CN104532077A - 无漆刷线6xxx系铝合金车身板的短流程制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无漆刷线6XXX系铝合金车身板的短流程制备方法，首先将纯铝、各种中间合金按配比进行熔炼铸造出铸锭；再将铸锭进行均匀化处理，均匀化处理后冷却至开轧温度，保温后开始热轧，控制热精轧出口温度为320～360℃，最后一道次应变速率超过40s-1，热精轧总压下率超过77％；接着待热轧板冷却至室温，直接冷轧成成品板厚度，冷轧过程中控制冷轧压下率为30～70％；最后冷轧板材经固溶、水淬处理后进行预时效处理即可获得成品板材。本发明方案不仅缩短了板材生产周期，提高了生产效率，还减少了能耗，降低了板材生产成本，获得的板材表面无漆刷线、力学性能良好，能更好地适用于汽车车身覆盖件。

Description

无漆刷线6XXX系铝合金车身板的短流程制备方法
技术领域
本发明涉及一种汽车车身用铝合金板材的制造方法，具体涉及一种汽车车身用6XXX系合金板材的短流程制备方法。
背景技术
当前，能源、环保、安全是当今世界汽车工业面临的三大课题，汽车轻量化是降低能耗、提高汽车燃油经济性、减少环境污染的有效途径。铝及其合金由于具有比强度和比刚度高、抗冲击性能良好、加工成形性优异以及极高的再回收率等一系列优良特性，成为汽车轻量化最理想的材料。
用于汽车车身板的铝合金主要有5XXX系和6XXX系合金，对于表面质量要求高、形状简单的汽车覆盖件，常使用6XXX系合金材料。作为汽车覆盖件材料，其表面质量至关重要。6XXX系合金板材制造过程中由于加工工艺不当，板材沿平行于轧制方向易出现呈带状分布的立方取向或高斯取向晶粒，在后续冲制成形过程中由于不同取向带的变形不一致，引起板材表面出现有规律的***和凹陷，形成漆刷线，影响汽车外观。目前，避免出现漆刷线缺陷的最常用方法是在板材制备流程中增加中间退火过程，即常规板材制备工序包括：合金熔炼、铸造、均匀化、热轧、冷轧、中间退火、冷轧、固溶处理和预时效处理。显然，中间退火过程的引入不仅延长了板材生产周期，降低生产效率，同时还增加了能耗，提高了板材生产成本。
专利CN 02807312.6公开了一种成型性及涂敷烧结(烤漆)硬化性优良的铝合金板及其制造方法，以Mg及Si为主要成分的6000系合金铸锭经450℃以上的温度进行均匀化后，再以100℃/h速度降至350～500℃温度进行热轧，经热轧后，直接冷轧至成品板厚度，进行固溶处理。采用该专利制造的合金板材具有良好的成型性和烤漆硬化性能，但其表面质量如漆刷线等特征不明。
专利CN 200710199495.5公开了一种室温稳定性能优异的铝合金板及其制造方法，合金含有Si：0.5～1.5％、Mg：0.35～1.0％、Mn：0.01～1.0％、Cu：0.001～1.0％，其中固溶Si量：0.55～0.80％，固溶Mg量：0.35～0.60％，并且固溶Si量/固溶Mg量：1.1～2。合金铸锭经均匀化后先冷却，之后再加热进行热轧，控制热粗轧入口温度490～380℃，出轧出口温度430～350℃，热轧后不进行中间退火直接冷轧再进行后续的固溶处理和预时效，采用该专利制造的合金板材具有优异的室温稳定性能，但其表面质量如漆刷线等特征不明。另外，该专利通过对合金中Mg、Si固溶量和铝合金热粗轧工艺参数控制，实现板材的短流程(无中间退火)制备，也即对合金中固溶元素含量的要求是该专利实现的前提。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，对于一般的6XXX系合金，提出一种不采用中间退火的短流程工艺制备表面无漆刷线的6XXX系铝合金车身板的方法。
本发明的技术方案是：一种无漆刷线6XXX系铝合金车身板的短流程制备方法，包括以下步骤：
①将纯铝、各种中间合金按配比进行熔化，熔体经精炼处理后利用半连铸设备铸造出铸锭；
②将铸锭进行切头和铣面后放入热处理炉中进行均匀化处理；
③完成均匀化处理后的铸锭冷却至开轧温度，保温1～10h后开始热轧，轧制过程中控制热精轧出口温度为320～360℃，热精轧最后一道次应变速率超过40s-1，热精轧总压下率超过77％；
