CN113061819A - 一种铝合金副车架性能强化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铝合金副车架性能强化工艺，以6082铝合金为原料，依次经过如下步骤进行处理：A、单件型材制备熔铸6082铝合金铸锭形成铝棒，由挤压机对铝棒进行热挤压成型并经CNC工艺进行加工；其中挤压过程中，铝合金铸棒的加热温度为460～470℃，挤压筒温度被设定为440～460℃，淬火温度为500‑520℃，淬火冷却后停放时间至少为3小时，使材料状态达到T4，硬度基本稳定在10‑12.5HW之间；B、总成加工将步骤A中经加工后的单件型材进行拼装焊接后，进行完全人工时效处理，再经总成CNC工艺加工；其中，完全人工时效处理条件为170‑180℃、保温6‑7小时，使材料状态达到T6，硬度基本稳定在15‑18HW之间。

Description

一种铝合金副车架性能强化工艺
技术领域
本发明属于汽车用铝合金副车架技术领域，具体涉及一种铝合金副车架性能强化工艺。
背景技术
汽车轻量化是实现节能减排的重要途径。铝合金材料具有高的导电性、导热性，比重小，塑性好，易成形，易回收利用，且铸、锻、冲压工艺均适合于铝合金制造各类汽车零件，因此零部件的“以铝代钢”仍然是当前汽车行业实现轻量化的主要手段。
副车架作为汽车底盘悬挂系统中的重要结构件，将其铝制化可大大提高汽车轻量化程度。目前行业中通常采用两种铝合金副车架成型方式：一种是压力铸造、铝管液压成型或铝板冲压焊接等单一的工艺直接成型；另一种是由铸造成型、挤压成型、铝管液压成型、铝板冲压等两种或两种以上工艺组合。
6082铝合金属于Al-Mg-Si系，可热处理强化，Mg2Si相为强化相。该合金具有中等强度、耐腐蚀性高，无应力腐蚀破裂倾向，焊接性能好，成型性和工艺性能良好等优点。具有良好的综合性能，该合金广泛用于制造中等强度，塑性和抗腐蚀要求高的飞机零件，大型结构件以及常温下工作的锻件。国家标准GB/T 6892-2015中规定挤压型材6082T6的性能为抗拉强度Rm为290MPa，屈服强度Rp0.2为250MPa，延伸率A50≥6％。
该国标规定的6082T6材料在制备副车架时存在吸能效果差、单件弯曲困难、回弹大等缺陷，不仅导致生产效率低，而且减震性能差，致使车辆噪音大。若能够提升性能，将提高副车架的吸能效果，进而有助于提高车辆的安全性，降低NVH，提高车辆的舒适性。
发明内容
本发明是为解决上述不足进行的，对现有铝合金副车架制备工艺流程进行改进，提供了一种铝合金副车架性能强化工艺。
本发明的技术改进思路如下：对当前铝合金副车架制备工序进行调整，先进行铝合金型材挤压，而后通过CNC工艺进行加工，满足拼装时尺寸要求，完成单件制备；而后，通过焊接工艺进行单件焊接，再进行完全人工时效、总成CNC，完成总成准备；最后检验合格后包装发货。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
本发明提供了一种铝合金副车架性能强化工艺，以6082铝合金为原料，依次经过如下步骤进行处理：
A、单件型材制备
熔铸6082铝合金铸锭形成铝棒，由挤压机对铝棒进行热挤压成型并经CNC工艺进行加工；其中挤压过程中，铝合金铸棒的加热温度为460～470℃，挤压筒温度被设定为440～460℃，淬火温度为500-520℃，淬火冷却后停放时间至少为3小时，使材料状态达到T4，硬度基本稳定在10-12.5HW之间；
B、总成加工
将步骤A中经加工后的单件型材进行拼装焊接后，进行完全人工时效处理，再经总成CNC工艺加工；其中，完全人工时效处理条件为170-180℃、保温6-7小时，使材料状态达到T6，硬度基本稳定在15-18HW之间。
