CN113333986A - 一种快速成形异种合金拼焊板部件的方法 - Google Patents

一种快速成形异种合金拼焊板部件的方法 Download PDF

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Abstract

一种快速成形异种合金拼焊板部件的方法，涉及一种成形异种合金的方法。本发明是要解决现有的异种合金拼焊板生产周期长的技术问题。本发明提出了一种新的快速成形异种合金拼焊板部件的方法，该方法可缩短成形时间，并且保证了部件成形后的强度，与原始板材在加热成形前保持接近一致，同时也减少或消除了成形部件的回弹影响。本发明提供了一种经济有效的方法，该方法将总的成形周期时间缩短到8秒以下，并且已经通过实验(实验室规模)验证了本发明成形异种合金拼焊板部件方法的可行性。

Description

一种快速成形异种合金拼焊板部件的方法
技术领域
本发明涉及一种成形异种合金的方法。
背景技术
汽车工业在最近几年相比于钢材倾向于使用铝合金来减轻车身的重量。高强度铝合金在轻量化结构部件中得到了广泛的应用。由于高刚度/密度比和高强度/密度比，商用铝合金AA6082和AA7075是制造金属薄壁部件的理想选择。使用异种合金拼焊板(DA-TWBs)还可以更进一步减轻重量，并进一步提高部件特定区域的强度。然而，异种合金拼焊板的基材与焊缝在室温条件下的成形性极差。传统的热冲压技术可以用来提高材料的成形性，但是由于其工艺的特殊性，需要长时间的加热、成形和后期的人工时效，从而导致了较长的生产周期。因此，如果生产周期时间可以缩短到10秒以内，则异种合金拼焊板可以更广泛地用于批量生产以降低成本。
发明内容
本发明是要解决现有的异种合金拼焊板生产周期长的技术问题，而提供一种快速成形异种合金拼焊板部件的方法。
本发明的成形异种合金拼焊板部件的方法是按以下步骤进行的：
一、分别对两种基材单独进行热处理，自然冷却至室温；
二、将两种基材焊接在一起，成为异种合金拼焊板；
三、通过非等温快速成型法，将异种合金拼焊板加热至所需成形温度，保温匀热；然后转移至冷模具，冷模具施加设定的合模压力和在设定的保压时间下将异种拼焊板成形至所需部件，并通过冷模具进行淬火；
其中，所述的设定的合模压力的范围是1MPa～200MPa；
所述的设定的保压时间的范围是0～10秒。
优选地，步骤一中通过测试和比较在不同温度和保温时间下，热处理后的材料强度性能来确定最佳的热处理温度和保温时间；
优选地，步骤二中使用搅拌摩擦焊将两种基材焊接在一起，成为异种合金拼焊板；
优选地，步骤三中使用电阻加热器，以特定的临界加热速率将异种合金拼焊板加热至所需的成形温度；
所述的成形温度通过使用以下方法确定：通过比较在各种不同成形温度下，板料成形后的强度特性和回弹效果来确定最佳的成形温度；
优选地，步骤三中保温时间通过使用以下方法确定：通过比较在各种不同保温时间下，板料成形后的强度特性来确定最佳保温时间；
优选地，步骤三中保压时间通过以下方法确定：通过比较在各种不同的模具保压时间下，成形件的回弹角度的大小来确定最佳的模具保压时间：
优选地，步骤三中的淬火是在临界合模压力下以临界淬火速率冷却至室温；临界淬火速率和模具合模压力通过以下方法确定：通过测试和比较在不同淬火速率和模具合模压力下成形件的强度特性和回弹情况来确定最佳的淬火速率和模具合模压力。
本发明提出了一种新的快速成形异种合金拼焊板部件的方法，该方法可缩短成形时间，并且保证了部件成形后的强度，与原始板材在加热成形前保持接近一致；同时也减少或消除了成形部件的回弹影响。
本发明提供了一种经济有效的方法，该方法将总的成形周期时间缩短到8秒以下，并且已经通过实验(实验室规模)验证了成形异种合金拼焊板(AA6082和AA7075)的可行性。
附图说明
图1为试验一中快速成形异种合金拼焊板部件方法的温度曲线图；
图2为试验一中快速成形异种合金拼焊板部件方法的工艺示意图；
图3为试验一成形后的异种合金拼焊板的U形成形部件的实物图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式为一种快速成形异种合金拼焊板部件的方法，具体是按以下步骤进行的：
一、分别对两种基材单独进行热处理，自然冷却至室温；
二、将两种基材焊接在一起，成为异种合金拼焊板；
三、通过非等温快速成型法，将异种合金拼焊板加热至所需成形温度，保温匀热；然后转移至冷模具，冷模具施加设定的合模压力和在设定的保压时间下将异种拼焊板成形至所需部件，并通过冷模具进行淬火，冷模具还可以提供其他功能，例如(但不限于)落料和(或)修边；
其中，所述的设定的合模压力的范围是1MPa～200MPa；
所述的设定的保压时间的范围是0～10秒，从而近一步降低材料的回弹影响。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的两种基材分别为铝合金AA6082和铝合金AA7075。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是：步骤一中用加热炉在120℃～180℃的温度范围内对基材进行热处理。其他与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二或三之一不同的是：步骤一中在10min～90min的保温时间内对基材进行热处理。其他与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：步骤二中使用搅拌摩擦焊将两种基材焊接在一起，成为异种合金拼焊板。其他与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是：步骤三中以5℃/s～200℃/s的加热速率下加热所述的异种合金拼焊板。其他与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是：步骤三中在250℃～400℃的成形温度下成形所述异种合金拼焊板，以0～10秒完成保温匀热。其他与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是：步骤三中成形周期在4秒～20秒之内，优选地在5秒～8秒。其他与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式七不同的是：步骤三中成形周期在5秒～8秒。其他与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是：步骤三中在1MPa～200MPa的合模压力下成形异种合金拼焊板。其他与具体实施方式九相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式九不同的是：步骤三中在50MPa～150MPa的合模压力下成形异种合金拼焊板。其他与具体实施方式十相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式九不同的是：步骤三中在90MPa～120MPa的合模压力下成形异种合金拼焊板。其他与具体实施方式十相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式九不同的是：步骤三中在100MPa的合模压力下成形异种合金拼焊板。其他与具体实施方式十相同。用以下试验对本发明进行验证：
试验一：本试验为一种快速成形异种合金拼焊板部件的方法，如图1-图2所示，具体是按以下步骤进行的：
一、用加热炉分别对两种基材单独进行热处理，自然冷却至室温；所述的两种基材分别为铝合金AA6082和铝合金AA7075，厚度均为2mm；
热处理为在150℃对基材进行热处理60min；
二、用搅拌摩擦焊将两种基材焊接在一起，成为异种合金拼焊板；
三、将异种合金拼焊板加热至所需成形温度，然后保温匀热，使用模具施加一定的合模压力和在一定的保压时间下将异种拼焊板成形至U形结构，最后淬火。
步骤三中以50℃/s的加热速率下加热所述的异种合金拼焊板，然后在300℃的成形温度下成形所述异种合金拼焊板，以5秒完成保温匀热；步骤三中成形周期在5秒；步骤三中保压时间为5秒；步骤三中在100MPa的合模压力下成形异种合金拼焊板。
以超过临界淬火速率对热板料进行淬火。淬火步骤所用冷模具，除了猝火达到猝火目的，还能够提供其他功能，包括但不限于落料和(或)修边功能，为拼焊工艺提供辅助，使整个拼焊过程进行的更加流畅，进一步缩短工艺时长。
本试验提出了一种新的快速成形异种合金拼焊板部件的方法，该方法可缩短成形时间，并且保证了部件成形后的强度，与原始板材在加热成形前保持接近一致；同时也减少或消除了成形部件的回弹影响。
本试验提供了一种经济有效的方法，该方法将总的成形周期时间缩短到8秒以下，并且已经通过实验(实验室规模)验证了成形异种合金拼焊板(AA6082和AA7075)的可行性。