④待热轧板收卷后冷却至室温，直接冷轧成成品板厚度，冷轧过程中控制冷轧压下率为30～70％；
⑤将④中得到的冷轧板材经固溶、水淬处理后进行预时效处理即可获得成品板材。
进一步地，步骤①中所述中间合金各组分及其质量百分比为：Si：0.5～1.5wt％、Mg：0.25～0.6wt％、Fe≤0.3wt％、Mn≤0.2wt％，余量为Al及正常杂质，且，杂质总量低于0.15wt％，每种杂质元素含量低于0.05wt％。所述步骤②中均匀化处理温度需保证在500℃以上，保温时间为5h以上。
优选地，步骤③中所述热轧是由可逆式的热粗轧机和连续式的精轧机构成的热轧线。
优选地，步骤④中所述热轧板收卷后冷却至室温的速度不超过20℃/h，所述冷轧成品板厚度为0.5～2.5mm。
优选地，步骤⑤中所述冷轧板材固溶处理温度为500～560℃，保温时间为15s～30min；预时效处理温度为60～100℃，保温时间为2～10h。
本发明的效果主要体现在：(1)本发明采用短流程工艺制备6XXX系铝合金板材，不仅缩短了板材生产周期，提高生产效率，同时还减少了能耗，降低板材生产成本；(2)本发明对自退火热轧板进行冷轧，控制冷轧压下率为30～70％，消除了零件表面产生的橘皮效应及漆刷线缺陷；(3)本发明通过控制热轧工艺参数使6XXX系铝合金经热轧及随后的冷却过程中发生自退火，同时对冷轧压下率进行控制，最终实现无漆刷线6XXX系铝合金车身板的短流程制备。
附图说明
图1为经本发明实施例1制备的铝合金板材表面漆刷线效果图；
图2为经本发明实施例2制备的铝合金板材表面漆刷线效果图；
图3为经本发明比较例6制备的铝合金板材表面漆刷线效果图。
具体实施方式
本发明发明人在车身用6XXX系铝合金板材开发过程中，探索通过热轧工艺参数的调整，使6XXX系铝合金在经热轧及随后的冷却过程中发生自退火，省去中间退火过程，同时对冷轧压下率进行控制，实现板材的无漆刷线。
由此，本发明提供了一种不采用中间退火的短流程工艺制备表面无漆刷线6XXX系铝合金车身板的方法，包括以下步骤：
首先将纯铝、各种中间合金按配比(Si：0.5～1.5wt％；Mg：0.25～0.6wt％；Fe≤0.3wt％；Mn≤0.2wt％；余量为Al及正常杂质，杂质总量低于0.15wt％，且，每种杂质元素含量低于0.05wt％)进行熔化，熔体经精炼处理后利用半连铸设备铸造出铸锭。
将上述铸锭进行切头和铣面后放入热处理炉中进行均匀化处理，均匀化处理温度需保证在500℃以上，保温时间为5h以上。完成均匀化处理后的铸锭冷却至开轧温度保温1～10h后开始热轧；为了量产化，热轧优选由可逆式的热粗轧机和连续式的精轧机构成的热轧线，该热轧线通常由1台可逆式的粗轧机和3～5台连续式精轧机构成。热轧开轧温度为450～550℃，轧制过程中控制热精轧出口温度为320～360℃，热精轧最后一道次应变速率超过40s-1及热精轧总压下率超过77％。待上述热轧板收卷后以不超过20℃/h的冷速冷至室温，然后直接冷轧至0.5～2.5mm的成品板厚度，保证冷轧压下率为30～70％。得到的冷轧板材经固溶、水淬处理后进行预时效处理即可获得成品板材。其中固溶处理温度为500～560℃，保温时间为15s～30min；预时效处理温度为60～100℃，保温时间为2～10h。
以下，对比地说明本发明的实施例和比较例，根据这些实施例和比较例可以进一步印证本发明的技术效果。但是，所列举的实施例仅为本发明优选的实施方式，不应将其理解为本发明上述主题的范围仅限于此，凡基于本发明技术构思所形成的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
【实施例】
以下各实施例和比较例所采用的6XXX系铝合金成分均为：Si：1.06wt％、Mg：0.45wt％、Fe：0.18wt％、Mn：0.13wt％，余量为Al及正常杂质，且，杂质总量低于0.15wt％，每种杂质元素含量低于0.05wt％。将上述成分的6XXX铝合金经半连续铸造获得的扁锭进行切头、铣面后进行均匀化处理，以30℃/h的速率随炉升温至550℃保温10h，之后再随炉冷却至500℃保温2h进行热轧和后续冷轧，具体热轧、冷轧工艺如表1所示。将获得的最终冷轧板材，进行550℃×1min的固溶处理及80℃×10h的预时效处理获得成品板材。
