CN112643289A - 一种轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺 - Google Patents

一种轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺，包括以下步骤：铝合金型材表面的氧化膜用丙酮或乙醇清洗掉其表面的油污后，再将铝合金型材在低温下处理5‑6h；将低温处理后的铝合金型材浸润在盐酸溶液中，置于110℃下处理60min后冲洗干净；在进行冲压成型前，将铝合金型材放入淬火炉中一段时间后，将铝合金型材转移至10℃‑30℃的水中进行冷却；烘干冷却后的铝合金型材后，在冲压模具和铝合金型材表面均匀涂覆冲压油后，在冲压模具上进行热态冲压成形，并于冲压模具内淬火保压；对冲压后的铝合金型材进行冷后切边处理，对切边后焊接加工处理，即得到成品；本发明大大提高了铝合金型材冲压成型的合格率。

Description

一种轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺
技术领域
本发明涉及汽车零部件生产工艺技术领域，尤其涉及一种轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺。
背景技术
随着汽车行业的迅速发展，环境污染和资源短缺的问题日益突出，节约资源和减少污染成为汽车行业亟待解决的两大问题，着眼于可持续发展，减轻汽车质量，降低燃油消耗和减少排放污染的任务显得尤为急切，汽车轻量化技术是解决这些问题的重要途径之一，汽车质量每减少10％就可以降低6％-8％的油耗。因此，轻量化成为汽车生产制造的发展趋势，而铝合金材料的应用是实现汽车轻量化的一个重要途径。铝合金拼焊成形技术是将几块相同或不同材质、厚度、涂层等的铝合金板材焊接成一块整体再冲压生产，因具有减少车身零件的数量、节省材料、减少设备和工序、可以实现超宽板的生产等优势，被认为是汽车轻量化的有效生产方式。
由于铝合金在常温时成形性较差，成形时易发生破裂，且回弹严重，影响尺寸精度，因此，在冲压时，为提高成形性，避免破裂及减少回弹，需对铝合金板材进行加热再进行冲压。目前，国内汽车用铝合金拼焊板进行成形时，一般先采用退火态铝合金板材进行搅拌摩擦焊接，焊接完成后将板材于固溶温度下保温进行固溶处理，然后快速转移进行冲压、淬火、冷后切边，再将得到的冲压件进行人工时效或自然时效处理。可以看出，目前铝合金拼焊成形工艺流程较为复杂，需多次、长时间对板材进行加热，增大了能耗，降低了生产效率。铝合金虽然质量较轻，但是在冲压过程中，金属材料产生塑性剪切变形，产生的剪切面与模具工作表面之间产生强烈摩擦，使得局部高温导致焊合和粘着磨损，因此需要减少摩擦，而且铝合金耐冲压性不好，容易破裂。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种冲压完成后焊缝冷却速度大于母材，能够使冲压件的整体强度更加均匀，满足使用要求的轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺。
本发明的轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺，具体步骤如下：
步骤一、铝合金型材表面的氧化膜用丙酮或乙醇清洗掉其表面的油污后，再将铝合金型材在低温下处理5-6h；
步骤二、将低温处理后的铝合金型材浸润在盐酸溶液中，置于110℃下处理60min后冲洗干净；
步骤三、在进行冲压成型前，将铝合金型材放入淬火炉中一段时间后，将铝合金型材转移至10℃-30℃的水中进行冷却；
步骤四、烘干冷却后的铝合金型材后，在冲压模具和铝合金型材表面均匀涂覆冲压油后，在冲压模具上进行热态冲压成形，并于冲压模具内淬火保压；
步骤五、对冲压后的铝合金型材进行冷后切边处理，对切边后焊接加工处理，即得到成品。
进一步的，所述步骤一中铝合金型材在低温处理下的温度控制在-25℃--20℃，氮含量为50％-55％。
进一步的，所述步骤二中盐酸溶液的浓度为0.5mol/L-0.8mol/L。
进一步的，所述步骤三中的铝合金型材放入淬火炉以0℃/min-5℃/min的升温速度将温度升至300℃，保温15min。
进一步的，所述步骤四中热冲压淬火一体化成型工艺中冲压速度大于450mm/s，保压时间10～20s，单位压力为1.5～1.8Mpa。
更进一步的，所述步骤四的热冲压淬火一体化成型工艺中控制冲压的变形温度为250℃，压边力为3N/mm2。
进一步的，所述步骤四中冲压油的组分及其质量百分比为：70wt％-90wt％的白油，5wt％-20wt％的脱芳烃溶剂，1wt％-10wt％的合成酯，1wt％-10wt％的硫化脂肪酸酯。
进一步的，所述步骤五中对已完成切边的部件进行焊接处理，焊接速度为18-22mm/s，焊接电流为235-255A，电压为24.0V。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
1、与传统工艺中采用固溶、时效处理造成多次、长时间加热并且焊缝容易发生AGG的情况相比，由于铝合金在低温时成形性较差，所以在冲压前，为提高成形性，减小变形抗力及回弹，需对焊后的板材进行加热，通过对保温温度和时间的控制，使拼焊板具有良好的延伸率又不至于发生AGG；
