CN112410627A - 新能源汽车悬叉臂部件挤压用合金铝型材及其加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车悬叉臂部件挤压用合金铝型材，挤压用合金铝型材其成分配比如下：Si:0.53‑0.58％，Fe：≤0.15％，Cu：≤0.05％，Mn：0.05‑0.09％，Mg：0.65‑0.70，Zn≤0.03，Cr：≤0.03％，Ti≤0.03。本发明制备的悬叉臂部件其化学成分符合EN573‑3中规定要求，各项低倍组织、显微组织均须符合GB/T6892‑2015中的各项要求。通过合金成分的合理配比改良，做到性能满足国内外技术要求，各项技术质量指标优于欧洲标准，且质量可靠稳定。

Description

新能源汽车悬叉臂部件挤压用合金铝型材及其加工工艺
技术领域
本发明涉及一种新能源汽车悬叉臂部件挤压用合金铝型材及其加工工艺。
背景技术
随着汽车轻量化及绿色新能源电动汽车的全球普及，很多国家相应出台了对新能源汽车的扶持政策，以及对燃油车的禁售年限，汽车用铝的量也随之不断增加，有原来单一的发动机、天窗使用铝合金，很多部件也由钢材改为使用铝合金或钢铝复合材料，如绿色新能源的电池托盘、电池包，汽车前后保险杠、汽车车架等，甚至有些国际高端车型改用全铝车身。6XXX系铝合金属于可热处理强化的变形铝合金，具有中等强度、较高冲击韧性和良好的焊接性、耐蚀性等优点，被广泛用于航空航天、汽车、建筑等行业，其中6106铝合金用于汽车、地铁车辆、铁路客车、高速客车的车体结构材料，也是车门窗、货架、汽车发动机零件、空调器、散热器、车身板、车毂及舰艇及船舶的用材。从发展趋势看，6106铝合金不仅会成为交通运输中不可替代的重要材料，而且会逐步拓宽民用市场，前景十分广阔。
本项目6106铝合金型材用于多款合资SUV汽车车型的悬叉臂部件，对材料的物理性能要求较高，须通过折弯、碰撞、冲击试验，特别是对材料用大于30000N拉力做拉伸破坏试验时，型材的特定部位不允许有撕裂现象存在。而目前国内有的厂家生产的6106铝合金汽车型材往往存在折弯实验时就出现撕裂现象，型材在碰撞、冲击中发生塑性变形区出现了明显裂痕，且在做拉伸破坏试验时也出现了撕裂现象。
针对以上问题表明，要满足以上试验及实际的使用要求，须从提高材料的力学性能，特别是怎样提高材料的屈服强度和延伸率和防止材料在热处理后防止出现晶粒粗大、夹层等影响材料力学性能上来研究，而提高材料的力学性能主要是材料合金成分的合理配比，结合铝棒的熔炼铸造工艺、挤压工艺、时效工艺这四个重要环节同时满足才能实现。而国内的很多铝材厂虽有很多，能够真正做到性能稳定且完全掌握的厂却很少，特别是对合金成分配比来提升产品性能研发的企业少之又少，往往生产出的产品质量不稳定，严重影响了企业对高精专发展路线，制约了企业的发展。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种新能源汽车悬叉臂部件挤压用合金铝型材，制备的悬叉臂部件其化学成分符合EN573-3中规定要求，各项低倍组织、显微组织均须符合GB/T6892-2015中的各项要求。通过合金成分的合理配比改良，做到性能满足国内外技术要求，各项技术质量指标优于欧洲标准，且质量可靠稳定。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种新能源汽车悬叉臂部件挤压用合金铝型材，挤压用合金铝型材其成分配比如下：Si:0.53-0.58％，Fe：≤0.15％，Cu：≤0.05％，Mn：0.05-0.09％，Mg：0.65-0.70，Zn≤0.03，Cr：≤0.03％，Ti≤0.03。6106合金的主要合金元素是Al-Mg-Si-Mn，主要强化相为Mg2Si，本合金在设计时使镁、硅总量在1.5％左右，使硅过剩，起到细化Mg2Si质点的作用，同时硅沉淀后也有强化作用。但考虑到硅易于晶界偏析，将引起合金脆化，降低金属的塑性，因此考虑加入适当的Mn，而合金中的Si和Mn形成多元复杂化合物，形成(FeMn)3Si2Al15相，为强化相。合金中添加一定比例的锰，Al6Mn是与Al-Mn固溶体相平衡的相，它能够阻止铝及其合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒，阻碍晶粒长大，还可以中和铁的坏作用，使合金中针状含Fe化合物改变形状，降低其脆性，对合金有一定的强化作用。锰既能提高合金的力学性能，又不使合金抗蚀性下降，还能保持合金较好的塑性。因此对提高合金的拉伸屈服强度和延伸率有一定的帮助作用。
