CN112538585A - 新能源汽车左右底板挤压铝型材及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源汽车左右底板挤压铝型材，挤压铝型材其成分配比如下：Si:0.6‑0.9％，Fe：0.10％‑0.20％，Cu：0.1％，Mn、Zn、Cr三者的含量之和＜0.05％，Mg：0.5‑0.55，Ti≤0.10。本发明产品出料稳定、平直，尺寸符合图纸要求，力学性能满足图纸技术要求，各项技术质量指标优于相关国家标准，且质量可靠稳定。

Description

新能源汽车左右底板挤压铝型材及其加工工艺

技术领域

本发明涉及一种新能源汽车左右底板挤压铝型材及其加工工艺。

背景技术

随着汽车轻量化及绿色新能源电动汽车的全球普及，很多国家相应出台了对新能源汽车的扶持政策，以及对燃油车的禁售年限，汽车用铝的量也随之不断增加，有原来单一的发动机、天窗使用铝合金，很多部件也由钢材改为使用铝合金或钢铝复合材料，如绿色新能源的电池托盘、电池包，汽车电机外壳、汽车前后保险杠、汽车车架等，甚至有些国际高端车型改用全铝车身。

汽车左右底板铝合金挤压型材，选用合金状态为6005-T6，从其断面结构形式分析，型材截面大，外接圆壁厚为239mm、275mm，米重13kg/m/12.42kg/m，从断面分析，有以下难点：外形为一个T字形断面的型材，外形尺寸为23.8.2*159和274.28*159mm，共有六个空腔体组成，T字形形成较大的弹性变形区，对模具出料稳定性具有一定影响，导致产品形状、尺寸不合格。因此需要优化模具设计，优化合金成分的合理配比，做到产品出料稳定、平直，尺寸符合图纸要求，力学性能满足图纸技术要求，各项技术质量指标优于相关国家标准，且质量可靠稳定。

材料选用6005-T6合金状态，为保证材料出口温度，使合金能够得到充分固溶，以确保材料的力学性能，需合适的挤压系数，因此选择机型为3600T，力学性能要求抗拉≥260Mpa，屈服强度≥215Mpa，延伸率≥6％，强度稍高于规定要求。但图纸还要求材料在热处理后还需经70分钟加温至200℃，保温6小时后，力学性能必须达到抗拉≥250Mpa，屈服强度≥215Mpa，延伸率≥6％。而根据以往经验，6005合金在经过200℃加温，保温6小时后，有过时效现象，其力学性能会有很多的损失，因此在后续的加温前，材料抗拉强度必须要高出20-30Mpa以上，才能保证后续高温实验的材料力学性能。为获得较高的力学性能，淬火方式一般选择强风加水雾，从产品截面分析，该产品如果在淬火时用水或水雾方式，由于通过急速冷却，会使产品在出料时严重变形和弯曲、扭拧，尺寸不良，导致无法正常生产，增加了该产品的生产难度，因此淬火方式只能是强风冷却，而风冷肯定会冷却不够，有合金不能充分固溶的风险。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种新能源汽车左右底板挤压铝型材，产品出料稳定、平直，尺寸符合图纸要求，力学性能满足图纸技术要求，各项技术质量指标优于相关国家标准，且质量可靠稳定。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种新能源汽车左右底板挤压铝型材，挤压铝型材其成分配比如下：Si:0.6-0.9％，Fe：0.10％-0.20％，Cu：0.1％，Mn、Zn、Cr三者的含量之和＜0.05％，Mg：0.5-0.55，Ti≤0.10。车辆用6005铝合金属于Al-Mg-Si系中等强度铝合金，由于其优良的挤压成形性、耐腐蚀性和良好的焊接性，6005合金被广泛应用于各类建筑、汽车、轨道交通、工业结构等行业；6005合金强度比6063高，与6063一样，都属于纯Al-Mg-Si系合金，除Mg与Si外，不含其它合金元素，Mg与Si构成强化相Mg2Si，有极优异的强度和淬火敏感性，对壁厚稍薄的铝型材挤压可实现在线风冷淬火。6005的合金成分除Si含量稍高外，其它元素与6063的几乎一样，而一般对于Al-Mg-Si合金来说，镁硅含量比值为1.73，如果镁硅含量比值大于1.73，则合金中镁除形成Mg2Si相外，还有过剩镁，反之比值小于1.73，则表明硅除形成Mg2Si相外，还有剩余硅，硅的过剩对提高材料的力学性能有很大帮助，因此镁硅含量比值应小于1.73。考虑到本项目力学性能的特殊要求，6005合金在经过200℃加温，保温6小时后，有过时效现象，其力学性能会有很多的损失，因此在后续的加温前，其材料抗拉强度必须要高出20-30Mpa以上，因此在设计合金组时，设计的力学性能强度为290Mpa-300Mpa之间，另镁过剩不仅削弱强化效果，而且又增加了产品成本，对合金力学性能是有害的，根据这个原则，镁控制在0.5％-0.55％左右，但又考虑到如果硅过剩太大，会增加材料的脆性，综合以上，Mg2Si总量控制在1.25％-1.35％，使硅过剩，以提高本项目材料的力学性能。另，杂质Fe控制在＜0.10％-0.20％；Mn、Cr、Zn等杂质＜0.05％。铸棒后，铝棒须进行均匀化处理，均匀化温度560℃，保温10h，出炉强风冷却。

