1.本发明涉及铝合金板冲压件技术领域，具体涉及一种高强度铝合金板的冲压成型工艺。
背景技术：2.为了满足汽车轻量化的发展要求，越来越多的轻量化材料被应用到汽车上，而铝合金板具有密度小、质量轻、易加工成型、耐腐蚀、时效硬化等特点而成为各大汽车厂用来替代钢板减轻车重的首选。由于铝合金板与钢板材质不同，使得车身用铝合金板与钢板在力学性能上存在较大的差异，所以不能套用传统钢板的冲压成形数值模拟理论和工艺设计经验或标准对铝合金车身零件进行冲压工艺设计，并且由于铝板存在时效硬化现象，其材料参数会随着存放时间增长而发生变化，导致冲压成形后，零件质量不稳定。
3.铝合金板冲压件的工艺难点及常见缺陷：(1)、成型性差：铝合金由于其面心立方的晶体结构，其塑性变形能力与钢材相差较大，所以不能直接套用钢材冲压成形工艺；(2)、起皱倾向严重：与钢板相比，铝合金板的起皱与开裂之间的窗口较窄，起皱倾向严重；(3)、回弹量大，零件精度控制困难，铝合金板的弹性模量仅为钢板的三分之一，零件更容易回弹；(4)、包边性差，易开裂和产生“橘皮”缺陷；(5)、板材表面氧化层粘性强，影响模具使用寿命。铝合金板表面氧化层在板料拉延过程中与模具表面摩擦较大，易剥落并粘在模具表面造成模具损伤；(6)、修边后毛刺较大并碎屑堆积严重，零件表面受到影响且模具维护成本增加毛刺。
4.因此，如何解决上述铝合金板在汽车车身上应用出现的问题，对于实现汽车轻量化具有重大意义。
技术实现要素：5.针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高强度铝合金板的冲压成型工艺，以解决上述至少一种技术问题。
6.本发明的技术方案是：一种高强度铝合金板的冲压成型工艺，用于加工工件，所述工件为三面带有翻边的长方形板，长方形板的四角上分别设置有第一通孔，长方形板的中部设置有长方形的沉台，沉台的底面与长方形板之间的夹角为锐角，沉台的底面设置有三个第二通孔，三个第二通孔内分别设置有螺栓，螺栓上远离头部的一端为三段阶梯轴，三段阶梯轴依次为压接段、光轴段、螺纹段，压接段为大端，螺纹段为小端，压接段连接螺栓的头部，螺栓的头部位于沉台内，冲压成型工艺包括以下步骤：步骤s1：熔铸铝合金并制成铝合金铝棒；
步骤s2：铝合金铝棒挤压成6111铝合金板；步骤s3：铝合金板进行固溶处理；步骤s4：将固溶后t4状态的铝合金铝板冲压成型：冲压成型包括以下步骤：
①
拉延；
②
修边冲孔；
③
翻边整形；
④
第一通孔冲孔；
⑤
第二通孔冲孔；步骤s5：工件进行人工时效热处理强化到t6状态；步骤s6：螺栓与工件过盈配合：螺栓的螺纹段分别穿过对应的第二通孔，采用200t的冲床将螺栓冲压在第二通孔内，使螺栓的压接段与工件过盈配合，螺栓的头部与沉台的底面接触。
7.本发明采用6111挤压铝板固溶后在t4状态进行冲压成型工艺，与常规应用于冲压的冷轧铝板相比，大幅提高了铝合金板材成形性能，避免了时效硬化对铝板成形性能的影响，成型后再进行人工时效热处理强化到t6状态，能够得到需要的高强度性能的零部件，铝板的性能达到抗拉强度rm≥330mpa，屈服强度rp0.2≥280mpa，延伸率a
50
≥14％；通过以上步骤能够得到高强度低成本的冲压铝合金零部件，能将挤压铝板代替轧制铝板而降低成本，可广泛应用于汽车零部件上。
附图说明
8.图1为本发明的一种高强度铝合金板的冲压成型图。
9.图2为本发明的完成冲压螺栓后的正面图。
10.图3为本发明的完成冲压螺栓后的背面图。
11.图4为本发明实施例二的具有溶解度变化的典型的二元相图示意图。
具体实施方式
12.下面结合附图对本发明做进一步的说明。
13.参阅图1-4，本说明书所附图式所绘示的结构、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，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，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。
14.实施例一、一种高强度铝合金板的工件，参考图1-3，所述工件为三面带有翻边的长方形板，长方形板的四角上分别设置有第一通孔，长方形板的中部设置有长方形的沉台，沉台的底面与长方形板之间的夹角为锐角，沉台的底面设置有三个第二通孔，三个第二通孔内分别设置有螺栓，螺栓上远离头部的一端为三段阶梯轴，三段阶梯轴依次为压接段、光轴段、螺纹段，压接段为大端，螺纹段为小端，压接段连接螺栓的头部，螺栓的头部位于沉台内。
15.实施例二、在实施例一的基础上，一种高强度铝合金板的冲压成型工艺，包括以下步骤：
步骤s1：熔铸铝合金并制成铝合金铝棒；步骤s2：铝合金铝棒挤压成6111铝合金板，所述铝合金铝棒挤压工艺参数为：铝棒温度为410～430℃，挤压速度为2.8～3.2mm/s，出口温度500～520℃，水冷；步骤s3：铝合金板进行固溶处理，固溶处理(solution treatment)是指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。一般属预备热处理，其作用是为随后的加工或热处理准备最佳条件。固溶处理是为了溶解基体内碳化物、γ相等以得到均匀的过饱和固溶体，便于时效时重新析出颗粒细小、分布均匀的碳化物和γ等强化相，同时消除由于冷热加工产生的应力，使合金发生再结晶。其次，固溶处理是为了获得适宜的晶粒度，以保证合金高温抗蠕变性能；对于大多数有色金属合金而言，固溶处理的目的是获得过饱和固溶体，为随后的时效处理作组织准备。参考图4，n点成分的c1合金的室温平衡组织为α+β两相，α为基体固溶体，β为第二相。将c1合金加热至tq并保温足够时间后，β相将溶解于基体而得到单相α固溶体。如果合金从tq温度快速冷却至室温，由于合金元素原子的扩散和重新分配来不及进行，β相不可能形核和长大，α相中就不可能析出β相，这时合金的室温组织为n点成分的α单相过饱和固溶体(室温下α相的平衡成分为b点成分)。这种过饱和固溶体在热力学上是亚稳定的，在适当的温度下，过饱和固溶体会发生脱溶析出，从而使合金强化。固溶处理后的组织不一定都是单相过饱和固溶体。如图中的c2合金，在低于共晶温度的任何温度下都含有β相。加热至tq时合金c2的组织为m点成分的α相和β相。若自tq淬火，其室温组织除过饱和的α相外还有部分β相；步骤s4：将固溶后t4状态的铝合金铝板冲压成型：将固溶后t4状态的铝合金铝板在4小时内完成冲压工序，冲压成型包括以下步骤：
①
拉延(dr)，采用400t液压机对铝合金板进行外形拉延；
②
修边冲孔(tr+pi)，采用200t冲床修边和初步冲孔；
③
翻边整形(fl+rst)，采用400t油压机对铝合金板的三条边进行翻边和整体轮廓整型，其中三条边的翻边方向与沉台底面所在的方向一致，未翻边的第四条边与长方形的沉台短边平行；
④
第一通孔冲孔(pi)，采用200t冲床冲工件主平面四个角上的第一通孔；
⑤
第二通孔冲孔(pi)，采用200t的冲床冲沉台底面上的第二通孔，三个第二通孔分别分布在等腰三角形的三个顶点；步骤s5：工件进行人工时效热处理强化到t6状态；步骤s6：螺栓与工件过盈配合：螺栓的螺纹段分别穿过对应的第二通孔，采用200t的冲床将螺栓冲压在第二通孔内，使螺栓的压接段与工件过盈配合，螺栓的头部与沉台的底面接触。本发明采用6111挤压铝板固溶后在t4状态进行冲压成型工艺，与常规应用于冲压的冷轧铝板相比，大幅提高了铝合金板材成形性能，避免了时效硬化对铝板成形性能的影响，成型后再进行人工时效热处理强化到t6状态，能够得到需要的高强度性能的零部件，铝板的性能达到抗拉强度rm≥330mpa，屈服强度rp0.2≥280mpa，延伸率a
50
≥14％；通过以上步骤能够得到高强度低成本的冲压铝合金零部件，能将挤压铝板代替轧制铝板而降低成本，可广泛应用于汽车零部件上。
16.实施例三、在实施例二的基础上，在步骤s1中，在30t铝熔炼炉中添加铝锭、镁锭、铝硅中间合金及锰剂、铬剂、铝-50铜中间合金；熔炼得到的铝液包括以下质量百分含量的成分：0.762％si，0.127％fe，0.095％cu，0.582％mg，0.464％mn，0.013％zn，0.021％ti，0.081％cr，余量为al。
17.实施例四、在实施例二的基础上，在步骤s2中，所述铝合金铝棒挤压工艺参数为：铝棒温度为420℃，挤压速度为3mm/s，出口温度520℃。
18.实施例五、在实施例二的基础上，在步骤s3中，所述铝合金板进行固溶处理的参数：固溶温度为490
±
5℃，固溶时间为30分钟，快速水冷。本发明对挤压出来的铝合金板进行固溶处理，避免了铝合金时效硬化对铝板成形性能的影响。
19.实施例六、在实施例二的基础上，在步骤s5中，所述工件进行人工时效热处理强化到t6状态，时效温度为180
±
5℃，保温6小时。本发明采用出炉后自然冷却得到t6状态工件，避免了t6状态冲压时的开裂现象，冲压铝合金工件的抗拉强度rm≥330mpa，屈服强度rp0.2≥280mpa，延伸率a
50
≥14％。
20.以上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。
技术特征：1.一种高强度铝合金板的冲压成型工艺，用于加工工件，其特征在于：所述工件为三面带有翻边的长方形板，长方形板的四角上分别设置有第一通孔，长方形板的中部设置有长方形的沉台，沉台的底面与长方形板之间的夹角为锐角，沉台的底面设置有三个第二通孔，三个第二通孔内分别设置有螺栓，螺栓上远离头部的一端为三段阶梯轴，三段阶梯轴依次为压接段、光轴段、螺纹段，压接段为大端，螺纹段为小端，压接段连接螺栓的头部，螺栓的头部位于沉台内，冲压成型工艺包括以下步骤：步骤s1：熔铸铝合金并制成铝合金铝棒；步骤s2：铝合金铝棒挤压成铝合金板；步骤s3：铝合金板进行固溶处理；步骤s4：将固溶后t4状态的铝合金铝板冲压成型：冲压成型包括以下步骤：
①
拉延；
②
修边冲孔；
③
翻边整形；
④
第一通孔冲孔；
⑤
第二通孔冲孔；步骤s5：工件进行人工时效热处理强化到t6状态；步骤s6：螺栓与工件过盈配合：螺栓的螺纹段分别穿过对应的第二通孔，采用200t的冲床将螺栓冲压在第二通孔内，使螺栓的压接段与工件过盈配合，螺栓的头部与沉台的底面接触。2.根据权利要求1所述的一种高强度铝合金板的冲压成型工艺，其特征在于：在步骤s1中，所述熔铸铝合金的铝液包括以下质量百分含量的成分：0.762％si，0.127％fe，0.095％cu，0.582％mg，0.464％mn，0.013％zn，0.021％ti，0.081％cr，余量为al。3.根据权利要求1所述的一种高强度铝合金板的冲压成型工艺，其特征在于：在步骤s2中，所述铝合金铝棒挤压工艺参数为：铝棒温度为410～430℃，挤压速度为2.8～3.2mm/s，出口温度500～520℃，水冷。4.根据权利要求1所述的一种高强度铝合金板的冲压成型工艺，其特征在于：在步骤s3中，所述铝合金板进行固溶处理的参数：固溶温度为490
±
5℃，固溶时间为30分钟，快速水冷。5.根据权利要求1所述的一种高强度铝合金板的冲压成型工艺，其特征在于：在步骤s4中，将固溶后t4状态的铝合金铝板在4小时内完成冲压工序；冲压成型的拉延为采用400t液压机对铝合金板进行外形拉延。6.根据权利要求5所述的一种高强度铝合金板的冲压成型工艺，其特征在于：所述冲压成型的修边冲孔为采用200t冲床修边和初步冲孔。7.根据权利要求6所述的一种高强度铝合金板的冲压成型工艺，其特征在于：所述冲压成型的翻边整形为采用400t油压机对铝合金板的三条边进行翻边和整体轮廓整型，其中三条边的翻边方向与沉台底面所在的方向一致，未翻边的第四条边与长方形的沉台短边平行。8.根据权利要求7所述的一种高强度铝合金板的冲压成型工艺，其特征在于：所述冲压成型的第一通孔冲孔为采用200t冲床冲工件主平面四个角上的第一通孔。9.根据权利要求8所述的一种高强度铝合金板的冲压成型工艺，其特征在于：所述冲压成型的第二通孔冲孔为采用200t的冲床冲沉台底面上的第二通孔，三个第二通孔分别分布在等腰三角形的三个顶点。
10.根据权利要求1所述的一种高强度铝合金板的冲压成型工艺，其特征在于：在步骤s5中，所述工件进行人工时效热处理强化到t6状态，时效温度为180
±
5℃，保温6小时。
技术总结本发明提供一种高强度铝合金板的冲压成型工艺，包括以下步骤，S1：熔铸铝合金并制成铝合金铝棒；S2：铝合金铝棒挤压成6111铝合金板；S3：铝合金板进行固溶处理；S4：将固溶后T4状态的铝合金铝板冲压成型，包括
技术研发人员：罗世兵 王立忠 糜罕峰 万新亮 倪清元 李栋 田根顺 蔡翱
受保护的技术使用者：上海友升铝业股份有限公司
技术研发日：2022.06.14
技术公布日：2022/11/1
