铝合金车身板件超塑成形技术探讨

孙志操

摘要：为了节能减排，不少的汽车制造的企业在实际的过程中会选择把车身轻量化作为一项重点的工作推行。虽然铝合金的K值略低于超高强度钢，但随着技术的进步和市场的扩大，铝合金的强度等逐渐在上升，价格也会逐渐占据一定的优势，竞争力也会逐渐提升上来。据实际的分析，用铝板代替钢板在一定程度上能够使得车身的重量减轻很多，本文通过对相关技术进行一定的分析和研究想，希望能夠给相关的人员提供一定的理论性支持和实践参考。

关键词：铝合金;车身板件;超塑成形技术;探讨;分析;总结

在这样的可持续发展的背景下，铝合金薄板超塑性成形技术逐渐地发展起来，成为一种替代性的制造工艺，至今也不过十多年。因此，它仍是一项需要不断改进和推广的新技术。传统超塑性成形工艺速度慢、效率低、材料成本高的缺点，抵消了模具设备成本低的一些优势。例如，根据某铝合金发动机罩的技术成本模型，只有在年产量小于5000件时，常规超塑性成形方案才会比冷冲压方案的经济效益高。在实际的发展过程中重点是需要改进超塑性成形的高温慢速特性，以满足汽车生产的大批量生产和高生产率的要求;降低超塑性铝合金板的价格，采用低成本的普通工业级铝合金，如a518，适合汽车生产的低成本要求。板料超塑性成形和冲压成形的工艺原理、设计原理和操作条件不同，不能作为工艺放入冲压生产线中，应单独建立超塑性成形车间和自动化生产线。

一、铝合金超塑性材料的选择

根据冷冲压工艺，如欧洲使用的6016铝合金和美国使用较多的6111铝合金。5000系列主要用于车身内嵌板等形状复杂的零件。在高应变率下，铝合金的伸长率随着应变率的增加而增加，这使得铝合金的保险杠框架、钢筋梁或侧碰撞梁在碰撞中具有良好的吸能特性。5000系列铝合金的显微组织接近超塑性成形工艺的要求。为了获得更好的超塑性性能，一些铝合金公司在实际的发展过程中会通过改进轧制工艺和化学成分，研制5083铝合金板材进行超塑性成形。5083片超塑性等轴细晶粒结构的平均晶粒尺寸为10μm.通过实际的实验验证的结果表明，超塑性温度范围是450-550℃，其最大伸长范围是300%-480%。

为了将铝合金超塑性成形技术进行更好的应用，只能对铝合金板材超塑性性能的要求进一步降低和完善。在实际的发展过程中寻找能够满足汽车零部件超塑性成形的要求且价格不太昂贵的普通工业级的铝合金的材料，这是十分重要的问题。相关的研究人员在这方面费了不少的功夫，在实际的发展过程中能够在材料的超塑性和零件的成形要求之间达到一定的稳定发展。

二、铝合金车身零件的超塑性成形技术

工业级的铝合金板的晶粒尺寸不是很细，超塑性性能不是很好。当用于汽车车身面板或形状复杂的结构件的超塑性成形时，该材料的成形能力并不过剩。当工艺设计不合适时，零件可能会断裂。因此，有必要利用模具和工艺的优化设计来弥补材料塑性能力的不足。具体操作步骤如下：首先，根据要成形零件的形状设计模具型腔，包括要成形零件的形状和工艺过程中必要的辅助曲面。对于同一零件，在设计不同的辅助曲面时，会有不同的模腔。为了获得零件的最佳厚度分布，采用超塑性成形过程的数值模拟方法对模具设计和模具加工前的气体膨胀压力时间曲线进行了优化。最小壁厚值应大于自由胀形试验中板材损坏时的最小壁厚，最小壁厚的位置应尽量避开零件表面，出现在工艺补充表面上。

三、超塑性成形技术的改进措施分析

3.1改进超塑性成形的工艺

常用的板料超塑性成形是在实际的过程中将高温的板料用气体施压进而吹入到模具中。气体膨胀压力时间曲线对板料的变形速率和成形的速度进行一定的控制。超塑性变形的速率特性决定其特性。在实际的发展过程中通过对超塑性成形工艺进行相应的改进和完善能够提高铝合金薄板超塑性成形生产率。超塑性成形包括很多的步骤，每一项步骤都需要进行认真的实施，进一步保证工艺的成效。

3.2缩短超塑性成形时间

提高生产效率还可以缩短超塑性成形时间。该方法的主要思想是通过冲压与超塑性胀形的结合，缩短超塑性胀形的路径，同时不削弱超塑性胀形的技术优势。由于冲压工艺不要求低应变率，常用的方法是通过冲压形成零件的主要形状，即预成形，然后通过超塑性胀形形成零件的细部形状。预成形既可以单独进行冷冲压，也可以与超塑性胀形同时进行热冲压。两者在效率上都有优势。在两种成形过程中，板料的变形分布是不同的，它们之间存在着交替的趋势。因此，这种复合成形工艺不仅有利于缩短成形时间，而且发展过程中能够提高一定的生产的效率，在实际的应用过程中能够促进经济效益的进一步提升和发展，促进行业的进步。

四、结论

在实际的发展过程中，大量的研究工作已经完成铝合金超塑性成形工艺的国内外汽车身体部位，很多实质性的进展改善铝合金板材的超塑性成形速度和减少成本的铝合金材料。在晶粒细化和超塑性的速度提高的方面都有一定的改善，研制出超塑性比较好的铝合金;为降低材料成本，工业级的铝合金车身零件的超塑性成形工艺也实现了一定的利用;为了使得成形效率得到一定的提升，人们对各种快速超塑性成形的方法进行探索，最终选择了超塑性铝合金的工艺。近年来，我国国内的汽车产销量在实际的发展的过程中已是世界第一，高端汽车性能和质量的竞争逐渐开始增强。这种发展态势对我国汽车制造业的发展来说起到一定的促进作用，在实际的发展过程中能够满足铝合金车身零件超塑性成形的技术需求。相信在未来的发展过程中，研究人员通过不断地总结经验和创新，其行业的发展必定会给人们的生活带来更多的便利。

参考文献

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