一种由片材形成部件的方法技术

本发明专利技术涉及一种由合金片材(30)形成部件(40)的方法，其中所述合金片材(30)至少具有析出硬化相的溶线温度和固相线温度，所述方法包括以下步骤：将所述片材(30)加热至溶线温度以上；在模压力机的配套工具(32,34)之间开始成型加热的片材(30)并通过塑性变形成型为最终形状，同时允许所述片材(30)的平均温度以第一预定速率A减小；在实现所述最终形状之前，预定的第一中断时期P1中断所述片材(30)的成型步骤；并且在中断过程中保持所述片材减少变形或不变形，并允许所述片材的平均温度以低于或等于所述第一预定速率的第二预定速率B减小，以便允许减少位错，以及将加热的片材成型为最终形状，同时允许所述片材以大于所述第二速率B的第三速率C冷却。

A method of forming parts from sheets

The invention relates to a method for forming part (40) of an alloy sheet (30), in which the alloy sheet (30) has at least the dissolution line temperature and the solid phase temperature of the precipitated hardening phase, and the method comprises the following steps: heating the sheet (30) above the line temperature, and starting a molding between a supporting tool (32,34) of a die press. The hot sheet (30) is formed into a final shape by plastic deformation, and the average temperature of the sheet (30) is allowed to be reduced at a first predetermined rate A; before the final shape is realized, the predetermined first interruption period P1 interrupts the forming step of the sheet (30) and maintains the sheet to reduce the deformation during the interruption or in the interruption process. The average temperature of the sheet is allowed to decrease at a second predetermined rate B below or equal to the first predetermined rate, so that the dislocations are allowed to be reduced, and the heated sheet is formed into a final shape, and the sheet is allowed to cool at a third rate C of the second rate B.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种由片材形成部件的方法
本专利技术涉及一种在模压力机中形成部件，尤其是由合金片金属形成部件的改进的方法。该方法尤其适用于形成具有复杂形状的成型部件，这些成型部件无法通过已知技术轻松形成。
技术介绍
为了改善汽车的环保性能，汽车原始设备制造商正在转向用于成型部件的轻质合金。传统上，所用合金的强度与合金的可成型性之间需要进行很好的权衡。然而，等新成型技术允许用高强度轻质合金牌号，如2xxx，5xxx，6xxx和7xxx系列铝(Al)合金来制造更复杂的零件。时效硬化铝合金片材部件通常在T4状态下(固溶热处理和淬火)冷成型，然后进行人工时效以获得更高强度，或在T6状态下(固溶热处理，淬火和人工时效)冷成型。这两种状态下都会出现一些内在问题，例如难以解决的回弹和低成型性。在用诸如镁及其合金之类的其它材料形成部件的过程中也会遇到类似的问题。采用这些传统的冷成型工艺，成型性通常与成型速度成反比。可能影响这一结果的两种机制是：在较低变形速度下改善了材料的延展性；和在低速下改进了润滑。在成型工艺之后进行人工时效的传统技术的缺点是时效处理参数不能同时针对零件的所有位置进行优化。