CN115365361A - 一种7075-t6铝合金接触加热成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于7075‑T6铝合金热成形技术领域，具体为一种7075‑T6铝合金接触加热成形方法，包括以下步骤：步骤一：将接触加热成形装置的温控箱调整至450～460℃并开始加热，温度达到后保温10min以上使上下加热块各处温度均匀；步骤二：调节压力机的压力值，使保压压强能达到10～15MPa，取MoS2润滑剂均匀喷涂在7075‑T6铝合金板料上下表面；步骤三：将铝合金板料置于加热块表面合模保压3～4s，使板料达到380～420℃左右；能够快速加热7075‑T6铝合金板料至400℃左右，使其获得良好的塑性进一步成形。短时加热降低了强化相回溶的负面效果，保证了成形后的强度，在室温下进一步自然时效2天即可恢复至T6状态下90％以上的强度。
Description
技术领域
本发明涉及7075-T6铝合金热成形技术领域，具体为一种7075-T6铝合金接触加热成形方法。
背景技术
近年来汽车零件材料中铝代钢的研究与应用，对汽车轻量化的发展具有重要意义。7075铝合金由于比强度高、抗冲击性能强、抗腐蚀性好等优点，正逐渐成为汽车零件材料的理想选择。虽然铝合金出色的综合性能使其在航空航天和交通运输行业中具有很强的竞争优势，但高强度铝合金在室温下延展性较差，且采用传统冷冲压工艺成形时，极易出现回弹变形、开裂、成形抗力大等问题，故高强铝合金的应用受到很大限制。
铝合金温热成形技术恰恰可以解决这些问题。温成形主要指在室温与再结晶温度(0.4Tm)之间的范围对模具和板料进行数分钟保温，析出相会发生部分溶解同时材料延性增加，再进行冲压成形的工艺。但7075-T6铝合金在温成形阶段强度下降，即使进行时效处理也不能弥补在保温过程中强度的严重损失。热成形方面，铝合金热冲压工艺可解决加热带来的强度下降问题。其加工过程为先将铝合金板料进行固溶处理，然后快速转移至低温模具上进行成形及淬火，最后通过人工时效来提高零件的强度。目前普遍采用加热炉对7075铝合金板料进行固溶处理，时间约为15-30分钟，而人工时效则需要长达数小时以上。过长的固溶、时效处理时间严重制约该技术的生产应用。基于此，我们提出了一种新的7075-T6铝合金热成形方法。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有7075-T6铝合金热成形中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是提供一种7075-T6铝合金接触加热成形方法，能够快速加热7075-T6铝合金板料至400℃左右，使其获得良好的塑性进一步成形。短时加热降低了强化相回溶的负面效果，保证了成形后的强度，在室温下进一步自然时效2天即可恢复至T6状态下90％以上的强度。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种7075-T6铝合金接触加热成形方法，包括以下步骤：
步骤一：将接触加热成形装置的温控箱调整至450～460℃并开始加热，温度达到后保温10min以上使上下加热块各处温度均匀；
步骤二：调节压力机的压力值，使保压压强能达到10～15MPa，取MoS2润滑剂均匀喷涂在7075-T6铝合金板料上下表面；
步骤三：将铝合金板料置于加热块表面合模保压3～4s，使板料达到380～420℃左右；
步骤四：将加热后的板料迅速转移至室温下的U形模具中，完成板料的成形与淬火；
步骤五：将成形后的铝合金在室温下存放2天以上，利用自然时效进一步提高成形件的性能。