2、在成形时无需传统热冲压的长时间固溶保温处理，成形后无需费时的时效硬化处理，可以大大简化传统热冲压工艺，提高生产效率，降低成本，同时避免AGG的发生；
3、由于冲压完成后焊缝冷却速度大于母材，能够使冲压件的整体强度更加均匀，满足使用要求。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺的实施例的流程示意图。
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详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一
本实施例的轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺，具体步骤如下：
步骤一、铝合金型材表面的氧化膜用丙酮或乙醇清洗掉其表面的油污后，再将铝合金型材在低温下处理5-6h，铝合金型材在低温处理下的温度控制在-25℃--20℃，氮含量为50％-55％；
步骤二、将低温处理后的铝合金型材浸润在盐酸溶液中，置于110℃下处理60min后冲洗干净；
步骤三、在进行冲压成型前，将铝合金型材放入淬火炉中一段时间后，将铝合金型材转移至10℃-30℃的水中进行冷却；
步骤四、烘干冷却后的铝合金型材后，在冲压模具和铝合金型材表面均匀涂覆冲压油后，在冲压模具上进行热态冲压成形，并于冲压模具内淬火保压；
步骤五、对冲压后的铝合金型材进行冷后切边处理，对切边后焊接加工处理，即得到成品。
实施例二
本实施例的轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺，具体步骤如下：
步骤一、铝合金型材表面的氧化膜用丙酮或乙醇清洗掉其表面的油污后，再将铝合金型材在低温下处理5-6h；
步骤二、将低温处理后的铝合金型材浸润在浓度为0.5mol/L-0.8mol/L的盐酸溶液中，置于110℃下处理60min后冲洗干净；
步骤三、在进行冲压成型前，将铝合金型材放入淬火炉中一段时间后，将铝合金型材转移至10℃-30℃的水中进行冷却；
步骤四、烘干冷却后的铝合金型材后，在冲压模具和铝合金型材表面均匀涂覆冲压油后，在冲压模具上进行热态冲压成形，并于冲压模具内淬火保压；
步骤五、对冲压后的铝合金型材进行冷后切边处理，对切边后焊接加工处理，即得到成品。
实施例三
本实施例的轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺，具体步骤如下：
步骤一、铝合金型材表面的氧化膜用丙酮或乙醇清洗掉其表面的油污后，再将铝合金型材在低温下处理5-6h，铝合金型材在低温处理下的温度控制在-25℃--20℃，氮含量为50％-55％；
步骤二、将低温处理后的铝合金型材浸润在盐酸溶液中，置于110℃下处理60min后冲洗干净；
步骤三、在进行冲压成型前，将铝合金型材放入淬火炉中一段时间后，铝合金型材放入淬火炉以0℃/min-5℃/min的升温速度将温度升至300℃，保温15min，将铝合金型材转移至10℃-30℃的水中进行冷却；
步骤四、烘干冷却后的铝合金型材后，在冲压模具和铝合金型材表面均匀涂覆冲压油后，在冲压模具上进行热态冲压成形，并于冲压模具内淬火保压；
步骤五、对冲压后的铝合金型材进行冷后切边处理，对切边后焊接加工处理，即得到成品。
实施例四
本实施例的轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺，具体步骤如下：
步骤一、铝合金型材表面的氧化膜用丙酮或乙醇清洗掉其表面的油污后，再将铝合金型材在低温下处理5-6h，铝合金型材在低温处理下的温度控制在-25℃--20℃，氮含量为50％-55％；
步骤二、将低温处理后的铝合金型材浸润在盐酸溶液中，置于110℃下处理60min后冲洗干净；
步骤三、在进行冲压成型前，将铝合金型材放入淬火炉中一段时间后，将铝合金型材转移至10℃-30℃的水中进行冷却；
步骤四、烘干冷却后的铝合金型材后，在冲压模具和铝合金型材表面均匀涂覆冲压油后，在冲压模具上进行热态冲压成形，并于冲压模具内淬火保压，热冲压淬火一体化成型工艺中冲压速度大于450mm/s，保压时间10～20s，单位压力为1.5～1.8Mpa；
步骤五、对冲压后的铝合金型材进行冷后切边处理，对切边后焊接加工处理，即得到成品。
实施例五
本实施例的轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺，具体步骤如下：
步骤一、铝合金型材表面的氧化膜用丙酮或乙醇清洗掉其表面的油污后，再将铝合金型材在低温下处理5-6h，铝合金型材在低温处理下的温度控制在-25℃--20℃，氮含量为50％-55％；
步骤二、将低温处理后的铝合金型材浸润在盐酸溶液中，置于110℃下处理60min后冲洗干净；
步骤三、在进行冲压成型前，将铝合金型材放入淬火炉中一段时间后，将铝合金型材转移至10℃-30℃的水中进行冷却；
步骤四、烘干冷却后的铝合金型材后，在冲压模具和铝合金型材表面均匀涂覆冲压油后，在冲压模具上进行热态冲压成形，并于冲压模具内淬火保压，热冲压淬火一体化成型工艺中控制冲压的变形温度为250℃，压边力为3N/mm2；
步骤五、对冲压后的铝合金型材进行冷后切边处理，对切边后焊接加工处理，即得到成品。
实施例六