时效动力学与施加的变形量有关，其中成型部件上的变形是不均匀的。这样做的结果是成型部件的区域或部分可能不是最理想的。为了克服这些缺点，已经进行了各种努力并且已经专利技术了特殊工艺来克服形成特定类型的部件中存在的特定问题。如本专利技术人在其先前申请W02008/059242中所描述的，一种这样的利用固溶热处理，成型和冷模淬火的技术。在这个处理过程中，对铝合金胚件进行固溶热处理并将其迅速转移到一套可以立即关闭以形成成型部件的冷工具中。成型部件在成型部件冷却期间保持在冷工具中。使用成型技术，传统冷成型的逻辑过程必须颠倒过来。在升高的温度下(通常认为熔融温度高于0.6)，应变硬化非常低，因此即使材料延展性高，变形也具有定位倾向，导致低成型性。为了抵消这种情况，在高变形速率下从材料的粘塑性硬化中受益，这有助于材料在整个工具中流动。因此，成型性随着成型速度的提高而改进。不希望的是，由于成型时间减少，通过相同的机制，成型过程中发生的位错退火(回复)量也减少。这导致整个零件的时效动力学不同。位错退火的机制有时被称为位错的静态回复。对于给定的金属合金，静态回复率是温度和位错密度的函数。随着温度升高和位错密度增加，位错回复率更高。具有初始高位错密度的微观结构将具有高的初始回复率，并且随着位错密度降低，位错回复率也将降低。对于6xxx合金，如牌号6082，人们普遍认为，Al-Si-Mg合金的析出顺序响应基于Mg2Si析出，并由以下阶段表示：SSS→GP区→β〞→βˊ→β其中SSS表示过饱和固溶体，GP区是吉尼尔-普雷斯顿区，β〞，βˊ是亚稳相，β是平衡相。在7xxx合金中可以看到类似的过程。然而，在7xxx系列合金中，析出物的化学性质可能会有所不同。例如，7xxx合金的两种可能的析出顺序是：其中SSS表示过饱和固溶体，GP区是吉尼尔-普雷斯顿区，ηˊ或Tˊ是亚稳相，η或T是平衡相。应该理解的是，这些是例子，其他不希望的物质可能会析出。在固溶热处理淬火时，最好确保没有形成亚稳的初始析出相或形成稳定的析出相，因为这些析出物会降低超饱和合金含量，超饱和合金在随后的时效硬化过程中可用于析出最需要硬化的微结构。在实践中，各种合金的时间-温度-析出(TTP)曲线可以从文献中创建或确定。这些曲线可以被格式化以显示会形成不希望的析出相的点的轨迹，或者可选地显示最终机械性能受到不完全淬火影响的点的轨迹。任何一种表示都可用于确定合金的淬火敏感性，后者基于最终的宏观机械性能，前者基于微观结构的检查。淬火效率可以定义为与无限快速淬火相比所获得的机械性能的百分比。在附图13中示出了7075合金的典型图示，并且该图示示出了产生超过99.5％的有效淬火的时间-温度-析出区域和在SHT淬火期间被侵蚀进而会减少大于0.5％的时效硬化反应的时间-温度-析出区域之间的分区。该图还说明了用于实现高于70％的淬火效率的划分。该图根据J.Robinson等人，MaterCharact，65：73-85，2012的文献数据构建，仅用于示例目的。本专利技术的目的在于提供一种用于形成金属部件的工艺，该工艺缓解或改善现有技术中的至少一个问题，或提供一种有用的替代工艺。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种由合金片材形成部件的方法，其中所述合金片材至少具有析出硬化相的溶线温度和固相线温度，该方法包括以下步骤：a.将片材加热至溶线温度以上；b.在模压力机的配套工具之间开始成型加热的片材并通过塑性变形成型为最终形状，同时允许片材的平均温度以第一预定速率A减小；c.在实现所述最终形状之前，在预定第一中断期间P1中断片材的成型步骤；并且在中断过程中保持片材减少变形或不变形，并允许片材的平均温度以低于或等于第一预定速率的第二预定速率B减小，以减少位错。d.将加热片材成型为最终形状，同时允许片材以大于所述第二速率B的第三速率C冷却。在步骤(a)期间，片材可以被加热到其固溶热处理温度范围内。在初始成型步骤(b)期间，片材可以成型至其最终形状的至少50％。或者，在初始成型步骤(b)期间，片材可以成型至其最终形状的至少90％。该方法可以包括在第一中断周期P1之后和在步骤(d)中的成型完成之前的第二中断周期P2。或者，该方法可以包括在第一中断周期P1之后和步骤(d)中的成型完成之前的多个其他中断周期PX。在完成步骤(d)中的成型时，金属片可以在配套工具之间的负载下保持，以进一步降低成品部件40的温度。当该方法包括一个或多个中断周期P1，P2，PX时，所述一个或多个中断周期中的一个或多个中断周期可以包括将配套工具保持在适当位置的步骤。可选地，当该方法包括一个或多个中断周期P1，P2，PX时，所述一个或多个中断周期中的一个或多个中断周期可以包括反转配套工具的步骤。