、Cr≤0.10％、Zn≤0.05％，其余单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量Al。
3.如权利要求1所述的汽车门槛梁型材挤压生产工艺，其特征在于，步骤A中铝合金熔炼过程为熔融、搅拌、扒渣、除气除杂、过滤、铸造的半连续铸造方法。
4.如权利要求1所述的汽车门槛梁型材挤压生产工艺，其特征在于，步骤A熔炼炉的温度控制在700～750℃，并且使用精炼剂进行精炼。
5.如权利要求1所述的汽车门槛梁型材挤压生产工艺，其特征在于，步骤C中挤压机为3600T卧式挤压机，挤压筒直径为320mm。
6.如权利要求1所述的汽车门槛梁型材挤压生产工艺，其特征在于，步骤C挤压机的挤压模具上装有液氮冷却装置，吸收挤压过程中产生的热量，保证挤压过程中挤压模具的温度有效控制在一定温度范围内。
7.如权利要求1所述的汽车门槛梁型材挤压生产工艺，其特征在于，步骤D中铝合金型材淬火后的温度为20～30℃。
8.如权利要求1所述的汽车门槛梁型材挤压生产工艺，其特征在于，步骤D中铝合金型材的淬火冷却速度为50～80℃/min。
9.如权利要求1～8任一所述的汽车门槛梁型材挤压生产工艺，其特征在于，步骤F铝合金薄壁型材壁厚为2.0～3.0mm。
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