本实施例的轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺，具体步骤如下：
步骤一、铝合金型材表面的氧化膜用丙酮或乙醇清洗掉其表面的油污后，再将铝合金型材在低温下处理5-6h，铝合金型材在低温处理下的温度控制在-25℃--20℃，氮含量为50％-55％；
步骤二、将低温处理后的铝合金型材浸润在盐酸溶液中，置于110℃下处理60min后冲洗干净；
步骤三、在进行冲压成型前，将铝合金型材放入淬火炉中一段时间后，将铝合金型材转移至10℃-30℃的水中进行冷却；
步骤四、烘干冷却后的铝合金型材后，在冲压模具和铝合金型材表面均匀涂覆冲压油后，在冲压模具上进行热态冲压成形，并于冲压模具内淬火保压，其中冲压油的组分及其质量百分比为：70wt％-90wt％的白油，5wt％-20wt％的脱芳烃溶剂，1wt％-10wt％的合成酯，1wt％-10wt％的硫化脂肪酸酯；
步骤五、对冲压后的铝合金型材进行冷后切边处理，对切边后焊接加工处理，即得到成品。
实施例七
本实施例的轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺，具体步骤如下：
步骤一、铝合金型材表面的氧化膜用丙酮或乙醇清洗掉其表面的油污后，再将铝合金型材在低温下处理5-6h，铝合金型材在低温处理下的温度控制在-25℃--20℃，氮含量为50％-55％；
步骤二、将低温处理后的铝合金型材浸润在盐酸溶液中，置于110℃下处理60min后冲洗干净；
步骤三、在进行冲压成型前，将铝合金型材放入淬火炉中一段时间后，将铝合金型材转移至10℃-30℃的水中进行冷却；
步骤四、烘干冷却后的铝合金型材后，在冲压模具和铝合金型材表面均匀涂覆冲压油后，在冲压模具上进行热态冲压成形，并于冲压模具内淬火保压；
步骤五、对冲压后的铝合金型材进行冷后切边处理，对已完成切边的部件进行焊接处理，焊接速度为18-22mm/s，焊接电流为235-255A，电压为24.0V，即得到成品。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“一”和“二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“一”和“二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，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变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一、铝合金型材表面的氧化膜用丙酮或乙醇清洗掉其表面的油污后，再将铝合金型材在低温下处理5-6h；
步骤二、将低温处理后的铝合金型材浸润在盐酸溶液中，置于110℃下处理60min后冲洗干净；
步骤三、在进行冲压成型前，将铝合金型材放入淬火炉中一段时间后，将铝合金型材转移至10℃-30℃的水中进行冷却；
步骤四、烘干冷却后的铝合金型材后，在冲压模具和铝合金型材表面均匀涂覆冲压油后，在冲压模具上进行热态冲压成形，并于冲压模具内淬火保压；
步骤五、对冲压后的铝合金型材进行冷后切边处理，对切边后焊接加工处理，即得到成品。
2.根据权利要求1所述的轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺，其特征在于，所述步骤一中铝合金型材在低温处理下的温度控制在-25℃--20℃，氮含量为50％-55％。
3.根据权利要求1所述的轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺，其特征在于，所述步骤二中盐酸溶液的浓度为0.5mol/L-0.8mol/L。
4.根据权利要求1所述的轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺，其特征在于，所述步骤三中的铝合金型材放入淬火炉以0℃/min-5℃/min的升温速度将温度升至300℃，保温15min。
5.根据权利要求1所述的轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺，其特征在于，所述步骤四中热冲压淬火一体化成型工艺中冲压速度大于450mm/s，保压时间10～20s，单位压力为1.5～1.8Mpa。
6.根据权利要求4所述的轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺，其特征在于，所述步骤四的热冲压淬火一体化成型工艺中控制冲压的变形温度为250℃，压边力为3N/mm2。
7.根据权利要求1所述的轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺，其特征在于，所述步骤四中冲压油的组分及其质量百分比为：70wt％-90wt％的白油，5wt％-20wt％的脱芳烃溶剂，1wt％-10wt％的合成酯，1wt％-10wt％的硫化脂肪酸酯。
8.根据权利要求1所述的轻量化新能源汽车框架的生产制作工艺，其特征在于，所述步骤五中对已完成切边的部件进行焊接处理，焊接速度为18-22mm/s，焊接电流为235-255A，电压为24.0V。
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