CN115029592A - 一种用于汽车结构件的5052-h32铝合金板材生产方法 - Google Patents
一种用于汽车结构件的5052-h32铝合金板材生产方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于汽车结构件的5052‑H32铝合金板材生产方法，属于汽车结构件用铝合金材料制备技术领域。包括以下步骤：提供气垫炉连续生产线，所述气垫炉连续生产线沿物料运输方向依次包括清洗单元、气垫炉、矫直机；a.熔铸：将5052铝合金的原料进行熔炼铸造，获得铝合金铸锭；b.均匀化：将铝合金铸锭进行锯切铣面，并进行均匀化热处理；c.热轧：将均匀化热处理后的铝合金铸锭进行热轧，获得铝合金板材；d.冷轧：将热轧的铝合金板材进行冷轧；e.清洗：将冷轧后的铝合金板材送入清洗单元中进行清洗；f.退火：将清洗后的铝合金板材，送入气垫炉中进行热处理；g.拉弯矫直：将热处理后的铝合金板材在矫直机中进行拉弯矫直处理，获得5052‑H32铝合金板材。
Description
技术领域
本发明属于汽车结构件用铝合金材料制备技术领域，涉及一种用于汽车结构件的5052-H32铝合金板材生产方法。
背景技术
当今世界汽车工业极其重视环境保护，新能源汽车发展日新月异，在此大环境下减轻汽车自重进而减少废气排放、降低能耗是各大汽车厂商非常重要的措施，推广铝合金在汽车上的使用是非常有效的手段。目前汽车厂商已将6系铝合金用于汽车外板领域，5系用于汽车内板领域。
5052-H32态铝合金因具有良好的耐腐蚀性、中等强度、易加工、良好的焊接性能以及成本低等特点，广泛的应用于石油化工、建筑、电子电器、及交通运输领域，具有非常好的潜能用于汽车结构件方向。但是目前对于该合金的开发主要集中在优化生产流程及方法窗口方面，例如在热轧直接下线的短流生产方法，以达到节约成本目的，适用厚度大于等于2mm的表面要求不高的产品或者在冷轧工序后通过优化常规箱式退火方法，以开发满足性能指标的材料又或者进行两次稳定化退火方法，以提升表面质量，但是又导致生产流程整体较长。
5052铝合金为不可热处理强化铝合金，主要通过冷变形达到形变强化效果，一般可以通过再结晶退火或者稳定化退火降低强度，提高塑性及延伸率，以便后续的使用，5052铝合金的热处理开发主要采用箱式炉进行，生产时具有以下特点：1)热轧后的工艺路径为：冷轧→清洗→箱式炉退火→拉弯矫直，生产工序多，成品率低，箱退后表面质量一般，生产周期长； 2)热处理温度窗口较窄，不同热轧终轧温度和冷轧变形率的材料的退火温度不同，热处理退火难度较大，稳定性较差；3)卷材在箱式炉内退火时由于卷内外部受热时长短不同，温度也有一定的差异，故导致铝合金板材的性能均匀性不一致，一般外圈性能偏低，内圈性能偏高。严重影响材料使用的稳定性。
然而用于生产汽车结构件的铝板通常要求铝合金板材的性能均匀一致，各项异性低，表面质量好，目前无相关技术对具有相应性能的5052-H32合金进行生产开发。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于汽车结构件的5052-H32铝合金板材生产方法，以填补用于汽车结构件的5052-H32铝合金的研究空白，综合考虑汽车结构件的性能、表面要求以及气垫炉连续退火生产线的特点，针对5052-H32铝合金生产路径进行重新设计，开发了一种新的用于汽车结构件的5052-H32铝合金板材生产方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于汽车结构件的5052-H32铝合金板材生产方法，包括以下步骤：
提供气垫炉连续生产线，所述气垫炉连续生产线沿物料运输方向依次包括清洗单元、气垫炉、矫直机；