进一步的技术方案是，加工新能源汽车悬叉臂部件挤压用合金铝型材的工艺，包括如下工艺步骤：合金成分确定→铸棒→光谱分析检验→挤压生产→在线淬火→拉伸调直→锯切装框→人工时效→力学性能检验→精锯→成品检验包装→入库。配料时根据合金配比，计算出各种合金成分的添加量，合理搭配各种原材料，须100％采用高纯铝锭熔炼，不允许添加任何回料。在实际生产时，考虑客户的需求，对工艺稍作调整，具体如下：合金成分确定→铸棒→光谱分析检验→小批量试挤压生产→在线淬火→拉伸调直→锯切装框→人工时效→力学性能检验→精锯→成品检验包装→入库→客户确认→批量生产；对于本生产工艺，其中几个需要着重注意的地方在于：合理制定合金成分配比；优化铸棒铸造工艺及均匀化工艺；制定合理的挤压工艺；制定合理的时效工艺；严格规范各项检验规范。
进一步的技术方案是，在铸棒工序中，采用除气、除渣精炼手段将熔体内的杂渣、气体去除，熔炼温度为730-740℃，精炼时间25-30分钟，搅拌时间4-6分钟；采用在线除气的方式，流量为1.5-1.8m3/h。
进一步的技术方案为，在铸棒工序中，采用深井铸造***，铸造温度为680-700℃，铸造转速180-200r/min；采用双级陶瓷过滤，过滤板目数分别为50ppi与30ppi；其中，均匀化温度550℃，保温12h，出炉冷却，冷却方式为同时采用强风冷却与喷雾冷却。
进一步的技术方案为，在挤压生产工序中，挤压筒温度为420-430℃，模具温度为470-480℃，保温4-6h；铝棒温度为480-490℃，挤压速度按出料速度为5.0-6.0m/min，出口温度控制在510-550℃之间；采用在线淬火，强风冷却方式，出淬温度≤250℃；拉伸率0.3％-0.5％。
进一步的技术方案为，在人工时效工序中，时效温度为175℃，保温8h，出炉强风冷却。
进一步的技术方案为，在在线淬火工序中，采用矩形槽状淬火池，淬火池其冷却液液面以下设有两块调直挡板，调直挡板之间设有间距，两块调直挡板固定设置在淬火池的内侧壁上。这样在在线淬火工序中，对淬火时会产生的变形提前进行预调直，减少后续拉伸调直工序的工作量，减少后续调直时由于前一工序淬火导致的变形量太大而增加后续调直的难度与调直的时间，这样节省了后续调直的工时，提高了工效。
进一步的技术方案为，调直挡板水平设置。
进一步的技术方案为，两块调直挡板之间设有夹角且位于下方的调直挡板水平设置；上调直挡板的下表面转动设有调直压辊，下调直挡板的上表面转动设有调直压辊，两块调直挡板之间设有间距且两块调直挡板之间的间距沿进料方向逐渐减小。这样使得预调直过程逐步进行，减少由于两块调直挡板间距太小而对淬火时同时进行的预调直工序会对半成品的一些损伤或表面擦伤等。
本发明的优点和有益效果在于：制备的悬叉臂部件其化学成分符合EN573-3中规定要求，各项低倍组织、显微组织均须符合GB/T6892-2015中的各项要求。通过合金成分的合理配比改良，做到性能满足国内外技术要求，各项技术质量指标优于欧洲标准，且质量可靠稳定。在在线淬火工序中，对淬火时会产生的变形提前进行预调直，减少后续拉伸调直工序的工作量，减少后续调直时由于前一工序淬火导致的变形量太大而增加后续调直的难度与调直的时间，这样节省了后续调直的工时，提高了工效。使得预调直过程逐步进行，减少由于两块调直挡板间距太小而对淬火时同时进行的预调直工序会对半成品的一些损伤或表面擦伤等。采用本发明的技术方案制备的产品，其型材低倍组织试样上无裂纹、成层、缩尾存在，无光亮晶粒、无金属夹杂物和外来夹杂物存在；型材试样显微组织，无过烧，显微镜下200倍观察，晶粒正常，平均晶粒为114.1um，晶粒等级为4级。
附图说明
图1是本发明新能源汽车悬叉臂部件挤压用合金铝型材的加工工艺中涉及的淬火池的示意图；
图2是图1的俯视图。
图中：1、淬火池；2、调直挡板；3、调直压辊。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1至图2所示，本发明是一种新能源汽车悬叉臂部件挤压用合金铝型材，挤压用合金铝型材其成分配比如下：Si:0.53-0.58％，Fe：≤0.15％，Cu：≤0.05％，Mn：0.05-0.09％，Mg：0.65-0.70，Zn≤0.03，Cr：≤0.03％，Ti≤0.03。