C、包装发货前检验
对步骤B得到的总成副车架进行硬度检测，当硬度值在大于15HW时，进行包装发货。
优选的，步骤A中：
熔铸的6082铝合金铸锭由下述质量分数的成分组成：1.07～1.17％Si、0.25％Fe、0.02-0.06％Cu、0.65～0.75％Mg、0.50～0.55％Mn、0.10％Zn、0.10％Ti、0.10-0.15％Cr，余量为Al。
挤压过程中，挤压筒温度为450℃，挤压杆前进速度为2.0±0.2mm/s，挤压杆前进速度可适当进行调节，满足出口温度范围。
淬火冷却方式为强风冷方式，采用环境温度风作为冷却风，冷却后停放时间优选为16～48小时。
优选的，步骤B中，拼装焊接时，采用CMT(冷金属过渡)的MIG焊接工艺进行焊接。
具体的，冷金属过渡的MIG焊接工艺条件为：将焊枪移至焊接位置处，焊枪与焊缝的距离为10～15mm，焊枪与母材的夹角角度为45°～70°；启动氩气进行保护，氩气流速为12～15L/min，选择直径为Φ1.2mm的铝镁合金焊丝；焊接过程中，焊接电流为150～200A，焊接电压为24～28V，以8～11mm/s的速率进行焊接，送丝速率为8～13m/min。
本发明的有益效果如下：
本发明的制备工艺包括熔铸材料配方、挤压、单件CNC、装配焊接、完全人工时效、总成CNC的全过程。在总成加工工序中，将拼接焊接工艺调整至完全人工时效工艺前，先采用CMT(冷金属过渡)的MIG(惰性气体保护焊)焊接工艺进行焊接，再进行“完全人工时效”的热处理强化到T6状态。经检测，成型后的铝合金副车架的抗拉强度Rm≥330MPa，屈服强度Rp0.2≥310MPa，延伸率A50≥13％，能显著提高铝合金副车架的性能，克服了现有技术中，先进行人工时效处理再进行焊接拼装时，焊接工艺降低时效热处理后性能强度的缺陷。
因此，根据本发明工艺制备的高性能挤压铝合金副车架远高于整车对副车架的整体性能要求，对于实现挤压型材铝合金副车架轻量化、量产化具有十分重要的意义。
附图说明
图1为本发明实施例中的铝合金副车架性能强化工艺的流程图；
图2为根据本发明工艺制备的铝合金副车架的力学性能测试曲线。
具体实施方式
下面结合本发明的附图和实施例对本发明的实施作详细说明，以下实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1铝合金副车架性能强化
以6082铝合金为原料，依次经过如图1所示步骤进行处理：
A、单件型材制备
熔铸6082铝合金铸锭形成铝棒，由挤压机对铝棒进行热挤压成型，并按照图纸要求进行CNC工艺进行加工，满足拼装时的尺寸要求。
该步骤中，(1)铝合金的化学成分配方如表1所示：
表1铝合金的化学成分配方
Figure BDA0002968027690000031
(2)挤压过程工艺参数设置
铸锭设定加热温度：460℃-470℃；
挤压筒设定温度：450℃±10℃；
挤压杆前进速度：2.0±0.2mm/s，该挤压过程挤压杆前进速度可适当调节，满足出口温度范围；
淬火温度(即固溶温度，型材入淬火系统温度)：500-520℃；
冷却方式：强风冷，采用环境温度风作为冷却风，冷却后停放时间至少为3小时，优选为16-48小时；
交货状态：6082T4，硬度基本稳定在10-12.5HW之间。
B、总成加工
将步骤A中经加工后的单件型材进行拼装焊接后，进行完全人工时效处理，再经总成CNC工艺加工。
(1)拼装焊接：6082T4状态的单件进行CMT(冷金属过渡)的MIG焊接。CMT(冷金属过渡)焊接技术焊接铝镁合金材质，通过焊丝运动与焊接过程相结合，更低的焊接热输入量，形成冷-热-冷-热的循环，良好的电弧稳定性，精确的能量输入控制，实现铝镁合金的无飞溅焊接。
