航空制造技术:高强铝合金热冲压成形技术研究进展

行业动态     |     2020-03-11
摘要:为了解决高强铝合金板料冷成形时塑性差、容易出现破裂及回弹大、影响尺寸精度的问题,发展起来了一种高强铝合金固溶– 热冲压– 淬火– 时效一体化新工艺。

  摘 要:为了解决高强铝合金板料冷成形时塑性差、容易出现破裂及回弹大、影响尺寸精度的问题,发展起来了一种高强铝合金固溶– 热冲压– 淬火– 时效一体化新工艺。该工艺将热成形与热处理有机地结合在一起,将固溶后的热板料快速转移到模具中成形,并立即完成模内淬火,最后通过时效处理来提高其强度。首先总结了高强铝合金热冲压成形技术的最新研究进展,重点介绍了铝合金热冲压成形工艺试验方面的研究成果,详细说明了铝合金热成形时影响成形性能的因素和实现固溶时效强化的工艺方法,最后从摩擦机理和界面传热的角度总结了铝合金热冲压模具技术方面的研究进展。
 
  随着中国汽车工业的持续发展以及汽车保有量的不断增加,能耗和排放的压力日益增大,节能减排刻不容缓。为此中国政府制订了政策法规,要求2020年我国生产的乘用车平均燃料消耗量要降至5L/100km。日趋严格的排放标准对汽车制造商提出了更高的裴求,电给汽车轻量化提供了发展机遇。研究显示燃油汽车整车重量减轻10%,燃油效率可提高6%~8%,并且减少排放4%,因此汽车轻量化是节能减排最直接最有效的措施。
 
  车身重量占整车重量的40%左右,车身轻量化对于整车的轻量化起着举足轻重的作用。能源以及环境问题使新能源汽车有了很大的发展空间,中国政府已经开始研究制定禁售燃油车的时间表,大力发展电动汽车。对电动汽车而言,由于受动力电池重量、电池续航里程的制约,对车身的轻量化设计需求更加迫切。因此,汽车轻量化技术已经成为汽车生产厂家提高竞争能力的关键之一,也是汽车创新工程的技术发展方向。
 
  车身轻量化技术主要包括结构的轻量化设计、轻量化材料的使用以及先进的成形工艺应用”。由于汽车车身结构多为薄壁构件,加上零件刚度的限制,除通过集成设计使部件零件化外,仅道过零件的结构优化难以取得明显的轻量化效果,而采用高强重比的轻质材料则展示了轻量化的良好发展前景。
 
  铝合金具有密度小比强度高,抗冲击性能好和耐蚀性高等优点,且有合适的性价比,因此,铝合金已成为车身轻量化的重要材料,并且铝合金还能回收再利用,降低了成本。图1所示为按照比强度排列的各种金属材料的轻量化潜力,其中7000系铝合金与目前最成功的热成形钢相比也具有突的轻量化优势。
 
  2017年推出的凯迪拉克C16为目前实现国产的最高级别豪华轿车,车身材料融合11种不同的轻量化材料,其中铝材占比超过57%,借助多项宇航级车身工艺,全面提升车身的强度、性能及效能,令坚固与轻盈兼得。
 
  近年来,我国连续立项支持高性能汽车铝合金板材研究开发工作,促进了国产汽车铝合金板材质量和性能的提升目前,5000系和6000系铝合金在汽车上已有较多应用,但更高强度的7000系铝合金板料在实际应用中存在较大困难。高强金属板料普遍存在常温成形困难、易出现
 
  裂纹以及回弹大等问题,近年发展了许多成形技术,最具发展前途的是结合冲压成形与热处理工艺的热冲压成形技术。本文将重点介绍铝合金热冲压成形工艺及模具的关键技术及最新进展,总结铝合金热冲压成形的工艺试验研究和模具技术研究的成果,并提出工业化应用现状及其后续的研究方向。
 
  来源:《航空制造技术》2019年16期
 
  作者:王义林,刘勇,耿会程,张宜生

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