車用鋁合金板加工工藝技術(shù)研究

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展以及群眾日常生活水平的不斷提升，汽車行業(yè)同樣得到了較為全面的發(fā)展，在具體的汽車制造過程中，汽車鋁合金板加工工藝技術(shù)水平直接影響著整體汽車制造效率以及制造質(zhì)量，而為了確保汽車鋁合金板所用的加工工藝技術(shù)能夠有效發(fā)揮出自身作用，本文主要從車用鋁合金板材的沖壓成形工藝與預(yù)時效處理工藝兩方面進行深入研究，為車用鋁合金板材加工工藝技術(shù)提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：車用鋁合金板;沖壓成形工藝;預(yù)時效處理工藝

引言：在各類金屬材料當中，鋁合金材料由于自身具備著強度高以及整體質(zhì)量低等主要特征，使其成為汽車制造過程中減重材料的重要候選材料。而相對于鋼材來說，鋁合金材料在塑性比、成形性能以及延伸率等方面存在著較為明顯的差異，這也使其具體的沖壓成形過程中充滿著挑戰(zhàn)性，如成形的極限低于鋼材，在實際交工過程當中鋁合金的應(yīng)變集中區(qū)部位，使得容易出現(xiàn)破裂等問題，同時，鋁合金材料的彈性模量也比較低，一旦接受沖壓的零部件脫模后就會產(chǎn)生明顯的回彈現(xiàn)象。因此，這就需要深入研究鋁合金板的加工工藝技術(shù)（沖壓成形工藝和預(yù)時效處理工藝）。

1? 汽車鋁合金板材中所用的沖壓成型工藝

1.1板料成形CAE分析技術(shù)

在對車用鋁合金板材展開有限元模擬的過程中，首先利用三維建模軟件（Solidworks/UG/Creo/CATIA）建立詳細的加工模具及板料的詳細模型，保存過度文件導(dǎo)入到專用的板料沖壓成形軟件（Dynaform/Autoform/PAM-STAMP）中，劃分各部件的網(wǎng)格，通過常規(guī)設(shè)計來完成必要的凸模、凹模、壓邊圈和板料的設(shè)置工作，在設(shè)置號模具以及胚料基本參數(shù)，并提交到處理器中求解。而在前期的設(shè)置參數(shù)以及建模工作中可以明顯看出，對車用鋁合金板材成形性能產(chǎn)生影響的主要因素就在于沖壓速度以及溫度，特別是在軟件的模擬試驗中，僅僅只可以對鋁合金板材的變形溫度以及模具溫度加以控制。在模擬過程中，車用鋁合金變形量最大的區(qū)域出現(xiàn)在零部件的圓角處，但由于板材自身成形速度比較快，因此沒有產(chǎn)生破裂問題。由上所述，鋁合金零部件在法蘭處所產(chǎn)生的厚度變化相對較小，但在其他區(qū)域當中仍舊產(chǎn)生了變化，并且這種變化與厚度的變化規(guī)律基本一致。

1.2物理試驗

在對鋁合金板材展開物理模擬實驗的過程中，可以采取剛性凸模的方式來開展對應(yīng)的試樣脹形試驗，這一試驗內(nèi)容屬于一種高溫成形工藝，可以有效忽略試樣與模具之間所產(chǎn)生的摩擦。而在實際物理試驗過程當中，利用壓邊圈將試樣鑲嵌在其與模具之間，并通過施加不同的壓邊力進行壓實處理，通過凸模運動使得試樣發(fā)生變形，并實時檢測變形區(qū)域的變形情況，是否出現(xiàn)如起皺、破裂等成形缺陷。如出現(xiàn)嚴重的成形缺陷，就要停止對于凸模進行的施壓運動。針對試樣變形過后的表面部位展開準確測量，準確記錄好試樣的長短軸尺寸，根據(jù)相應(yīng)的公式來完成對于極限應(yīng)變量的準確運算，而如在模具圓角產(chǎn)生了起皺問題，或是試樣變形不合理等現(xiàn)象，都需要重復(fù)進行試驗[1]。

2? 預(yù)時效處理工藝

在當前的社會環(huán)境中，鋁合金板已經(jīng)在各類輕量化汽車車身的設(shè)計改造過程中得到了廣泛應(yīng)用，這種板件同時還具備著十分強大的烤漆硬化性能，在最初階段中，鋁合金板在經(jīng)過固溶處理過后，并沒有獲得較為穩(wěn)定的烤漆硬化性能，這也代表著這種板材在進行固溶處理過后，必須要進行相應(yīng)的預(yù)時效處理工作，只有這樣才可以確保在后續(xù)的操作過程中展現(xiàn)出更加優(yōu)異的烘烤硬化性能[2]。

2.1固溶處理

針對鋁合金板材所展開的固溶處理，其中應(yīng)當重點就在于維持好鋁合金的基本固溶溫度，應(yīng)當保證其穩(wěn)定在500-600℃之間，而在經(jīng)過半個小時的保溫處理過后進行水淬。在鋁合金板的固溶處理完畢過后，鋁合金板自身硬度產(chǎn)生明顯變化，而根據(jù)相應(yīng)的實驗內(nèi)容可以明顯看出，在固溶處理方面所消耗的時間越久，試樣的硬度就會隨之提升。在各類工程實踐中，也證明了鋁合金板在人工時效下所具備的基本烘烤硬化性能，會由于自然時效方面的影響而降低自身的穩(wěn)定性，而引發(fā)這一現(xiàn)象的主要原因就在于自然時效當中，各個原子團并沒有經(jīng)過高溫處理，使得這些原子團沒有溶解，而在失穩(wěn)條件下，原子團在本質(zhì)上與初始合金成分較為類似，這就會降低固溶態(tài)能量，對原子遷移產(chǎn)生了不良影響[3]。

2.2預(yù)時效對成形性能影響

在預(yù)時效處理過程當中，其必然會影響到鋁合金板微觀結(jié)構(gòu)，特別是在人工時效處理過后，在鋁合金板當中會迅速分析出呈現(xiàn)出均勻分布狀態(tài)的兩相，而板材的烘烤硬化時效大部分情況下都在180℃左右，具體時間為30分鐘，這也使其處在一種欠時效狀態(tài)當中。而鋁合金的具體人工時效，也會隨著預(yù)時效處理結(jié)束而逐漸提升。而在對預(yù)時效處理的DSC測試進程當中，能夠從具體的DSC曲線當中準確讀出其中存在的放熱峰以及吸熱峰，并將部分溫度測定的異常狀態(tài)作為基礎(chǔ)所在，穩(wěn)步提升人工時效析相的均勻化速度，在根本上強化板件自身的烤瓷硬化效果[4]。

結(jié)論：一般情況下，在汽車的合金板材變形溫度達到350℃左右過后，整體成形質(zhì)量以及成形效率比較高，并且沒有出現(xiàn)較為明顯的破損現(xiàn)象。因此，為了更好的確保車用鋁合金板加工工藝技術(shù)有效發(fā)揮出自身作用，就應(yīng)當采取物理試驗以及CAE分析等方式進行準確分析，且在后續(xù)的預(yù)時效處理工藝的研究進程中，對鋁合金板的合理參數(shù)展開預(yù)時效處理，在最大程度上提高合金材料的烘烤硬化效果。

參考文獻：

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[2]余萬銓，胡志力，楊冰，胡文治，華林.某鋁合金汽車發(fā)動機罩外板沖壓成形工藝[J].鍛壓技術(shù)，2020，45（04）：45-50.

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