本发明还提供的技术方案是，加工新能源汽车左右底板挤压铝型材的工艺，包括如下工序：合金成分确定→铸棒→试模→尺寸检验→挤压生产→在线淬火→拉伸调直→尺寸检验→锯切装框→人工时效→力学性能检验→精锯→成品检验包装→入库。试模→修模→试模→尺寸合格，根据每一次的试模结果，合理调整模具各部流速、流量，修模至出料尺寸合格状态。

进一步的技术方案是，在铸棒工序后，对铝棒进行均匀化处理，均匀化温度为560℃，保温10h，出炉强风冷却。

进一步的技术方案为，在挤压工序中，挤压筒温度为420-430℃，模具温度为480-500℃，保温4-8h；铝棒温度为470-480℃，挤压速度按金属流出速度≥3.0-4.0m/min，出口温度为510-540℃；采用在线淬火，强风冷却方式，出淬温度≤250℃；拉伸率为0.3％-0.5％。对挤压生产来说，挤压温度是最基本的且最关键的工艺因素。挤压温度对产品质量、生产效率、模具寿命、能量消耗等都产生很大影响。挤压最重要的问题是金属温度的控制，从铸锭开始加热到挤压型材的淬火都要保证可溶解的相组织不从固溶中析出或呈现小颗粒的弥散析出。挤压过程中必须认真控制挤压速度。挤压速度对变形热效应、变形均匀性、再结晶和固溶过程、制品力学性能及制品表面质量均有重要影响。挤压速度过快，制品表面会出现麻点、裂纹等倾向。同时挤压速度过快增加了金属变形的不均匀性。挤压时的流出速度取决于合金种类和型材的几何形状、尺寸和表面状况。

进一步的技术方案为，在人工时效工序中，时效温度为185℃，保温6h，出炉强风冷却。

本发明还提供的技术方案为，加工新能源汽车左右底板挤压铝型材的挤压模具，包括上模、下模，上模上设有若干个用于均匀注液的导流孔，所述下模其下部一体设有向下凸起的底座，底座的一侧一体设有延伸的下模模板，厚度上底座向下模模板逐渐减小。模具设计主要从怎样增加模具的强度方向出发，考虑采用多孔模具的设计方案和模具出料口加增专用垫，以减少模具的弹性变形量，确保型材出料稳定。

进一步的技术方案为，导流孔下方设有与上模一体而成的若干个分流桥，相邻分流桥之间设有尺寸上小于导流孔的分流孔。

进一步的技术方案为，导流孔其侧壁倾斜设置；所述导流孔设有七个。

进一步的技术方案为，上模上端固定设有用于限位保护工头的方头保护块，所述方头保护块呈角钢状且方头保护块的折角处的内壁通过平滑曲面过渡。

进一步的技术方案为，底座厚度为33mm；所述下模模板其靠近底座的一段的厚度为21mm，所述下模模板其远离底座的一段的厚度为5mm，下模模板中间段的厚度为7.5mm。

本发明的优点和有益效果在于：可溶解的相组织未从固溶中析出或呈现小颗粒的弥散析出；变形热效应、变形均匀性、再结晶和固溶过程、制品力学性能及制品表面质量均较佳；制品表面未出现麻点、裂纹等。采用多孔模具的设计方案，保证了在注液的均匀性，使得注液时充分分流，更快速使得注液快速到达型腔各部分，提高了成型率。下模其底座和下模模板的设置，使得成型的产品在这部分的结构形式是逐渐变化的，增加成型后的汽车左右底板在使用过程中的使用寿命，并在尽可能减少原料的基础上增强左右底板的强度。分流孔与导流孔相连通，分流孔高度上在导流孔的下方。这样设置后注液进一步分流流入分流孔，加强注液时的均匀性。在注液时避免液体直接进入型腔内部，而让注液沿侧壁流入型腔内，这样注液时可以加大注液时的流量，并且不用担心大流量注液时液体从导流孔中溅出。方头保护块作为上模工头下空刀的一个保护台，起到限位作用，可以防止工头偏摆。

附图说明

图1是本发明一种新能源汽车左右底板挤压铝型材的挤压模具的示意图；

图2是图1中E-E向的剖面图；

图3是图1中下模的示意图；

图4是方头保护块与工头配合的示意图。

图中：1、上模；2、下模；3、导流孔；4、底座；5、下模模板；6、分流桥；7、分流孔；8、方头保护块；9、工头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明是一种新能源汽车左右底板挤压铝型材，挤压铝型材其成分配比如下：Si:0.6-0.9％，Fe：0.10％-0.20％，Cu：0.1％，Mn、Zn、Cr三者的含量之和＜0.05％，Mg：0.5-0.55，Ti≤0.10。

