車用鋁合金板加工工藝技術研究

摘 要：隨著社會經濟的高速發展以及群眾日常生活水平的不斷提升，汽車行業同樣得到了較為全面的發展，在具體的汽車制造過程中，汽車鋁合金板加工工藝技術水平直接影響著整體汽車制造效率以及制造質量，而為了確保汽車鋁合金板所用的加工工藝技術能夠有效發揮出自身作用，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提供技術支持。

關鍵詞：車用鋁合金板;沖壓成形工藝;預時效處理工藝

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變集中區部位，使得容易出現破裂等問題，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生明顯的回彈現象。因此，這就需要深入研究鋁合金板的加工工藝技術（沖壓成形工藝和預時效處理工藝）。

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

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，劃分各部件的網格，通過常規設計來完成必要的凸模、凹模、壓邊圈和板料的設置工作，在設置號模具以及胚料基本參數，并提交到處理器中求解。而在前期的設置參數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域出現在零部件的圓角處，但由于板材自身成形速度比較快，因此沒有產生破裂問題。由上所述，鋁合金零部件在法蘭處所產生的厚度變化相對較小，但在其他區域當中仍舊產生了變化，并且這種變化與厚度的變化規律基本一致。

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的試樣脹形試驗，這一試驗內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生變形，并實時檢測變形區域的變形情況，是否出現如起皺、破裂等成形缺陷。如出現嚴重的成形缺陷，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，根據相應的公式來完成對于極限應變量的準確運算，而如在模具圓角產生了起皺問題，或是試樣變形不合理等現象，都需要重復進行試驗[1]。

2? 預時效處理工藝

在當前的社會環境中，鋁合金板已經在各類輕量化汽車車身的設計改造過程中得到了廣泛應用，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，鋁合金板在經過固溶處理過后，并沒有獲得較為穩定的烤漆硬化性能，這也代表著這種板材在進行固溶處理過后，必須要進行相應的預時效處理工作，只有這樣才可以確保在后續的操作過程中展現出更加優異的烘烤硬化性能[2]。

2.1固溶處理

針對鋁合金板材所展開的固溶處理，其中應當重點就在于維持好鋁合金的基本固溶溫度，應當保證其穩定在500-600℃之間，而在經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生明顯變化，而根據相應的實驗內容可以明顯看出，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定性，而引發這一現象的主要原因就在于自然時效當中，各個原子團并沒有經過高溫處理，使得這些原子團沒有溶解，而在失穩條件下，原子團在本質上與初始合金成分較為類似，這就會降低固溶態能量，對原子遷移產生了不良影響[3]。

2.2預時效對成形性能影響

在預時效處理過程當中，其必然會影響到鋁合金板微觀結構，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出均勻分布狀態的兩相，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當中。而鋁合金的具體人工時效，也會隨著預時效處理結束而逐漸提升。而在對預時效處理的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作為基礎所在，穩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，整體成形質量以及成形效率比較高，并且沒有出現較為明顯的破損現象。因此，為了更好的確保車用鋁合金板加工工藝技術有效發揮出自身作用，就應當采取物理試驗以及CAE分析等方式進行準確分析，且在后續的預時效處理工藝的研究進程中，對鋁合金板的合理參數展開預時效處理，在最大程度上提高合金材料的烘烤硬化效果。

參考文獻：

[1]趙夢龍，劉罡，武朋飛，李雪，李淑慧.鋁合金前蓋內板成形優化與尺寸控制[J].上海汽車，2020（05）：52-57.

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

[3]代陳緒.汽車覆蓋件用6XXX系鋁合金板材預時效工藝研究[J].鋁加工，2014（4）：32-37.

[4]張國峰.汽車鋁合金板沖壓成形工藝與預時效處理工藝研究[J].南方農機，2017，48（18）：58.

[5] 李路，王崢，王曉楓.基于等效模型的混合拉延筋結構設計研究[J]. 荊楚理工學院學報，2016（31）：30-35.

安徽舒城縣 皖西學院校級重點項目（WXZR201718）