作为本发明所述的一种7075-T6铝合金接触加热成形方法的一种优选方案，其中：所述步骤一中，接触加热成形装置包括上模座、上垫板、第一隔热板、上加热块、上热电偶插孔、下热电偶插孔、上隔热插板、下隔热插板、铝合金板料、下加热块、第二隔热板、下垫板、下模座、第三隔热板、下模块、U形铝合金板料、上模块和第四隔热板，所述上模座底部设置上垫板，所述上垫板底部左侧设置第一隔热板，所述第一隔热板底部设置上加热块，所述上加热块上开设上热电偶插孔，所述上垫板底部右侧设置第四隔热板，所述第四隔热板底部设置上模块，所述上加热块与上模块之间设置上隔热插板，所述下模座顶部设置下垫板，所述下垫板顶部左侧设置第二隔热板，所述第二隔热板顶部设置下加热块，所述下加热块上设置下热电偶插孔，所述下加热块顶部设置铝合金板料，所述下垫板顶部右侧设置第三隔热板，所述第三隔热板顶部设置下模块，所述下模块顶部设置U形铝合金板料，所述下加热块和下模块之间设置下隔热插板。
作为本发明所述的一种7075-T6铝合金接触加热成形方法的一种优选方案，其中：所述步骤二中，7075-T6铝合金板料成分包括：Si：0.35～0.45％，Fe：0.45～0.55％，Cu：1.2～2.0％，Mn：0.28～0.32％，Mg：2.1～2.9％，Cr：0.18～0.28％，Zn：5.1～6.1％，Ti：0.18～2.2％，其他单个元素：≤0.03％，其他元素合计：≤0.10％，余量为Al。
作为本发明所述的一种7075-T6铝合金接触加热成形方法的一种优选方案，其中：所述步骤二中，根据铝合金板料的接触面积调节压力机的压力值。
作为本发明所述的一种7075-T6铝合金接触加热成形方法的一种优选方案，其中：所述步骤四中，在成形后的U形件上切下标准尺寸的拉伸试样，拉伸试验结果表明接触加热后的样品仍有T6铝合金75％以上的强度。
作为本发明所述的一种7075-T6铝合金接触加热成形方法的一种优选方案，其中：所述步骤五中，利用自然时效进一步提高成形件的性能，强度和硬度可恢复至T6铝合金的90％。
作为本发明所述的一种7075-T6铝合金接触加热成形方法的一种优选方案，其中：所述上模座和下模座上开有螺纹孔，所述上模座和下模座通过T形螺丝安装于压力机上，通过压力机控制移动并提供压力。
与现有技术相比：本发明能够快速加热7075-T6铝合金板料至400℃左右，使其获得良好的塑性进一步成形。短时加热降低了强化相回溶的负面效果，保证了成形后的强度，在室温下进一步自然时效2天即可恢复至T6状态下90％以上的强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明步骤流程结构示意图；
图2为本发明接触加热成形装置结构示意图。
图中：1上模座、2上垫板、3第一隔热板、4上加热块、5上热电偶插孔、6下热电偶插孔、7上隔热插板、8下隔热插板、9铝合金板料、10下加热块、11第二隔热板、12下垫板、13下模座、14第三隔热板、15下模块、16U形7075-T6铝合金板料、17上模块、18第四隔热板。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明提供一种7075-T6铝合金接触加热成形方法，能够快速加热7075-T6铝合金板料至400℃左右，使其获得良好的塑性进一步成形。短时加热降低了强化相回溶的负面效果，保证了成形后的强度，在室温下进一步自然时效2天即可恢复至T6状态下90％以上的强度，请参阅图1-图2，包括：以下步骤：
步骤一：将接触加热成形装置的温控箱调整至450～460℃并开始加热，温度达到后保温10min以上使上下加热块各处温度均匀，接触加热成形装置包括上模座1、上垫板2、第一隔热板3、上加热块4、上热电偶插孔5、下热电偶插孔6、上隔热插板7、下隔热插板8、铝合金板料9、下加热块10、第二隔热板11、下垫板12、下模座13、第三隔热板14、下模块15、U形铝合金板料16、上模块17和第四隔热板18，上模座1底部设置上垫板2，上垫板2底部左侧设置第一隔热板3，第一隔热板3底部设置上加热块4，上加热块4上开设上热电偶插孔5，上垫板2底部右侧设置第四隔热板18，第四隔热板18底部设置上模块17，上加热块4与上模块17之间设置上隔热插板7，下模座13顶部设置下垫板12，下垫板12顶部左侧设置第二隔热板11，第二隔热板11顶部设置下加热块10，下加热块10上设置下热电偶插孔6，下加热块10顶部设置铝合金板料9，下垫板12顶部右侧设置第三隔热板14，第三隔热板14顶部设置下模块15，下模块15顶部设置U形铝合金板料16，下加热块10和下模块15之间设置下隔热插板8，上模座1和下模座13上开有螺纹孔，上模座1和下模座13通过T形螺丝安装于压力机上，通过压力机控制移动并提供压力。
步骤二：根据铝合金板料的接触面积调节压力机的压力值，使保压压强能达到1O～15MPa，取MoS2润滑剂均匀喷涂在7075-T6铝合金板料上下表面，步骤二中，7075-T6铝合金板料成分包括：Si：0.35～0.45％，Fe：0.45～0.55％，Cu：1.2～2.0％，Mn：0.28～0.32％，Mg：2.1～2.9％，Cr：0.18～0.28％，Zn：5.1～6.1％，Ti：0.18～2.2％，其他单个元素：≤0.03％，其他元素合计：≤0.10％，余量为Al。
步骤三：将铝合金板料置于加热块表面合模保压3～4s，使板料达到380～420℃左右；
步骤四：将加热后的板料迅速转移至室温下的U形模具中，完成板料的成形与淬火；在成形后的U形件上切下标准尺寸的拉伸试样，拉伸试验结果表明接触加热后的样品仍有T6铝合金75％以上的强度
步骤五：将成形后的铝合金在室温下存放2天以上，利用自然时效进一步提高成形件的性能，利用自然时效进一步提高成形件的性能，强度和硬度可恢复至T6铝合金的90％。
1.接触加热成形装置组成：接触加热成形装置主要由插有加热棒的上下加热块、U形模、隔热板、垫板、模座、K型热电偶及PID温控箱等组成，安装于四柱压力机上。
2.接触加热成形装置工作原理：如图2所示，在接触加热成形模具的上模座1和下模座13上开有螺纹孔，通过T形螺丝安装于压力机上，通过压力机控制移动并提供压力。将两根K形热电偶分别插入上加热块4和下加热块10的热电偶孔5、6中，另一端与温控箱输入端相连，将8根加热棒分别插入上加热块4和下加热块10的孔中，另一端与温控箱输出端相连。设定温控箱的温度并打开电源后，K形热电偶将反馈加热块的实际温度，并实时调整输出电流的大小，实现温控效果，为避免热量耗散并防止加热其它部分，在加热块4、10与垫板2、12之间，加热块4、10与U形模15、17之间放置隔热板3、7、8、11、14、18。
3.预热：将接触加热装置的温控箱调整至450℃，温度达到后保温10min，使上下加热块各处温度均匀。
4.压力设置：根据铝合金板料的接触面积调整压力机的压力值，使保压压强能达到10MPa。
5.润滑：取MoS2润滑剂均匀喷涂在7075-T6铝合金板料9上下表面，防止在高温与压力作用下与加热块粘连。
6.加热：将铝合金板料9置于加热块表面后，立即合模保压3s，使板料达到400℃左右。为防止压力机偏载，预先在U形模中也放置一铝合金U形件16使闭合时两边平齐。
7.成形：加热后的板料9迅速转移至室温下的U形模具中，模具合模，完成板料的成形与淬火。在成形后的U形件上切下标准尺寸的拉伸试样。拉伸试验结果表明，接触加热3s后的样品仍有T6铝合金75％的强度。同样为防止压力机偏载，成形前将备用的U形件取出，在加热块上放置一铝合金板料。
8.自然时效：工件在工厂的存放及运输过程一般需要2天以上，将成形后的铝合金在室温下存放2天，利用自然时效进一步提高成形件的性能。对其进行拉伸试验和硬度测试，接触加热成形的铝合金的硬度和强度能达到T6铝合金的90％，可满足大多数场景的使用要求。
虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (7)
1.一种7075-T6铝合金接触加热成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将接触加热成形装置的温控箱调整至450～460℃并开始加热，温度达到后保温10min以上使上下加热块各处温度均匀；
步骤二：调节压力机的压力值，使保压压强能达到10～15MPa，取MoS2润滑剂均匀喷涂在7075-T6铝合金板料上下表面；
步骤三：将铝合金板料置于加热块表面合模保压3～4s，使板料达到380～420℃左右；
步骤四：将加热后的板料迅速转移至室温下的U形模具中，完成板料的成形与淬火；
步骤五：将成形后的铝合金在室温下存放2天以上，利用自然时效进一步提高成形件的性能。
2.根据权利要求1所述的一种7075-T6铝合金接触加热成形方法，其特征在于，所述步骤一中，接触加热成形装置包括上模座(1)、上垫板(2)、第一隔热板(3)、上加热块(4)、上热电偶插孔(5)、下热电偶插孔(6)、上隔热插板(7)、下隔热插板(8)、铝合金板料(9)、下加热块(10)、第二隔热板(11)、下垫板(12)、下模座(13)、第三隔热板(14)、下模块(15)、U形铝合金板料(16)、上模块(17)和第四隔热板(18)，所述上模座(1)底部设置上垫板(2)，所述上垫板(2)底部左侧设置第一隔热板(3)，所述第一隔热板(3)底部设置上加热块(4)，所述上加热块(4)上开设上热电偶插孔(5)，所述上垫板(2)底部右侧设置第四隔热板(18)，所述第四隔热板(18)底部设置上模块(17)，所述上加热块(4)与上模块(17)之间设置上隔热插板(7)，所述下模座(13)顶部设置下垫板(12)，所述下垫板(12)顶部左侧设置第二隔热板(11)，所述第二隔热板(11)顶部设置下加热块(10)，所述下加热块(10)上设置下热电偶插孔(6)，所述下加热块(10)顶部设置铝合金板料(9)，所述下垫板(12)顶部右侧设置第三隔热板(14)，所述第三隔热板(14)顶部设置下模块(15)，所述下模块(15)顶部设置U形铝合金板料(16)，所述下加热块(10)和下模块(15)之间设置下隔热插板(8)。
3.根据权利要求1所述的一种7075-T6铝合金接触加热成形方法，其特征在于，所述步骤二中，7075-T6铝合金板料成分包括：Si：0.35～0.45％，Fe：0.45～0.55％，Cu：1.2～2.0％，Mn：0.28～0.32％，Mg：2.1～2.9％，Cr：0.18～0.28％，Zn：5.1～6.1％，Ti：O.18～2.2％，其他单个元素：≤0.03％，其他元素合计：≤0.10％，余量为Al。
4.根据权利要求1所述的一种7075-T6铝合金接触加热成形方法，其特征在于，所述步骤二中，根据铝合金板料的接触面积调节压力机的压力值。
5.根据权利要求1所述的一种7075-T6铝合金接触加热成形方法，其特征在于，所述步骤四中，在成形后的U形件上切下标准尺寸的拉伸试样，拉伸试验结果表明接触加热后的样品仍有T6铝合金75％以上的强度。
6.根据权利要求1所述的一种7075-T6铝合金接触加热成形方法，其特征在于，所述步骤五中，利用自然时效进一步提高成形件的性能，强度和硬度可恢复至T6铝合金的90％。
7.根据权利要求2所述的一种7075-T6铝合金接触加热成形方法，其特征在于，所述上模座(1)和下模座(13)上开有螺纹孔，所述上模座(1)和下模座(13)通过T形螺丝安装于压力机上，通过压力机控制移动并提供压力。
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