一种7075铝合金材料的汽车B柱加工工艺的制作方法

本发明涉及汽车零部件加工，尤其涉及一种7075铝合金材料的汽车B柱加工工艺。

背景技术：

汽车轻量化可以直接降低油耗、减少废气排放，因而受到汽车行业的广泛重视；特别是新能源汽车，对汽车轻量化的要求更加迫切。铝的密度为2.7g/cm³，接近钢密度的1/3(7.8g/cm³)。汽车上使用铝材可以明显降低汽车重量。欧美国家在上世纪开始注重汽车的节能减排以及铝合金在汽车轻量化上的重要作用。奥迪1994年制造出了全球第一辆全铝车；1999年奥迪公司成功的生产出世界上首辆量产的全铝车身轿车，其车身采用ASF技术(Aluminum Space Frame，全铝车身框架)；在2002年奥迪推出了第二代A8ASF车身，该技术在减轻车身自重的同时，还提高25％的整体结构刚性。在世界范围，2009年欧盟平均车用铝量为123.8kg，北美为147.9kg，日本为118.3kg。2015年，欧盟国家每辆车的用铝量达到180kg。相比之下，中国的汽车用铝量一直低于全球的平均用铝量。2010年，全球的平均车用铝量为112kg，中国仅有99kg。近年来，随着中国汽车工业的发展，汽车用铝量逐年增加，铝制汽车零件的使用将会成为趋势。对于汽车B柱，一方面，其外形具有拉深的深度深、形状复杂的特点，这使得板料在冲压成形过程中易发生开裂与褶皱现象；另一方面，作为车身框架的支撑受力件，其机械性能有较高要求。

7075铝合金属于高强变形铝合金，经过T6处理后，其抗拉强度可以到达550MPa，并具有10％以上的延伸率。优异的力学性能使得其具有作为汽车车身支撑受力件的潜力。但相比于5000系列的铝镁合金与6000系列的铝镁硅合金，其成型性较差。提高成形温度，可以降低板料的变形抗力、提高板料的塑性流变能力，从而提高板料的成型性。热成型是一种借助于温度、压力与时间等工艺因素对零件进行成型的方式。其中，温度的作用是降低材料的变形抗力，提高材料的塑性，改善成型性能；压力的作用是平衡材料形变时的变形抗力；时间条件是满足应力松弛和进入蠕变状态所需要的合适时间。热成型通常适用于加工低塑性材料、回弹量大的材料、热处理变形量大的材料以及室温高强度材料。

目前国内多用22MnB5钢通过热成型工艺生产汽车B柱，虽然其机械性能较好，但零件自身重量较大，不符合汽车轻量化趋势；使用5000系列与6000系列铝合金生产汽车B柱，其机械性能难以满足使用要求；使用7075铝合金板材生产汽车B柱目前还没有明确的工艺技术，7075铝合金汽车B柱热成型技术在国内属于空白。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于提供一种7075铝合金材料的汽车B柱加工工艺，能够提高其成型性，满足使用需要，进而克服现有技术上的缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种7075铝合金材料的汽车B柱加工工艺，包括以下步骤：

S1、备料，对7075铝合金卷料进行开卷、落料，得到板料；

S2、固溶处理，将固溶加热炉加热至350～500℃，将所述板料放入固溶加热炉中5～120分钟；

S3、冲压淬火，将模具装好，待固溶处理完成后，将板料通过机械传送装置放置在模具上冲压成型；

S4、时效处理，将时效加热炉升温至100～200℃，将成型的板料放入时效处理炉保温8～32小时；

S5、将经过时效处理的板料进行拉伸测试，满足工艺要求的进行后续装配，不满足工艺要求的报废。

优选地，在S3中，固溶处理后的板料进入到模具上的时间为3～15秒。

优选地，在S3中，冲压过程中所用的压力为50～300吨。

优选地，在S3中，保压时间为5～60秒。

如上所述，本发明一种7075铝合金材料的汽车B柱加工工艺，具有以下有益效果：

通过本发明的工艺方法，可以让7075铝合金材料的汽车B柱满足使用需要，和轻量化要求。

本发明将板料经过特定条件的固溶处理、冲压淬火以及时效处理，提高板料的成型性，让最终得到的汽车B柱符合抗拉强度的要求、延展率的要求。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图2为本发明中冲压淬火时的相图示意图。