a.熔铸：将5052铝合金的原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金并进行铸造，获得铝合金铸锭；
b.均匀化：将铝合金铸锭进行锯切铣面，并置于均质炉中进行均匀化热处理；
c.热轧：将均匀化热处理后的铝合金铸锭出炉进行热轧，获得厚度为2.5～8mm的铝合金板材，终轧温度为335～355℃；
d.冷轧：将热轧后的铝合金板冷轧至厚度为1.0～3.0mm的铝合金板材；
e.清洗：将冷轧后的铝合金板材送入气垫炉连续生产线的清洗单元中进行清洗；
f.退火：将清洗后的铝合金板材，送入所述气垫炉连续生产线的气垫炉中进行热处理；
g.拉弯矫直：将热处理后的铝合金板材在所述气垫炉连续生产线的矫直机中进行拉弯矫直处理，获得5052-H32铝合金板材。
在本公开的一些实施例中，步骤a中所述5052铝合金的合金化学成分组成为：Si：≤ 0.25％、Cu：≤0.10％、Mg：2.2～2.8％、Zn：≤0.10％、Mn：≤0.10％、Cr：0.15～0.35％、Fe：≤0.40％，单个杂质:≤0.05；合计:≤0.15，余量为Al。
在本公开的一些实施例中，步骤a中所述原料中工艺废料占60～80％。
在本公开的一些实施例中，步骤b中均匀化热处理温度为480±10℃，保温时间为6h。
在本公开的一些实施例中，步骤c中所述热轧包括粗轧和精轧，其中粗轧后的中间坯厚度42～44mm。
在本公开的一些实施例中，步骤c中，对粗轧后的中间坯进行四连轧精轧，以获得厚度为2.5～8mm热轧卷。
在本公开的一些实施例中，步骤d中所述冷轧过程中冷轧变形率为25～65％。
在本公开的一些实施例中，步骤f中，所述热处理中气垫炉的炉气温度为323～327℃，生产速度为25～35m/min，并在铝合金板材离开气垫炉后，将其风冷至10～30℃。
在本公开的一些实施例中，步骤g中所述拉弯矫直处理的延伸率为0.5～0.8％。
本发明的有益效果在于：
1、本发明通过优化热轧工序后的生产工序，采用气垫炉连续生产线对铝合金板材的清洗、退火以及拉弯矫直进行同一生产线的连续处理，并对相关工艺参数进行改进，获得了一种性能完全满足GB/T3880、ASTMB209以及EN485标准，冲压性能良好的5052-H32铝合金，适用于汽车结构件的应用领域，并且极大的缩短生产周期，提高生产效率；与普通生产流程比减少了各工序甩头尾废料，提升成品率，同时对其他牌号铝合金的热处理工艺开发具有一定的指导作用。
2、本发明通过调整铸造原料的工艺废料比，采用60～80％的工艺废料进行配料，获得了一种节能环保，成品率高的5052-H32铝合金，增加工艺废料的利用率，减少废料金属停滞性，节约了生产成本。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
一种用于汽车结构件的5052-H32铝合金板材生产方法，包括以下步骤：
a.熔铸：将制备5052铝合金的原料按照重量百分比配制，工艺废料为60～80％，合金化学成分满足GB/T3190的要求，将配制好的5052铝合金的原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金，经精炼、扒渣、双级板过滤后进行扁锭半连续铸造，获得铝合金梯形铸锭。
b.均匀化：将铝合金铸锭进行锯切铣面，将铝合金铸锭锯铣后，置于均质炉中进行均匀化热处理，先铝合金铸锭先升温到480±10℃，然后保温4～10h；
c.热轧：将均匀化后的铝合金铸锭出炉进行热轧，其中粗轧后中间坯厚度42～44mm，对粗轧后中间坯进行四连轧精轧获得2.5～8mm的铝合金板材，并形成热轧卷，终轧温度为 330～350℃；