具体焊接工艺条件为：将焊枪移至焊接位置处，焊枪与焊缝的距离为10～15mm，焊枪与母材的夹角角度为45°～70°；启动氩气进行保护，氩气流速为12～15L/min，选择直径为Φ1.2mm的铝镁合金焊丝；焊接过程中，焊接电流为150～200A，焊接电压为24～28V，以8～11mm/s的速率进行焊接，送丝速率为8～13m/min。
(2)完全人工时效：热处理强化到T6状态。时效热处理强化工艺：将副车架总成加热到170-180℃保温6-7小时，使材料性能达到T6，硬度基本稳定在15-18HW之间。
经检测，将该步骤得到的副车架进行性能测试，统计结果显示：Rm≥330MPa，Rp0.2≥310MPa，A50≥13％。
图2显示了其中一个副车架的力学性能测试结果：Rm：353.29MPa、Rp0.2：330.25MPa、A50：16.18％。
(3)总成CNC，对高性能的铝合金副车架进行总成CNC加工，满足装车的尺寸精度要求。
C、检验，包装，发货
对焊缝的外观进行检验，对总成副车架的硬度进行检验，6082T6状态的硬度值为15-18HW之间。通过区别硬度值方便快捷的判定副车架的高性能。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种铝合金副车架性能强化工艺，其特征在于，以6082铝合金为原料，依次经过如下步骤进行处理：
A、单件型材制备
熔铸6082铝合金铸锭形成铝棒，由挤压机对铝棒进行热挤压成型并经CNC工艺进行加工；其中挤压过程中，铝合金铸棒的加热温度为460～470℃，挤压筒温度被设定为440～460℃，淬火温度为500-520℃，淬火冷却后停放时间至少为3小时，使材料状态达到T4；
B、总成加工
将步骤A中经加工后的单件型材进行拼装焊接后，进行完全人工时效处理，再经总成CNC工艺加工；其中，完全人工时效处理条件为170-180℃、保温6-7小时，使材料状态达到T6。
2.根据权利要求1所述的铝合金副车架性能强化工艺，其特征在于：
其中，步骤A中，熔铸的6082铝合金铸锭由下述质量分数的成分组成：1.07～1.17％Si、0.25％Fe、0.02-0.06％Cu、0.65～0.75％Mg、0.50～0.55％Mn、0.10％Zn、0.10％Ti、0.10-0.15％Cr，余量为Al。
3.根据权利要求1所述的铝合金副车架性能强化工艺，其特征在于：
其中，步骤A中，挤压过程中，挤压筒温度为450℃，挤压杆前进速度为2.0±0.2mm/s。
4.根据权利要求1所述的铝合金副车架性能强化工艺，其特征在于：
其中，步骤A中，淬火冷却方式为强风冷方式，冷却后停放时间为16～48小时。
5.采用权利要求4中的铝合金副车架性能强化工艺，其特征在于：
其中，淬火时，采用环境温度风作为冷却风。
6.根据权利要求1所述的铝合金副车架性能强化工艺，其特征在于：
其中，步骤B中，拼装焊接时，采用冷金属过渡的MIG焊接工艺进行焊接。
7.根据权利要求6所述的铝合金副车架性能强化工艺，其特征在于：
其中，冷金属过渡的MIG焊接工艺条件为：将焊枪移至焊接位置处，焊枪与焊缝的距离为10～15mm，焊枪与母材的夹角角度为45°～70°；启动氩气进行保护，氩气流速为12～15L/min，选择直径为Φ1.2mm的铝镁合金焊丝；
焊接过程中，焊接电流为150～200A，焊接电压为24～28V，以8～11mm/s的速率进行焊接，送丝速率为8～13m/min。
8.根据权利要求1所述的铝合金副车架性能强化工艺，其特征在于，还包括：
C、包装发货前检验步骤，对步骤B得到的总成副车架进行硬度检测，当硬度值在大于15HW时，进行包装发货。
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