车用铝合金板加工工艺技术研究

摘 要：随着社会经济的高速发展以及群众日常生活水平的不断提升，汽车行业同样得到了较为全面的发展，在具体的汽车制造过程中，汽车铝合金板加工工艺技术水平直接影响着整体汽车制造效率以及制造质量，而为了确保汽车铝合金板所用的加工工艺技术能够有效发挥出自身作用，本文主要从车用铝合金板材的冲压成形工艺与预时效处理工艺两方面进行深入研究，为车用铝合金板材加工工艺技术提供技术支持。

关键词：车用铝合金板;冲压成形工艺;预时效处理工艺

引言：在各类金属材料当中，铝合金材料由于自身具备着强度高以及整体质量低等主要特征，使其成为汽车制造过程中减重材料的重要候选材料。而相对于钢材来说，铝合金材料在塑性比、成形性能以及延伸率等方面存在着较为明显的差异，这也使其具体的冲压成形过程中充满着挑战性，如成形的极限低于钢材，在实际交工过程当中铝合金的应变集中区部位，使得容易出现破裂等问题，同时，铝合金材料的弹性模量也比较低，一旦接受冲压的零部件脱模后就会产生明显的回弹现象。因此，这就需要深入研究铝合金板的加工工艺技术（冲压成形工艺和预时效处理工艺）。

1  汽车铝合金板材中所用的冲压成型工艺

1.1板料成形CAE分析技术

在对车用铝合金板材展开有限元模拟的过程中，首先利用三维建模软件（Solidworks/UG/Creo/CATIA）建立详细的加工模具及板料的详细模型，保存过度文件导入到专用的板料冲压成形软件（Dynaform/Autoform/PAM-STAMP）中，划分各部件的网格，通过常规设计来完成必要的凸模、凹模、压边圈和板料的设置工作，在设置号模具以及胚料基本参数，并提交到处理器中求解。而在前期的设置参数以及建模工作中可以明显看出，对车用铝合金板材成形性能产生影响的主要因素就在于冲压速度以及温度，特别是在软件的模拟试验中，仅仅只可以对铝合金板材的变形温度以及模具温度加以控制。在模拟过程中，车用铝合金变形量最大的区域出现在零部件的圆角处，但由于板材自身成形速度比较快，因此没有产生破裂问题。由上所述，铝合金零部件在法兰处所产生的厚度变化相对较小，但在其他区域当中仍旧产生了变化，并且这种变化与厚度的变化规律基本一致。

1.2物理试验

在对铝合金板材展开物理模拟实验的过程中，可以采取刚性凸模的方式来开展对应的试样胀形试验，这一试验内容属于一种高温成形工艺，可以有效忽略试样与模具之间所产生的摩擦。而在实际物理试验过程当中，利用压边圈将试样镶嵌在其与模具之间，并通过施加不同的压边力进行压实处理，通过凸模运动使得试样发生变形，并实时检测变形区域的变形情况，是否出现如起皱、破裂等成形缺陷。如出现严重的成形缺陷，就要停止对于凸模进行的施压运动。针对试样变形过后的表面部位展开准确测量，准确记录好试样的长短轴尺寸，根据相应的公式来完成对于极限应变量的准确运算，而如在模具圆角产生了起皱问题，或是试样变形不合理等现象，都需要重复进行试验[1]。

2  预时效处理工艺

在当前的社会环境中，铝合金板已经在各类轻量化汽车车身的设计改造过程中得到了广泛应用，这种板件同时还具备着十分强大的烤漆硬化性能，在最初阶段中，铝合金板在经过固溶处理过后，并没有获得较为稳定的烤漆硬化性能，这也代表着这种板材在进行固溶处理过后，必须要进行相应的预时效处理工作，只有这样才可以确保在后续的操作过程中展现出更加优异的烘烤硬化性能[2]。

2.1固溶处理

针对铝合金板材所展开的固溶处理，其中应当重点就在于维持好铝合金的基本固溶温度，应当保证其稳定在500-600℃之间，而在经过半个小时的保温处理过后进行水淬。在铝合金板的固溶处理完毕过后，铝合金板自身硬度产生明显变化，而根据相应的实验内容可以明显看出，在固溶处理方面所消耗的时间越久，试样的硬度就会随之提升。在各类工程实践中，也证明了铝合金板在人工时效下所具备的基本烘烤硬化性能，会由于自然时效方面的影响而降低自身的稳定性，而引发这一现象的主要原因就在于自然时效当中，各个原子团并没有经过高温处理，使得这些原子团没有溶解，而在失稳条件下，原子团在本质上与初始合金成分较为类似，这就会降低固溶态能量，对原子迁移产生了不良影响[3]。

2.2预时效对成形性能影响

在预时效处理过程当中，其必然会影响到铝合金板微观结构，特别是在人工时效处理过后，在铝合金板当中会迅速分析出呈现出均匀分布状态的两相，而板材的烘烤硬化时效大部分情况下都在180℃左右，具体时间为30分钟，这也使其处在一种欠时效状态当中。而铝合金的具体人工时效，也会随着预时效处理结束而逐渐提升。而在对预时效处理的DSC测试进程当中，能够从具体的DSC曲线当中准确读出其中存在的放热峰以及吸热峰，并将部分温度测定的异常状态作为基础所在，稳步提升人工时效析相的均匀化速度，在根本上强化板件自身的烤瓷硬化效果[4]。

结论：一般情况下，在汽车的合金板材变形温度达到350℃左右过后，整体成形质量以及成形效率比較高，并且没有出现较为明显的破损现象。因此，为了更好的确保车用铝合金板加工工艺技术有效发挥出自身作用，就应当采取物理试验以及CAE分析等方式进行准确分析，且在后续的预时效处理工艺的研究进程中，对铝合金板的合理参数展开预时效处理，在最大程度上提高合金材料的烘烤硬化效果。

参考文献：

[1]赵梦龙，刘罡，武朋飞，李雪，李淑慧.铝合金前盖内板成形优化与尺寸控制[J].上海汽车，2020（05）：52-57.

[2]余万铨，胡志力，杨冰，胡文治，华林.某铝合金汽车发动机罩外板冲压成形工艺[J].锻压技术，2020，45（04）：45-50.

[3]代陈绪.汽车覆盖件用6XXX系铝合金板材预时效工艺研究[J].铝加工，2014（4）：32-37.

[4]张国峰.汽车铝合金板冲压成形工艺与预时效处理工艺研究[J].南方农机，2017，48（18）：58.

[5] 李路，王峥，王晓枫.基于等效模型的混合拉延筋结构设计研究[J]. 荆楚理工学院学报，2016（31）：30-35.

安徽舒城县 皖西学院校级重点项目（WXZR201718）