将成品板材停放一月进行屈服强度(YS)、抗拉强度(UTS)和延伸率(EL)测试；板材经2％预拉伸+185℃×20min模拟烤漆后进行屈服强度(YS/BH)测试。所有力学性能测试样品沿垂直轧制方向进行取样，试样尺寸采用GB/T228的推荐的A50拉伸试样。
将存放一月后的成品板材，截取长度为250mm，宽度为35mm的矩形样品进行表面漆刷线评价，样品长度方向垂直于轧制方向，宽度方向沿轧制方向。将样品沿长度方向预拉伸10％，再用320#砂石对板材表面轻微打磨，然后进行板材表面漆刷线强度评价。下面表2给出了实施例和比较例的力学性能及漆刷线评价结果。
如表1所示的实施例中，按照序号1～5工艺制备的板材满足本发明要求，而比较例6、7和8虽也是短流程制备工艺，因不满足本发明的工艺范围，导致如下结果：
比较例6最终冷轧率为80％，超出本发明规定的30～70％范围，合金经热轧后虽发生大部分再结晶，但由于冷轧率太大，最终板材漆刷线非常强，如图3所示。
比较例7板材热精轧总压下率为60％，低于本发明规定的77％，合金经热轧后仅发生少量再结晶，后续冷轧率虽满足本发明规定，最终板材漆刷线仍非常强。
比较例8板材热精轧出口温度为285℃，低于本发明规定的320～360℃，合金经热轧后组织为纤维状变形组织，后续冷轧率虽满足本发明规定，最终板材漆刷线仍非常强。
比较例9、10和11为常规生产工艺，其中比较例10因后续冷轧率过大，虽经中间退火，最终板材漆刷线仍非常强。由表2可知，采用本发明工艺制备的板材具有与常规生产工艺相当的力学性能，同时板材表面质量良好(如图1和图2所示)。
综上可知，采用本发明方法制备车身板，不仅缩短了板材生产周期，提高生产效率，同时还减少了能耗，降低生产成本，具有良好的工业前景。
表1：实施例和比较例所采用的热轧、冷轧工艺
表2：实施例和比较例的力学性能及表面质量评价结果

Claims (6)

1.一种无漆刷线6XXX系铝合金车身板的短流程制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
①将纯铝、各种中间合金按配比进行熔化，熔体经精炼处理后利用半连铸设备铸造出铸锭；
②将铸锭进行切头和铣面后放入热处理炉中进行均匀化处理；
③完成均匀化处理后的铸锭冷却至开轧温度，保温1～10h后开始热轧，轧制过程中控制热精轧出口温度为320～360℃，热精轧最后一道次应变速率超过40s-1，热精轧总压下率超过77％；
④待热轧板收卷后冷却至室温，直接冷轧成成品板厚度，冷轧过程中控制冷轧压下率为30～70％；
⑤将④中得到的冷轧板材经固溶、水淬处理后进行预时效处理即可获得成品板材。
2.根据权利要求1所述的无漆刷线6XXX系铝合金车身板的短流程制备方法，其特征在于：步骤①中所述中间合金各组分及其质量百分比为：Si：0.5～1.5 wt％、Mg：0.25～0.6 wt％、Fe≤0.3 wt％、Mn≤0.2 wt％，余量为Al及正常杂质，且，杂质总量低于0.15 wt％，每种杂质元素含量低于0.05 wt％。
3.根据权利要求1所述的无漆刷线6XXX系铝合金车身板的短流程制备方法，其特征在于：所述步骤②中均匀化处理温度需保证在500℃以上，保温时间为5h以上。
4.根据权利要求1所述的无漆刷线6XXX系铝合金车身板的短流程制备方法，其特征在于：步骤③中所述热轧是由可逆式的热粗轧机和连续式的精轧机构成的热轧线。
5.根据权利要求1所述的无漆刷线6XXX系铝合金车身板的短流程制备方法，其特征在于：步骤④中所述热轧板收卷后冷却至室温的速度不超过20℃/h，所述冷轧成品板厚度为0.5～2.5mm。
6.根据权利要求1所述的无漆刷线6XXX系铝合金车身板的短流程制备方法，其特征在于：步骤⑤中所述冷轧板材固溶处理温度为500～560℃，保温时间为15s～30min；预时效处理温度为60～100℃，保温时间为2～10h。
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