d.冷轧：将热轧后的铝合金板冷轧至铝合金板材的成品厚度，厚度为1.0～3.0mm，冷轧变形率为25～65％，并形成冷轧卷；
e.清洗：将冷轧卷开卷，并在气垫炉连续生产线的清洗单元进行清洗；
f.退火：将清洗后的铝合金板材，送入在所述气垫炉连续生产线的气垫炉中进行热处理，所述气垫炉中的炉气温度为323～327℃，生产速度为25～35m/min，所述铝合金板材离开所述气垫炉后，将铝合金板材风冷至10～30℃；
g.拉弯矫直：将热处理后的铝合金板材在所述气垫炉连续生产线的矫直机中进行拉弯矫直处理，延伸率为0.5～0.8％，获得5052-H32铝合金板材。
实施例1
a.熔铸：将制备5052铝合金的原料按照重量百分比配制，工艺废料为80％，合金化学成分组成为：Si：0.25％、Cu：0.10％、Mg：2.5％、Zn：0.10％、Mn：0.10％、Cr：0.25％、 Fe：0.40％，单个杂质:≤0.05；合计:≤0.15，余量为Al，将配制好的5052铝合金的原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金，经精炼、扒渣、双级板过滤后进行扁锭半连续铸造，获得铝合金梯形铸锭。
b.均匀化：将铝合金铸锭进行锯切铣面，将铝合金铸锭锯铣后，置于均质炉中进行均匀化热处理，先铝合金铸锭先升温到480±10℃下，然后保温6h；
c.热轧：将均匀化后的铝合金铸锭出炉进行热轧，其中粗轧后中间坯厚度42mm，对粗轧后中间坯进行四连轧精轧获得4.5mm的热轧卷，终轧温度为340℃；
d.冷轧：将热轧后的铝合金板冷轧至铝合金板材的成品厚度，厚度为2.0mm，冷轧变形率为56％；
e.清洗：将冷轧后铝合金板材在气垫炉连续生产线的清洗单元进行清洗；
f.退火：将清洗后的铝合金板材，送入在所述气垫炉连续生产线的气垫炉中进行热处理，所述气垫炉中的炉气温度为325℃，生产速度为33m/min，所述铝合金板材离开所述气垫炉后，将铝合金板材风冷至20℃；
g.拉弯矫直：将热处理后的铝合金板材在所述气垫炉连续生产线的矫直机中进行拉弯矫直处理，延伸率为0.6％，获得5052-H32铝合金板材。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中：
c.热轧：将均匀化后的铝合金铸锭出炉进行热轧，其中粗轧后中间坯厚度42mm，对粗轧后中间坯进行四连轧精轧获得2.8mm的热轧卷，终轧温度为340℃；
d.冷轧：将热轧后的铝合金板冷轧至铝合金板材的成品厚度，厚度为2.0mm，冷轧变形率为29％。
由于目前安装气垫炉连续生产线设备的企业并不多，且主要应用于生产汽车板，航空板等高精及附加值高的铝板带，5052等普通铝合金的热处理开发主要采用箱式炉进行，为拓宽 5052合金在汽车领域的应用，提升材料附加值，本发明结合气垫炉连续生产线的优点制定合理的退火工艺，对热处理温度及生产速度进行限定，开发出质量及性能优良的5052-H32态铝合金板材生产方法，主要体现在：
1)热轧后的工艺路径为：冷轧→气垫炉连续生产线(气垫炉连续生产线含清洗、退火以及拉弯矫直工艺流程)，缩短生产流程，极大的缩短生产周期，提高生产效率，与普通生产流程相比减少了各工序甩头尾废料，提升了成品率。
2)铝合金板材在气垫炉内为单层连续退火，并且气垫炉温度控制精度高，使得材料性能均匀性好，避免了箱式退火产生的表面粘伤，油斑等缺陷，使得5052-H32态铝合金板材具有良好的表面质量。
3)采用60～80％的工艺废料进行配料，增加废料的利用率，减少废料金属停滞性，节约成本，减少碳排放，节能环保。