加工新能源汽车悬叉臂部件挤压用合金铝型材的工艺，包括如下工艺步骤：合金成分确定→铸棒→光谱分析检验→挤压生产→在线淬火→拉伸调直→锯切装框→人工时效→力学性能检验→精锯→成品检验包装→入库。在铸棒工序中，采用除气、除渣精炼手段将熔体内的杂渣、气体去除，熔炼温度为730-740℃，精炼时间25-30分钟，搅拌时间4-6分钟；采用在线除气的方式，流量为1.5-1.8m3/h。在铸棒工序中，采用深井铸造***，铸造温度为680-700℃，铸造转速180-200r/min；采用双级陶瓷过滤，过滤板目数分别为50ppi与30ppi；其中，均匀化温度550℃，保温12h，出炉冷却，冷却方式为同时采用强风冷却与喷雾冷却。在挤压生产工序中，挤压筒温度为420-430℃，模具温度为470-480℃，保温4-6h；铝棒温度为480-490℃，挤压速度按出料速度为5.0-6.0m/min，出口温度控制在510-550℃之间；采用在线淬火，强风冷却方式，出淬温度≤250℃；拉伸率0.3％-0.5％。在人工时效工序中，时效温度为175℃，保温8h，出炉强风冷却。在在线淬火工序中，采用矩形槽状淬火池1，淬火池1其冷却液液面以下设有两块调直挡板2，调直挡板2之间设有间距，两块调直挡板2固定设置在淬火池1的内侧壁上。两块调直挡板2之间设有夹角且位于下方的调直挡板2水平设置；上调直挡板2的下表面转动设有调直压辊3，下调直挡板2的上表面转动设有调直压辊3，两块调直挡板2之间设有间距且两块调直挡板2之间的间距沿进料方向逐渐减小。
采用本发明的技术方案制备的悬叉臂部件的力学性能如下：
Figure BDA0002784094090000061
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.新能源汽车悬叉臂部件挤压用合金铝型材，其特征在于，所述挤压用合金铝型材其成分配比如下：Si:0.53-0.58％，Fe：≤0.15％，Cu：≤0.05％，Mn：0.05-0.09％，Mg：0.65-0.70，Zn≤0.03，Cr：≤0.03％，Ti≤0.03。
2.加工如权利要求1所述新能源汽车悬叉臂部件挤压用合金铝型材的工艺，其特征在于，包括如下工艺步骤：合金成分确定→铸棒→光谱分析检验→挤压生产→在线淬火→拉伸调直→锯切装框→人工时效→力学性能检验→精锯→成品检验包装→入库。
3.根据权利要求2所述的新能源汽车悬叉臂部件挤压用合金铝型材的加工工艺，其特征在于，在所述铸棒工序中，采用除气、除渣精炼手段将熔体内的杂渣、气体去除，熔炼温度为730-740℃，精炼时间25-30分钟，搅拌时间4-6分钟；采用在线除气的方式，流量为1.5-1.8m3/h。
4.根据权利要求3所述的新能源汽车悬叉臂部件挤压用合金铝型材的加工工艺，其特征在于，在所述铸棒工序中，采用深井铸造***，铸造温度为680-700℃，铸造转速180-200r/min；采用双级陶瓷过滤，过滤板目数分别为50ppi与30ppi；其中，均匀化温度550℃，保温12h，出炉冷却，冷却方式为同时采用强风冷却与喷雾冷却。
5.根据权利要求4所述的新能源汽车悬叉臂部件挤压用合金铝型材的加工工艺，其特征在于，在所述挤压生产工序中，挤压筒温度为420-430℃，模具温度为470-480℃，保温4-6h；铝棒温度为480-490℃，挤压速度按出料速度为5.0-6.0m/min，出口温度控制在510-550℃之间；采用在线淬火，强风冷却方式，出淬温度≤250℃；拉伸率0.3％-0.5％。
6.根据权利要求5所述的新能源汽车悬叉臂部件挤压用合金铝型材的加工工艺，其特征在于，在所述人工时效工序中，时效温度为175℃，保温8h，出炉强风冷却。
7.根据权利要求2或6所述的新能源汽车悬叉臂部件挤压用合金铝型材的加工工艺，其特征在于，在所述在线淬火工序中，采用矩形槽状淬火池，淬火池其冷却液液面以下设有两块调直挡板，调直挡板之间设有间距，两块调直挡板固定设置在淬火池的内侧壁上。
8.根据权利要求7所述的新能源汽车悬叉臂部件挤压用合金铝型材的加工工艺，其特征在于，所述调直挡板水平设置。
9.根据权利要求7所述的新能源汽车悬叉臂部件挤压用合金铝型材的加工工艺，其特征在于，两块调直挡板之间设有夹角且位于下方的调直挡板水平设置；上调直挡板的下表面转动设有调直压辊，下调直挡板的上表面转动设有调直压辊，两块调直挡板之间设有间距且两块调直挡板之间的间距沿进料方向逐渐减小。
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