CN111235440A - 一种用于制造汽车天窗导轨的铝合金及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于制造汽车天窗导轨的铝合金及其生产工艺，其中，铝合金按重量份数比包括如下原料：Si 0.25～0.31％，Fe≤0.15％，Cu≤0.05％，Mn 0.03～0.09％，Mg 0.47～0.53％，Zn≤0.05％，Ti≤0.05％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al。就汽车天窗产品而言，其对铝型材的力学性能有严格要求，如硬度要求为9.5～11.5HW，屈服强度要求为120～160Mpa。本发明通过特定的配方和特定工艺能很好地稳定天窗产品的硬度和屈服强度在上述范围内。实际生产时，通过一次性加工压弯即可获得汽车天窗导轨型材，提升天窗的压弯效率，且产品弧度能达到0.4mm公差之内，完全避免了前期的铝型材筛选工序，并消除型材在加工时候开裂的现象，也无需根据产品硬度调整冲压工艺，提升产线20％以上的效率。

Description

一种用于制造汽车天窗导轨的铝合金及其生产工艺
技术领域
本发明设计铝合金加工制造技术领域，尤其涉及一种用于制造汽车天窗导轨的铝合金及其生产工艺。
背景技术
屈服强度是金属材料发生塑性变形现象的屈服极限，屈服强度差异大的时候，作用一样应力的时候，材料的塑性变形程度就产生差异，导致压弯弧度有偏差，从而导致二次冲压或产品报废。基于无法对所有产品进行拉伸试验和拉伸试验具有破坏性的原因，目前一般通过对产品的硬度进行韦氏硬度测量，用韦氏硬度值估算产品的屈服强度，从而对产品进行分类。通过这种分类方式使不同屈服强度的金属材料分别在不同冲压参数的设备上进行冲压，以提升一次压弯的成功率。
上述分类方式并结合相应的冲压方式虽然很好地提升了压弯效率，但是需要在压弯前对所有产品进行硬度检测，导致整体产线的生产效率较低。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种屈服强度正好满足汽车天窗导轨型材需求的铝合金。
本发明还提供一种铝合金的生产工艺，以提高各批次产品屈服强度的均匀性。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
一种用于制造汽车天窗导轨的铝合金，其特征在于，按重量份数比包括如下原料：Si 0.25～0.31％，Fe≤0.15％，Cu≤0.05％，Mn 0.03～0.09％，Mg 0.47～0.53％，Zn≤0.05％，Ti≤0.05％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al。
更为优选的是，所述铝合金按重量份数比包括如下原料：Si 0.28％，Fe 0.1％，Cu0.01％，Mn 0.03％，Mg 0.50％，Zn 0.02％，Ti 0.01％，单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量为Al。
一种用于制造汽车天窗导轨的铝合金生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：1)按照如上所述的原料配比配置铝合金原料；2)将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中熔解为铝液，并在使用电磁搅拌设备搅拌均匀，使用精炼剂进行精炼除气后通过陶瓷过滤板过滤铝液中杂质，再将铝液铸造为铝合金铸锭；3)将铸造后的铝合金铸锭进行均质化处理，均质化处理后使用风冷的方式冷却；4)将均质后的铝合金铸锭进行头中尾分段加热，然后放入挤压机的挤压筒中进行挤压，挤压后使用变频风机进行冷却处理，产品冷却后进行矫正；5)室温下停放，使产品会发生自然时效，自然时效的时长为24～72h，自然时效完成后进行人工时效，时效温度为180±3℃，时效保温时间为6±1h。
更为优选的是，所述均质化处理的条件为：540～560℃均质化处理4～5h。
更为优选的是，所述头中尾分段加热温度分别为：棒头温度440～455℃、棒中温度425～435℃、棒尾温度400～410℃。
更为优选的是，所述挤压的挤出速度为12±1m/min。
更为优选的是，所述矫正的矫正量为0.3％～0.7％。
本发明的有益效果是：
就汽车天窗产品而言，其对铝型材的力学性能有严格要求，如硬度要求为9.5～11.5HW，屈服强度要求为120～160Mpa。本发明通过特定的配方和特定工艺能很好地稳定天窗产品的硬度和屈服强度在上述范围内，从而提升天窗的压弯效率，去除压弯前的硬度检测工序，并消除型材在加工时候开裂的现象(硬度偏高会导致加工开裂)。