Claims (10)

1.一种快速成形异种合金拼焊板部件的方法，其特征在于快速成形异种合金拼焊板部件的方法是按以下步骤进行的：
一、分别对两种基材单独进行热处理，自然冷却至室温；
二、将两种基材焊接在一起，成为异种合金拼焊板；
三、通过非等温快速成型法，将异种合金拼焊板加热至所需成形温度，保温匀热；然后转移至冷模具，冷模具施加设定的合模压力和在设定的保压时间下将异种拼焊板成形至所需部件，并通过冷模具进行淬火；
其中，所述的设定的合模压力的范围是1MPa～200MPa；
所述的设定的保压时间的范围是0～10秒。
2.根据权利要求1所述的一种快速成形异种合金拼焊板部件的方法，其特征在于步骤一中所述的两种基材分别为铝合金AA6082和铝合金AA7075。
3.根据权利要求2所述的一种快速成形异种合金拼焊板部件的方法，其特征在于步骤一中用加热炉在120℃～180℃的温度范围内对基材进行热处理。
4.根据权利要求2所述的一种快速成形异种合金拼焊板部件的方法，其特征在于步骤一中在10min～90min的保温时间内对基材进行热处理。
5.根据权利要求2所述的一种快速成形异种合金拼焊板部件的方法，其特征在于步骤二中使用搅拌摩擦焊将两种基材焊接在一起，成为异种合金拼焊板。
6.根据权利要求2所述的一种快速成形异种合金拼焊板部件的方法，其特征在于步骤三中以5℃/s～200℃/s的加热速率下加热所述的异种合金拼焊板。
7.根据权利要求2所述的一种快速成形异种合金拼焊板部件的方法，其特征在于步骤三中在250℃～400℃的成形温度下成形所述异种合金拼焊板，以0～10秒完成保温匀热。
8.根据权利要求2所述的一种快速成形异种合金拼焊板部件的方法，其特征在于步骤三中成形周期在4秒～20秒之内。
9.根据权利要求2所述的一种快速成形异种合金拼焊板部件的方法，其特征在于步骤三成形周期在5秒～8秒。
10.根据权利要求2所述的一种快速成形异种合金拼焊板部件的方法，其特征在于步骤三中在100MPa的合模压力下成形异种合金拼焊板。
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