4)气垫炉退火温度较高，高温快速退火能降低冷轧变形率对性能稳定性的影响，且能够调整材料的内部织构能，将冷轧变形的纤维织构部分转变为再结晶织构，减弱材料的各向异性，提升材料的成形性能，适宜用做汽车结构件。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，本对比例中：
e.清洗：将冷轧后铝合金板材在在清洗线中进行清洗；
f.退火：将清洗后的卷在箱式炉内进行退火，退火温度设定值255℃，并保温时间4h；
g.拉弯矫直：将热处理后的铝合金板材在所述气垫炉连续生产线的矫直机中进行拉弯矫直处理，延伸率为0.6％，获得5052-H32铝合金板材。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，本对比例中：
c.热轧：将均匀化后的铝合金铸锭出炉进行热轧，其中粗轧后中间坯厚度42mm，对粗轧后中间坯进行四连轧精轧获得2.8mm的热轧卷，终轧温度为340℃；
d.冷轧：将热轧后的铝合金板冷轧至铝合金板材的成品厚度，厚度为2.0mm，冷轧变形率为29％；
e.清洗：将冷轧后铝合金板材在在清洗线中进行清洗；
f.退火：将清洗后的卷在箱式炉内进行退火，退火温度设定值205℃，并保温时间4h；
g.拉弯矫直：将热处理后的铝合金板材在所述气垫炉连续生产线的矫直机中进行拉弯矫直处理，延伸率为0.6％，获得5052-H32铝合金板材。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于，本对比例中：
c.热轧：将均匀化后的铝合金铸锭出炉进行热轧，其中粗轧后中间坯厚度42mm，对粗轧后中间坯进行四连轧精轧获得2.8mm的热轧卷，终轧温度为340℃；
d.冷轧：将热轧后的铝合金板冷轧至铝合金板材的成品厚度，厚度为2.0mm，冷轧变形率为29％；
e.清洗：将冷轧后铝合金板材在在清洗线中进行清洗；
f.退火：将清洗后的卷在箱式炉内进行退火，退火温度设定值255℃，并保温时间4h；
g.拉弯矫直：将热处理后的铝合金板材在所述气垫炉连续生产线的矫直机中进行拉弯矫直处理，延伸率为0.6％，获得5052-H32铝合金板材。
对各实施例和对比例中生产的5052-H32铝合金板材进行性能测试，其结果如表1所示，实施例1-2和对比例1-2的Rm，Rp0.2，A满足GB/T3880、ASTMB209及EN485标准，对比例3满足GB/T3880、EN485标准，不满足ASTMB209标准。
在5052-H32铝合金板材达到相同的力学性能(Rm，Rp0.2，A)的情况下，通过实施例1和实施例2说明了在冷轧工艺流程中采用不同冷轧变形率，通过采用气垫炉连续生产线进行清洗、退火以及拉弯矫直，即使采用相同的热处理工艺进行退火也使得不同冷轧变形率的铝合金板材到达H32的性能，即采用气垫炉连续生产线可以减弱退火工艺对冷轧变形率的敏感性，增大了退火工艺的热处理窗口，增加退火工艺的容错性，提升生产效率，有利于生产；对比例1和对比例2说明了在冷轧工艺流程中采用不同冷轧变形率，在普通箱式炉需要采用不同的热处理工艺才能使得铝合金板材达到H32的性能，对比例1和对比例3说明了在冷轧工艺流程中采用不同冷轧变形率，在普通箱式炉需要采用相同的热处理工艺获得铝合金板材的性能有明显差异；即箱式退火工艺对冷轧变形率的较为敏感性，退火工艺的热处理窗口较小，不利于生产；而实施例与对比例进行比较，则对实施例的△r值和r平均值与现有的生产工艺所制备的5052-H32铝合金板材进行了对比，以了解本发明所提供的一种用于汽车结构件的5052-H32铝合金板材生产方法所制备的5052-H32铝合金板材的冲压成形性性能以及各向异性性能。