实际生产时，通过一次性加工压弯即可获得汽车天窗导轨型材，且产品弧度能达到0.4mm公差之内，完全避免了前期的铝型材筛选工序，也无需根据产品硬度调整冲压工艺，提升产线20％以上的效率。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
实施例1
一种用于制造汽车天窗导轨的铝合金生产工艺，包括以下步骤：
1)按照如下重量份数比的原料配制铝合金：Si 0.25％，Fe 0.1％，Cu 0.01％，Mn0.03％，Mg 0.47％，Zn 0.02％，Ti 0.02％，单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量为Al。
2)将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中熔解为铝液，并使用电磁搅拌设备搅拌均匀；搅拌均匀后，使用精炼剂进行精炼除气，并通过陶瓷过滤板过滤铝液中杂质，再将铝液铸造为铝合金铸锭。其中，电磁搅拌的目的是加强整体搅拌均匀性，避免高镁铝合金内的镁元素分布不均匀，出现挤压型材的硬度及力学性能不均匀的现象。
3)将铸造后的铝合金铸锭在540℃均质化处理5h，均质处理后使用风冷的方式冷却。均质处理的目的是消除铸锭的微观偏析，使晶体内部各种溶质元素均匀分布。
4)将均质后的铝合金铸锭进行头中尾分段加热，温度分别为棒头温度440℃、棒中温度425℃、棒尾温度400℃，加热后铝合金铸锭放入挤压机的挤压筒中进行挤压，产品的挤出速度为12m/min，挤压后使用变频风机进行冷却处理；产品冷却后进行矫正，矫正量为0.5％，消除产品的弯曲扭拧缺陷。
5)在室温下停放，使产品发生自然时效，自然时效产品会形成一定密度的GP区，自然时效的时长为24h；自然时效后再进行人工时效，时效温度为180±3℃，人工时效保温时间为6h。
通过本实施例的生产工艺制得铝合金型材1。
实施例2
一种用于制造汽车天窗导轨的铝合金生产工艺，包括以下步骤：
1)按照如下重量份数比的原料配制铝合金：Si 0.31％，Fe 0.1％，Cu 0.01％，Mn0.09％，Mg 0.53％，Zn 0.03％，Ti 0.01％，单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量为Al。
2)将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中熔解为铝液，并使用电磁搅拌设备搅拌均匀；搅拌均匀后，使用精炼剂进行精炼除气，并通过陶瓷过滤板过滤铝液中杂质，再将铝液铸造为铝合金铸锭。其中，电磁搅拌的目的是加强整体搅拌均匀性，避免高镁铝合金内的镁元素分布不均匀，出现挤压型材的硬度及力学性能不均匀的现象。
3)将铸造后的铝合金铸锭在560℃均质化处理6h，均质处理后使用风冷的方式冷却。均质处理的目的是消除铸锭的微观偏析，使晶体内部各种溶质元素均匀分布。
4)将均质后的铝合金铸锭进行头中尾分段加热，温度分别为棒头温度455℃、棒中温度435℃、棒尾温度410℃，加热后铝合金铸锭放入挤压机的挤压筒中进行挤压，产品的挤出速度为12m/min，挤压后使用变频风机进行冷却处理；产品冷却后进行矫正，矫正量为0.7％，消除产品的弯曲扭拧缺陷。
5)在室温下停放，使产品发生自然时效，自然时效产品会形成一定密度的GP区，自然时效的时长为72h；自然时效后再进行人工时效，时效温度为180±3℃，人工时效保温时间为5h。
通过本实施例的生产工艺制得铝合金型材2。
实施例3
一种用于制造汽车天窗导轨的铝合金生产工艺，包括以下步骤：
1)按照如下重量份数比的原料配制6063铝合金：Si 0.28％，Fe 0.09％，Cu0.02％，Mn 0.05％，Mg 0.50％，Zn 0.02％，Ti 0.015％，单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量为Al。
2)将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中熔解为铝液，并使用电磁搅拌设备搅拌均匀；搅拌均匀后，使用精炼剂进行精炼除气，并通过陶瓷过滤板过滤铝液中杂质，再将铝液铸造为铝合金铸锭。其中，电磁搅拌的目的是加强整体搅拌均匀性，避免高镁铝合金内的镁元素分布不均匀，出现挤压型材的硬度及力学性能不均匀的现象。
3)将铸造后的铝合金铸锭在550℃均质化处理4h，均质处理后使用风冷的方式冷却。均质处理的目的是消除铸锭的微观偏析，使晶体内部各种溶质元素均匀分布。
4)将均质后的铝合金铸锭进行头中尾分段加热，温度分别为棒头温度450℃、棒中温度430℃、棒尾温度405℃，加热后铝合金铸锭放入挤压机的挤压筒中进行挤压，产品的挤出速度为5m/min，挤压后使用变频风机进行冷却处理；产品冷却后进行矫正，矫正量为0.7％，消除产品的弯曲扭拧缺陷。
5)在室温下停放，使产品发生自然时效，自然时效产品会形成一定密度的GP区，自然时效的时长为48h；自然时效后再进行人工时效，时效温度为180±3℃，人工时效保温时间为7h。
通过本实施例的生产工艺制得铝合金型材3。
对照例
按照如下重量份数比的原料配制6063铝合金：Si 0.62％、Fe 0.15％、Cu 0.08％、Zn 0.07％、Mg 0.58％、Mn 0.08％、Ti 0.03％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，Al余量。制备时，按比例进行配料，熔炼和浇铸成型，得到铸件；再经过均匀化退火、挤压、热轧和冷轧，即得对比型材。
为更好地说明本发明的有益效果，下面对各实施例制得的型材进行随机抽检。抽检结果如表1所示。
表1、各型材韦氏硬度(HW)随机抽检结果
Figure BDA0002368346950000061
从表1可以看出：利用本发明制得的铝合金型材，其韦氏硬度在10±0.5HW，屈服强度稳定在135～150Mpa，完全满足汽车天窗导轨产品对铝合金的屈服强度性能要求，后续客户无需再对来料进行硬度全检，通过一次冲压工艺即可达到使用要求。
经实际生产检验，利用本发明制得的铝合金型材制造汽车天窗导轨产品时，一次冲压后，产品弧度能达到0.4mm公差之内，完全避免了前期的铝型材筛选工序，提升产线20％以上的效率。
通过上述原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。具体实施方式中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。

Claims (7)

1.一种用于制造汽车天窗导轨的铝合金，其特征在于，按重量份数比包括如下原料：Si0.25～0.31％，Fe≤0.15％，Cu≤0.05％，Mn 0.03～0.09％，Mg 0.47～0.53％，Zn≤0.05％，Ti≤0.05％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al。
2.根据权利要求1所述的一种用于制造汽车天窗导轨的铝合金，其特征在于，按重量份数比包括如下原料：Si 0.28％，Fe 0.1％，Cu 0.01％，Mn 0.05％，Mg 0.50％，Zn 0.02％，Ti 0.01％，单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量为Al。
3.一种用于制造汽车天窗导轨的铝合金生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)按照如权利要求1或2中所述的原料配比配置铝合金原料；
2)将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中熔解为铝液，并在使用电磁搅拌设备搅拌均匀，使用精炼剂进行精炼除气后通过陶瓷过滤板过滤铝液中杂质，再将铝液铸造为铝合金铸锭；
3)将铸造后的铝合金铸锭进行均质化处理，均质化处理后使用风冷的方式冷却；
4)将均质后的铝合金铸锭进行头中尾分段加热，然后放入挤压机的挤压筒中进行挤压，挤压后使用变频风机进行冷却处理，产品冷却后进行矫正；
5)室温下停放，使产品发生自然时效，自然时效的时长为24～72h，自然时效完成后进行人工时效，时效温度为180±3℃，时效保温时间为6±1h。
4.根据权利要求3所述的一种用于制造汽车天窗导轨的铝合金生产工艺，其特征在于，所述均质化处理的条件为：540～560℃均质化处理4～5h。
5.根据权利要求3所述的一种用于制造汽车天窗导轨的铝合金生产工艺，其特征在于，所述头中尾分段加热温度分别为：棒头温度440～455℃、棒中温度425～435℃、棒尾温度400～410℃。
6.根据权利要求3所述的一种用于制造汽车天窗导轨的铝合金生产工艺，其特征在于，所述挤压的挤出速度为12±1m/min。
7.根据权利要求3所述的一种用于制造汽车天窗导轨的铝合金生产工艺，其特征在于，所述矫正的矫正量为0.3％～0.7％。
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