加工新能源汽车左右底板挤压铝型材的工艺，包括如下工序：合金成分确定→铸棒→试模→尺寸检验→挤压生产→在线淬火→拉伸调直→尺寸检验→锯切装框→人工时效→力学性能检验→精锯→成品检验包装→入库。在铸棒工序后，对铝棒进行均匀化处理，均匀化温度为560℃，保温10h，出炉强风冷却。在挤压工序中，挤压筒温度为420-430℃，模具温度为480-500℃，保温4-8h；铝棒温度为470-480℃，挤压速度按金属流出速度≥3.0-4.0m/min，出口温度为510-540℃；采用在线淬火，强风冷却方式，出淬温度≤250℃；拉伸率为0.3％-0.5％。在人工时效工序中，时效温度为185℃，保温6h，出炉强风冷却。

加工新能源汽车左右底板挤压铝型材的挤压模具，如图1至图4所示，(图4中工头从图2看，是图2的俯视图方向)，包括上模1、下模2，上模1上设有若干个用于均匀注液的导流孔3，所述下模2其下部一体设有向下凸起的底座4，底座4的一侧一体设有延伸的下模模板5，厚度上底座4向下模模板5逐渐减小。导流孔3下方设有与上模1一体而成的若干个分流桥6，相邻分流桥6之间设有尺寸上小于导流孔3的分流孔7。导流孔3其侧壁倾斜设置；所述导流孔3设有七个。上模1上端固定设有用于限位保护工头9的方头保护块8，所述方头保护块8呈角钢状且方头保护块8的折角处的内壁通过平滑曲面过渡。底座4厚度为33mm；所述下模模板5其靠近底座4的一段的厚度为21mm，所述下模模板5其远离底座4的一段的厚度为5mm，下模模板5中间段的厚度为7.5mm。

采用本发明制备的新能源汽车左右底板挤压铝型材，其力学性能如下：

而经过70分钟加热至200℃，保温6小时后的力学性能如下：

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.新能源汽车左右底板挤压铝型材，其特征在于，所述挤压铝型材其成分配比如下：Si:0.6-0.9％，Fe：0.10％-0.20％，Cu：0.1％，Mn、Zn、Cr三者的含量之和＜0.05％，Mg：0.5-0.55，Ti≤0.10。

2.加工如权利要求1所述新能源汽车左右底板挤压铝型材的工艺，其特征在于，包括如下工序：合金成分确定→铸棒→试模→尺寸检验→挤压生产→在线淬火→拉伸调直→尺寸检验→锯切装框→人工时效→力学性能检验→精锯→成品检验包装→入库。

3.根据权利要求2所述的新能源汽车左右底板挤压铝型材的加工工艺，其特征在于，在所述铸棒工序后，对铝棒进行均匀化处理，均匀化温度为560℃，保温10h，出炉强风冷却。

4.根据权利要求3所述的新能源汽车左右底板挤压铝型材的加工工艺，其特征在于，在所述挤压工序中，挤压筒温度为420-430℃，模具温度为480-500℃，保温4-8h；铝棒温度为470-480℃，挤压速度按金属流出速度≥3.0-4.0m/min，出口温度为510-540℃；采用在线淬火，强风冷却方式，出淬温度≤250℃；拉伸率为0.3％-0.5％。

5.根据权利要求4所述的新能源汽车左右底板挤压铝型材的加工工艺，其特征在于，在所述人工时效工序中，时效温度为185℃，保温6h，出炉强风冷却。

6.加工如权利要求1所述新能源汽车左右底板挤压铝型材的挤压模具，其特征在于，包括上模、下模，上模上设有若干个用于均匀注液的导流孔，所述下模其下部一体设有向下凸起的底座，底座的一侧一体设有延伸的下模模板，厚度上底座向下模模板逐渐减小。

7.根据权利要求6所述的新能源汽车左右底板挤压铝型材的挤压模具，其特征在于，所述导流孔下方设有与上模一体而成的若干个分流桥，相邻分流桥之间设有尺寸上小于导流孔的分流孔。

8.根据权利要求7所述的新能源汽车左右底板挤压铝型材的挤压模具，其特征在于，所述导流孔其侧壁倾斜设置；所述导流孔设有七个。

9.根据权利要求8所述的新能源汽车左右底板挤压铝型材的挤压模具，其特征在于，所述上模上端固定设有用于限位保护工头的方头保护块，所述方头保护块呈角钢状且方头保护块的折角处的内壁通过平滑曲面过渡。

10.根据权利要求9所述的新能源汽车左右底板挤压铝型材的挤压模具，其特征在于，所述底座厚度为33mm；所述下模模板其靠近底座的一段的厚度为21mm，所述下模模板其远离底座的一段的厚度为5mm，下模模板中间段的厚度为7.5mm。

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