表1中的r值为塑性应变比，是评价材料冲压成形性的关键指标之一，r值反应材料冲压时抗失稳减薄能力，r值越高板材的冲压成形性性能则越好。△r值则代表着材料的各向异性，△r值越小说明材料的各向异性较小，发生变形时各向变形较为均匀，不易开裂。本发明中实施例中获得的5052-H32铝合金板材力学性能如表1所示，在具有较好的屈服强度、抗拉强度以及良好的延伸率的基础上，相较于对比例中的5052-H32铝合金板还具有较高的r平均值和较低的△r值，这说明采用本发明提供的5052-H32铝合金板材生产方法制备的5052-H32铝合金板材，不仅具有良好的综合强度性能，完全满足GB/T3880,ASTMB209,EN485标准，而且冲压成形性能优异，板材各处性能均匀一致，各项异性低，表面质量好，更适用于汽车结构件的生产。
表1
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种用于汽车结构件的5052-H32铝合金板材生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供气垫炉连续生产线，所述气垫炉连续生产线沿物料运输方向依次包括清洗单元、气垫炉、矫直机；
a.熔铸：将5052铝合金的原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金并进行铸造，获得铝合金铸锭；
b.均匀化：将铝合金铸锭进行锯切铣面，并置于均质炉中进行均匀化热处理；
c.热轧：将均匀化热处理后的铝合金铸锭出炉进行热轧，获得厚度为2.5～8mm的铝合金板材，终轧温度为335～355℃；
d.冷轧：将热轧后的铝合金板冷轧至厚度为1.0～3.0mm的铝合金板材；
e.清洗：将冷轧后的铝合金板材送入气垫炉连续生产线的清洗单元中进行清洗；
f.退火：将清洗后的铝合金板材，送入所述气垫炉连续生产线的气垫炉中进行热处理；
g.拉弯矫直：将热处理后的铝合金板材在所述气垫炉连续生产线的矫直机中进行拉弯矫直处理，获得5052-H32铝合金板材。
2.根据权利要求1所述的一种用于汽车结构件的5052-H32铝合金板材生产方法，其特征在于：步骤a中所述5052铝合金的合金化学成分组成为：Si：≤0.25％、Cu：≤0.10％、Mg：2.2～2.8％、Zn：≤0.10％、Mn：≤0.10％、Cr：0.15～0.35％、Fe：≤0.40％，单个杂质:≤0.05；合计:≤0.15，余量为Al。
3.根据权利要求1所述的一种用于汽车结构件的5052-H32铝合金板材生产方法，其特征在于：步骤a中所述原料中工艺废料占60～80％。
4.根据权利要求1所述的一种用于汽车结构件的5052-H32铝合金板材生产方法，其特征在于：步骤b中均匀化热处理温度为480±10℃，保温时间为6h。
5.根据权利要求1所述的一种用于汽车结构件的5052-H32铝合金板材生产方法，其特征在于：步骤c中所述热轧包括粗轧和精轧，其中粗轧后的中间坯厚度42～44mm。
6.根据权利要求5所述的一种用于汽车结构件的5052-H32铝合金板材生产方法，其特征在于：步骤c中，对粗轧后的中间坯进行四连轧精轧，以获得厚度为2.5～8mm热轧卷。
7.根据权利要求1所述的一种用于汽车结构件的5052-H32铝合金板材生产方法，其特征在于：步骤d中所述冷轧过程中冷轧变形率为25～65％。
8.根据权利要求1所述的一种用于汽车结构件的5052-H32铝合金板材生产方法，其特征在于：步骤f中，所述热处理中气垫炉的炉气温度为323～327℃，生产速度为25～35m/min，并在铝合金板材离开气垫炉后，将其风冷至10～30℃。
9.根据权利要求1所述的一种用于汽车结构件的5052-H32铝合金板材生产方法，其特征在于：步骤g中所述拉弯矫直处理的延伸率为0.5～0.8％。
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