具体实施方式

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明为一种7075铝合金材料的汽车B柱加工工艺，参考图1，具体加工工艺包括以下步骤：

S1、备料：对7075铝合金卷料用开卷机进行开卷、落料，得到多个独立的板料。

S2、固溶处理：将固溶加热炉加热至350～500℃，将所述板料放入固溶加热炉中5～120分钟。本步骤中固溶处理的温度与时间对后续时效处理后的板料有重要影响。固溶处理充分与否决定板料在时效处理后可以到达的峰值强度。温度越高，合金元素原子扩散速率越快，固溶处理完成所需越短；但是温度升高会导致板料发生软化，机械传送装置传送板料时，板料易发生变形，对后续板料成型造成影响。同理，温度越低，所需固溶处理时间约长，板料相对容易传送。考虑到实际生产中的效率，根据上述固溶加热炉的预加热温度和放置时间制定合适的固溶处理条件。

S3、冲压淬火：将冲压模具装好，待固溶处理完成后，将板料通过机械传送装置放置在模具上冲压成型。在实际工作时，固溶处理后的板料通过机械传送装置放置到模具上的时间为3～15秒。冲压过程中所用的压力为50～300吨，保压时间为5～60秒。本步骤的主要作用是：一方面使得板料成型，另一方面对高温板料进行常温淬火，保存高温单相组织到室温，相图示意图如图2所示。在本步骤中，机械传送装置的传送速度、冲压机下压速度、冲压机的压力、保压时间等对7075铝合金板料成型以及成型后性能有重要影响，根据试验得出上述区间范围。机械传送装置的传送速度与压机下压速度决定了板料从出炉至最终成型所需的时间。板料从固溶处理炉中被取出后，由于环境与板料之间的热交互作用，使得材料温度降低，板料基体中已经固溶的合金元素会在温度降低过程中缓慢析出。如果板料出炉至板料接触下压模具的时间过长，一方面会降低后续时效处理可以到达的峰值强度；另一方面会影响材料的成型性。基于以上确定上述传送时间、冲压压力以及保压时间，进而才能保证成型性。

S4、时效处理，将时效加热炉升温至100～200℃，将成型的板料放入时效处理炉保温8～32小时。本步骤中时效加热炉温度越高，到达材料峰值时效强度所用时间越短，但峰值强度越低。考虑到实际生产效率，根据上述温度和保温时间制定合适热处理工艺条件。

S5、将经过时效处理的板料进行拉伸测试，满足工艺要求的进行后续装配，不满足工艺要求的报废。

实施例一：

1、将7075铝合金板料开卷、落料，然后备用。

2、将固溶加热炉升温至465℃，将落料后的板料放入炉中，保温120分钟。

3、使用机械传送装置将板料取出，并放置在模具上，传送时间为10秒，然后使用300吨压力对板料进行冲压，保压30秒。

4、时效加热炉升温至120℃，将成型后的板料放入炉中，保温20小时后取出。

5、对时效处理后的板料进行拉伸测试，其抗拉强度为517MPa，延伸率为14％，满足设计要求。

实施例二：

1、将7075铝合金板料开卷、落料，然后备用。

2、将固溶加热炉升温至475℃，将落料后的板料放入炉中，保温30分钟。

3、使用机械传送装置将板料取出，并放置在模具上，传送时间为10秒，然后使用300吨压力对板料进行冲压，保压30秒。

4、时效加热炉升温至130℃，将成型后的板料放入炉中，保温12小时后取出。

5、对时效处理后的板料进行拉伸测试，其抗拉强度为481MPa，延伸率为14.5％，满足设计要求。

综上所述，本发明一种7075铝合金材料的汽车B柱加工工艺，能够有效满足汽车B柱的性能要求，同时满足汽车轻量化的要求。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。