車用鋁合金折彎型材擠壓工藝研究

周丹桐，孫 巍，孟凡嬌，王東輝，張執(zhí)劍，楊 睿，王 浩，宋 超

(遼寧忠旺集團(tuán)有限公司，遼寧 遼陽 111003)

隨著新能源車行業(yè)的飛速發(fā)展，從輕量化、節(jié)能化、安全性等方面考慮，以鋁擠壓型材為主體的空間架構(gòu)結(jié)構(gòu)有很大的發(fā)展前途。鋁型材空間構(gòu)架結(jié)構(gòu)零部件數(shù)量少，生產(chǎn)周期短，全生命周期成本低，與鋼車體相比可減重30%～40%，且具有較高的安全性，可吸收碰撞時(shí)的能量，最大限度的保護(hù)成員安全[1]。

本文以6061合金“目”字型拉彎型材為對象進(jìn)行研究，通過對比“高溫低速擠壓”工藝和“低溫高速擠壓”工藝，找到了滿足折彎型材表面質(zhì)量要求的最佳擠壓工藝。

1 試驗(yàn)材料與方法

試驗(yàn)采用6061鋁合金圓鑄錠，成分滿足GB/T3190-2008要求。在2750T擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓生產(chǎn)，對折彎型材進(jìn)行在線淬火?！案邷氐退贁D壓”工藝，鑄錠加熱溫度465℃～493℃，擠壓速度為4.7～5.1m/min；“低溫高速擠壓”工藝，鑄錠加熱溫度451℃～475℃，擠壓速度為6.0～6.7m/min。

將不同擠壓工藝擠壓拉伸矯直后的型材沿?cái)D壓方向取樣200mm，進(jìn)行室溫力學(xué)拉伸檢測。再將成品型材在同種折彎工藝條件下進(jìn)行折彎試驗(yàn)，然后進(jìn)行高倍組織檢測。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

通過對兩種工藝生產(chǎn)的折彎型材在同種拉彎工藝條件下進(jìn)行折彎試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖1，可以明顯看出，“低溫高速擠壓”工藝折彎效果滿足表面質(zhì)量要求。

(左圖)高溫低速擠壓；(右圖)低溫高速擠壓圖1 兩種擠壓工藝折彎后表面質(zhì)量對比Fig.1 Comparison of surface quality after bending with two extrusion processes

2.1 型材力學(xué)性能

表1為不同鑄錠加熱溫度、擠壓速度下折彎型材的室溫力學(xué)性能檢測結(jié)果?？梢钥闯?，“高溫低速擠壓”工藝和“低溫高速擠壓”工藝在力學(xué)性能方面無較大區(qū)別。

2.2 高倍金相組織

圖2所示(a)(c)(e)為“高溫低速擠壓”工藝的高倍組織，(b)(d)(f)為“低溫高速擠壓”工藝的高倍組織。其中，(a)(b)為折彎型材正面位置的高倍組織照片；(c)(d)為折彎型材拐角位置的高倍組織照片；(e)(f)為折彎型材側(cè)面位置的高倍組織照片。

表1 不同加熱溫度、擠壓速度條件下6061合金折彎型材的室溫力學(xué)性能

圖2 兩種擠壓工藝折彎后高倍組織對比Fig.2 Comparison of high-power microstructure after bending in two extrusion processes

觀察不同擠壓工藝折彎后高倍組織發(fā)現(xiàn)，拐角處仍為等軸狀晶粒，邊部的晶粒尺寸大且沿著擠壓方向拉長，晶粒寬度變窄。

“低溫高速擠壓”工藝制度與“高溫低速擠壓”工藝制度相比晶粒尺寸減小，再結(jié)晶晶粒的數(shù)量較多，晶體內(nèi)晶界較多，細(xì)小的再結(jié)晶晶粒有利于提高彎曲性能。降低鑄錠加熱溫度，提高擠壓速度，實(shí)現(xiàn)低溫高速擠壓，可有效減小粗晶層厚度，和彎曲裂紋源，從而提高型材的彎曲性能以改善型材折彎后的表面質(zhì)量[2]。

3 結(jié)語

1)型材粗晶層厚度及晶粒尺寸是影響型材折彎后表面質(zhì)量的主要因素；

2)采用低溫高速擠壓，保證良好的淬火冷卻速率可有效提高型材的折彎效果。

[1] 劉靜安.汽車工業(yè)用鋁材的開發(fā)應(yīng)用趨勢與對策[J].鋁加工,2002,25(5):1-6.

[2] 孫文超.高速列車車體用6005A鋁合金彎曲性能提升研究[J].鋁加工,2015,5:20-23.