在又一个替代方案中，当该方法包括一个或多个中断周期P1，P2，PX时，所述一个或多个中断周期中的一个或多个中断周期可以包括保持和反转配套工具的步骤。当该方法包括一个或多个中断周期P1，P2，PX时，该方法可以包括终止中断周期或在不希望的析出物从超饱和固溶体中析出之前的周期的步骤。在步骤(b)的中断期间，片材的温度可以保持在350℃和500℃之间。或者，在步骤(b)中断期间，片材的温度可以保持在250℃以上。在中断步骤(b)期间，配套的工具的温度可以保持在-5℃和+120℃之间。中断步骤可以保持一段时间，以确保位错密度减小，同时避免不需要的相的析出。所形成的合金可以包含铝合金。这种合金可以选自2xxx，6xxx或7xxx合金。合金可以是镁合金，例如AZ91。在一种布置中，片材在中断期间保持不变形。该方法可以包括将金属片胚件保持在固溶热处理温度范围内直至完成固溶热处理的步骤。在一个具体的例子中，可以将胚件加热至470℃和490℃之间，这对于7075合金而言是典型的。在另一个例子中，可以将胚件加热至525℃和560℃之间，这对于6082合金是典型的。该方法还可以包括在完成步骤(d)之后将成品部件保持在配套的工具之间这一步骤。附图说明现在将通过示例并参照附图来描述本专利技术的实施例，其中：图1是传统工艺的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由合金片材形成部件的方法，其中所述合金片材至少具有析出硬化相的溶线温度和固相线温度，所述方法包括以下步骤：a.将所述片材加热至溶线温度以上；b.在模压力机的配套工具之间开始成型加热的片材并通过塑性变形成型为最终形状，同时允许所述片材的平均温度以第一预定速率A减小；c.在实现所述最终形状之前，在预定第一中断期间P1中断所述片材的成型步骤；并且在中断过程中保持所述片材减少变形或不变形，并允许所述片材的平均温度以低于或等于所述第一预定速率的第二预定速率B减小，以便允许减少位错；d.将加热的片材成型为最终形状，同时允许所述片材以大于所述第二速率B的第三速率C冷却。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.04 GB 1521443.01.一种由合金片材形成部件的方法，其中所述合金片材至少具有析出硬化相的溶线温度和固相线温度，所述方法包括以下步骤：a.将所述片材加热至溶线温度以上；b.在模压力机的配套工具之间开始成型加热的片材并通过塑性变形成型为最终形状，同时允许所述片材的平均温度以第一预定速率A减小；c.在实现所述最终形状之前，在预定第一中断期间P1中断所述片材的成型步骤；并且在中断过程中保持所述片材减少变形或不变形，并允许所述片材的平均温度以低于或等于所述第一预定速率的第二预定速率B减小，以便允许减少位错；d.将加热的片材成型为最终形状，同时允许所述片材以大于所述第二速率B的第三速率C冷却。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(a)期间，将所述片材加热到其固溶热处理温度范围内。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在初始成型步骤(b)期间，将所述片材成型至其最终形状的至少50％。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在初始成型步骤(b)期间，将所述片材成型至其最终形状的至少90％。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，包括在所述第一中断周期P1之后和在步骤(d)中的成型完成之前的第二中断周期P2。6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，包括在所述第一中断周期P1之后和步骤(d)中的成型完成之前的多个其他中断周期PX。7.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述方法包括一个或多个中断周期P1，P2，PX，且其中所述一个或多个中断周期中的一个或多个中断周期包括将所述配套工具保持在适当位置的步骤。8.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述方法包括一个或多个中断周期P1，P2，PX，且其中所述一...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿利斯泰尔·福斯特，
申请(专利权)人：印象科技有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB