CN109988948A - 一种汽车内板用5182-o状态铝合金板材及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车内板用5182‑O状态铝合金板材，由以下重量百分比的原料组成：Si 0.1～0.15%，Fe 0.15～0.3%，Cu≤0.03%，Mn 0.2～0.4%，Mg4.5～4.9%，Cr0.03～0.07%，Zn≤0.1%，Ti 0.015～0.04%，余量为Al。生产方法：配料；熔炼和铸造；铸锭均匀化热处理，机加工铣面；热轧；冷轧；成品连续式完全退火，退火炉内温度为420℃～480℃，铝合金带材在退火炉内的速度为10～20m/min；拉弯矫清洗、拉矫板形；飞剪切片。本发明的5182‑O状态铝合金板材性能稳定、内部组织均匀、加工塑性良好以及冲压后无橘皮纹路且强度较高。
Description
技术领域
本发明涉及到金属制造领域，具体涉及一种汽车内板用5182-O状态铝合金板材及其生产方法。
背景技术
传统的汽车用材多使用深冲钢薄板进行加工而成，近年来随着汽车轻量化技术的发展，汽车零部件的铝合金化程度正在与日俱增。以板材为例，铝合金板材在汽车上的应用主要分汽车外板和汽车内板之分。由于汽车行业越来越重视车体造型的美观大方和线条流畅，这些均需要靠冲压成形来实现，这样对材料的成形性能有极高的要求。就汽车外板和内板而言，构件的强度和刚度主要由内板来提供。传统的方法是增加内板的厚度，但这样设计会增加构件的重量，进而增加整车重量，整车重量的增加对整车的动力性能和燃油经济性有负面影响，并违背了节能环保的造车理念，因此靠增加厚度的方法并不可取。至此需要制造一种成形性良好，而且强度较高、厚度较薄的铝合金薄板材料来代替传统深冲钢板。
经过对现有技术的检索发现，汽车用铝合金内板主要是以5xxx系合金为主，如5052、5182合金等。就深冲性能和抗拉强度两项指标来看，5052铝合金远没有5182合金的好，因此对于复杂汽车深冲内板的首选铝合金材料就是5182-O状态薄板材。
5182-O状态板材是该材料在经完全退火后的一种状态，普通5182-O状态的完全退火多为传统的罩式退火，该方式退火的主要弊端是加热速度慢，晶粒均匀及细小程度有限，退火后表面质量差，尤其是在冲压时易出现橘皮缺陷，难以满足汽车覆盖件对冲压薄板的高表面、高性能、高稳定性的要求。
中国发明专利(公开号104862551A)公开了一种用于汽车内板的5系铝合金，该铝合金是的化学成分及其质量百分比为：Mg 4.0～6.0wt％、Cu 0.30～1.0wt％、Zn 1.0～3.5wt％、Mn≤0.4wt％、Fe≤0.4wt％、Si≤0.4wt％、Cr≤0.2wt％、Ti≤0.1wt％，余量为Al及不可避免的杂质。该合金是在A5182和A5023合金的基础上，通过提高合金中Cu和Zn的含量，并且引入了预时效处理，能够满足铝合金汽车板的烤漆硬化性及抗凹痕性。
发明内容
为解决传统退火方式带来的晶粒均匀及细小程度有限、退火后表面质量差、尤其是在冲压时易出现橘皮缺陷，本发明提供一种具有性能稳定、内部组织均匀、加工塑性良好以及冲压后无橘皮纹路且强度较高的适用于汽车覆盖件冲压内板用的5182-O态铝合金薄板。
本发明提供如下技术方案：
本发明提供一种汽车内板用5182-O状态铝合金板材，由以下重量百分比的原料组成：Si 0.1～0.15％，Fe 0.15～0.3％，Cu≤0.03％，Mn 0.2～0.4％，Mg4.5～4.9％，Cr0.03～0.07％，Zn≤0.1％，Ti 0.015～0.04％，余量为Al。
优选地，由以下重量百分比的原料组成：Si 0.12～0.128％，Fe 0.174～0.252％，Cu 0.013～0.015％，Mn 0.247～0.272％，Mg 4.570～4.831％，Cr 0.037～0.042％，Zn0.023～0.025％，Ti 0.024～0.031％，余量为Al。
本发明还提供一种汽车内板用5182-O状态铝合金板材的生产方法，包括以下步骤：
步骤1：按照原料组成进行配料；
步骤2：熔炼和铸造：将步骤1的原料进行熔炼及半连续铸造，得到550～630mm的铸锭；
步骤3：铸锭均匀化热处理，机加工铣面；
步骤4：热轧：将铸锭热轧至6.0～7.0mm厚度的热轧坯料，终轧温度300～340℃；
步骤5：冷轧：将热轧坯料进行冷轧至成品厚度0.7～1.5mm厚度；
步骤6：成品连续式完全退火：将冷轧得到的成品在连续式退火线中进行快速退火，连续式退火线的退火炉内温度设置在420℃～480℃之间，铝合金带材在退火炉内的速度设置在10～20m/min；
步骤7：拉弯矫清洗、拉矫板形，卷材板形平直度≤10I；
步骤8：飞剪切片，板材平直度要求≤1mm/m。
优选地，步骤2中所述熔炼铸造的具体操作为：
将混合金属在700℃～750℃进行5～8小时的熔炼，静置精炼，除气，添加晶粒细化剂Al-5Ti-1B丝，过滤，流槽测氢含量≤0.12mL/100gAL；然后在700℃～730℃条件下用半连续铸造法进行铸造，铸造速度45～55mm/min。
优选地，步骤3中所述铸锭均匀化热处理的温度为500℃～520℃，铸锭均热的保温时间为12～24小时。
优选地，步骤4中所述热轧的具体操作为：
将铸锭加热到480℃～510℃，保温3小时以上，在1+1式热轧机组进行热轧成6.0mm～7.0mm厚的热轧坯料，终轧温度为300～340℃。
优选地，步骤5中所述冷轧中，每道次的冷轧压下率为20～40％，冷轧轧制油控制折光率大于90％，40℃运动粘度值2.2～2.4mm2/s，轧制油油温控制在35℃～45℃之间，轧辊粗糙度控制到Ra0.3～0.4μm。
优选地，所述成品连续式完全退火的具体操作为：
首先将已轧制到所需厚度的卷材在连续式退火线上进行开卷，然后将此卷带头与上一卷带尾进行缝合，经清洗后铝合金带材以预设的速度10～20m/min通过连续式退火线的退火炉，退火后的带材自连续式退火线出来后经水冷，烘干，再进入17辊矫直机进行矫直，最后经缠卷而成。
本发明的有益效果：
(1)本发明在于提供了一种汽车覆盖件冲压内板用0.7～1.5mm厚度的5182-O状态铝合金薄板材。本发明优化了5182-O状态铝合金薄板材用原料的组成，使得最终的材料性能指标可满足铝合金板材中的顶级板材标准，如：材料抗拉强度达270MPa以上，屈服强度介于120～150MPa之间，断裂延伸率A50％达26％～28％，拉伸应变硬化指数n值可达0.26～0.32之间，拉伸塑性应变比r值达0.65以上，冲压后的表面均匀细腻，可满足汽车覆盖件高表面、高性能、高稳定性的要求。
(2)本发明的5182-O状态铝合金薄板经连续式退火生产线进行高温快速退火而获得。该连续式退火线由中色科技股份有限公司生产。退火炉内温度均匀，最大温差小于3℃，退火炉内加热由高温高压循环热风进行加热，退火炉内设有多处测温点，能精准的实现对铝合金带材的快速加热退火。退火炉内温度设置和带材运行速度是决定带材在炉内进行快速退火的主要因素，退火炉内温度设置在420～480℃之间，0.7～1.5mm厚度的5182冷硬态铝带在退火炉内的速度在10～20m/min之间，5182铝合金薄板材料被快速加热而实现完全再结晶退火，并达到最软状态的力学性能。该种连续退火方式较传统罩式退火的加热速度快2.5倍以上，带材在退火炉内加热迅速且均匀，能够得到细小而均匀的细晶粒组织，保证了带材具有较高的耐蚀性能、力学性能及良好的各项同性和成形性，且产品性能稳定，因此可以有效消除冲压时出现的橘皮缺陷和减小冲压起皱的可能性。
(3)本发明整个热处理过程可连续进行，处理时间短，生产效率高，自动化程度高。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限定本发明的保护范围。若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例中使用的连续式退火线由中色科技股份有限公司生产，从开卷侧开始依次为开卷机→五辊粗矫→液压剪→缝合机→清洗装置→烘干装置→连续式退火炉→淬冷装置→烘干→矫直机→切边机→加纸装置→卷取机。其中连续式退火炉长度为32m，开卷机的电机功率为75KW，矫直机为17辊，直径100mm，卷取机的电机功率为75KW，续式退火炉采用天然气加热，加热速度极快，炉温稳定，温度均匀，最大温差小于3℃，炉内加热由高温高压循环热风进行加热，炉内设有多处测温点，能精准的实现对铝合金带材的加热。
实施例1
一种汽车内板用5182-O状态铝合金板材的生产方法，包括以下步骤：
步骤1：配料：
按如下重量百分比的原料进行配料：Si 0.128％，Fe 0.174％，Cu 0.013％，Mn0.247％，Mg 4.570％，Cr 0.037％，Zn 0.025％，Ti 0.024％，余量为Al。
步骤2：熔炼和铸造：
将混合金属在700℃～750℃进行5～8小时的熔炼，按常规进行静置精炼，除
气，添加晶粒细化剂Al-5Ti-1B丝，过滤，流槽测氢含量≤0.12mL/100gAL；然后在700℃～730℃条件下用半连续铸造法进行铸造，铸造速度45～55mm/min，铸锭尺寸按产品实际宽度而定。
步骤3：均匀化热处理：
将铸锭在500℃～520℃进行保温时间为12～14小时的均匀化热处理，待冷却后进行机加工，切头、切尾铣面。
步骤4：热轧：
将铸锭加热到480℃～510℃，保温3小时以上，在1+1式热轧机组进行热轧成6.0mm～7.0mm厚的热轧坯料，终轧温度300℃～340℃。
步骤5：冷轧：
将热轧坯料进行冷轧至0.7～1.5mm成品厚度，每道次的冷轧压下率为20～40％，冷轧轧制油控制折光率大于90％，40℃运动粘度值2.2～2.4mm2/s，轧制油油温控制在35℃～45℃之间。轧辊粗糙度控制到Ra0.3～0.4μm。铝卷表面不允许有明显划伤，擦伤，印痕等有手感的表面缺陷，不允许有亮条，色差且用钢带必须打紧，防止松层。
步骤6：成品连续式完全退火：
将已轧制到成品厚度的在制品薄板在1850mm连续式退火线上进行退火。
本发明的核心是生产0.7～1.5mm厚的5182-O状态的汽车冲压板，其连续式退火方式的参数设置是整个产品的关键控制点，对产品表面及性能起决定性作用。
首先将已轧制到所需厚度的卷材在连续式退火线上进行开卷，然后将此卷带头与上一卷带尾进行缝合，经清洗后铝合金带材以预设的速度10～20m/min通过连续式退火线，连续式退火线的退火炉内温度设定在420℃～480℃之间。
退火后的带材自连续式退火线出来后经适当的水冷，烘干，再进入17辊矫直机进行矫直，这样使5182铝合金薄板带材获得较好的平直度。最后，经缠卷而成。
步骤7：拉弯矫清洗、拉板形：卷材板形平直度≤10I。
步骤8：飞剪切片：板材平直度要求≤1mm/m。
实施例2
一种汽车内板用5182-O状态铝合金板材的生产方法，包括以下步骤：
步骤1：配料：
按如下重量百分比的原料进行配料：Si 0.120％，Fe 0.205％，Cu 0.015％，Mn0.252％，Mg 4.623％，Cr 0.038％，Zn 0.023％，Ti 0.027％，余量为Al。
步骤2：熔炼和铸造：
将混合金属在700℃～750℃进行5～8小时的熔炼，按常规进行静置精炼，除气，添加晶粒细化剂Al-5Ti-1B丝，过滤，流槽测氢含量≤0.12mL/100gAL；然后在700℃～730℃条件下用半连续铸造法进行铸造，铸造速度45～55mm/min，铸锭尺寸按产品实际宽度而定。
步骤3：均匀化热处理：
将铸锭在500℃～520℃进行保温时间为12～14小时的均匀化热处理，待冷却后进行机加工，切头、切尾铣面。
步骤4：热轧：
将铸锭加热到480℃～510℃，保温3小时以上，在1+1式热轧机组进行热轧成6.0mm～7.0mm厚的热轧坯料，终轧温度300℃～340℃。
步骤5：冷轧：
将热轧坯料进行冷轧至0.7～1.5mm成品厚度，每道次的冷轧压下率为20～40％，冷轧轧制油控制折光率大于90％，40℃运动粘度值2.2～2.4mm2/s，轧制油油温控制在35℃～45℃之间。轧辊粗糙度控制到Ra0.3～0.4μm。铝卷表面不允许有明显划伤，擦伤，印痕等有手感的表面缺陷，不允许有亮条，色差且用钢带必须打紧，防止松层。
步骤6：成品连续式完全退火：
将已轧制到成品厚度的在制品薄板在1850mm连续式退火线上进行退火。
首先将已轧制到所需厚度的卷材在连续式退火线上进行开卷，然后将此卷带头与上一卷带尾进行缝合，经清洗后铝合金带材以预设的速度10～20m/min通过连续式退火线，连续式退火线的的退火炉内温度设定在420℃～480℃之间。
退火后的带材自连续式退火线出来后经适当的水冷，烘干，再进入17辊矫直机进行矫直，这样使5182铝合金薄板带材获得较好的平直度。最后，经缠卷而成。
步骤7：拉弯矫清洗、拉板形：卷材板形平直度≤10I。
步骤8：飞剪切片：板材平直度要求≤1mm/m。
实施例3
按如下重量百分比的原料进行配料：Si 0.142％，Fe 0.252％，Cu 0.015％，Mn0.272％，Mg 4.831％，Cr 0.042％，Zn 0.024％，Ti 0.031％，余量为Al。
步骤2：熔炼和铸造：
将混合金属在700℃～750℃进行5～8小时的熔炼，按常规进行静置精炼，除
气，添加晶粒细化剂Al-5Ti-1B丝，过滤，流槽测氢含量≤0.12mL/100gAL；然后在700℃～730℃条件下用半连续铸造法进行铸造，铸造速度45～55mm/min，铸锭尺寸按产品实际宽度而定。
步骤3：均匀化热处理：
将铸锭在500℃～520℃进行保温时间为12～14小时的均匀化热处理，待冷却后进行机加工，切头、切尾铣面。
步骤4：热轧：
将铸锭加热到480℃～510℃，保温3小时以上，在1+1式热轧机组进行热轧成6.0mm～7.0mm厚的热轧坯料，终轧温度300℃～340℃。
步骤5：冷轧：
将热轧坯料进行冷轧至0.7～1.5mm成品厚度，每道次的冷轧压下率为20～40％，冷轧轧制油控制折光率大于90％，40℃运动粘度值2.2～2.4mm2/s，轧制油油温控制在35℃～45℃之间。轧辊粗糙度控制到Ra0.3～0.4μm。铝卷表面不允许有明显划伤，擦伤，印痕等有手感的表面缺陷，不允许有亮条，色差且用钢带必须打紧，防止松层。
步骤6：成品连续式完全退火：
将已轧制到成品厚度的在制品薄板在1850mm连续式退火线上进行退火。
首先将已轧制到所需厚度的卷材在连续式退火线上进行开卷，然后将此卷带头与上一卷带尾进行缝合，经清洗后铝合金带材以预设的速度10～20m/min通过连续式退火线，连续式退火线的的退火炉内温度设定在420℃～480℃之间。
退火后的带材自连续式退火线出来后经适当的水冷，烘干，再进入17辊矫直机进行矫直，这样使5182铝合金薄板带材获得较好的平直度。最后，经缠卷而成。
步骤7：拉弯矫清洗、拉板形：卷材板形平直度≤10I。
步骤8：飞剪切片：板材平直度要求≤1mm/m。
实施例1～3生产的汽车内板用5182-O状态铝合金板材的性能指标详见表1。
表1 实施例1～3生产的汽车内板用5182-O状态铝合金板材的性能指标
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，仅仅用以解释本发明，并非限制本发明实施范围，对于本技术领域的技术人员来说，当然可根据本说明书中所公开的技术内容，通过置换或改变的方式轻易做出其它的实施方式，故凡在本发明的原理上所作的变化和改进等，均应包括于本发明申请专利范围内。
Claims (8)
1.一种汽车内板用5182-O状态铝合金板材，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：Si 0.1～0.15%，Fe 0.15～0.3%，Cu ≤0.03%，Mn 0.2～0.4%，Mg4.5～4.9%，Cr0.03～0.07%，Zn≤0.1%，Ti 0.015～0.04%，余量为Al。
2.根据权利要求1所述的一种汽车内板用5182-O状态铝合金板材，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：Si 0.12～0.128%，Fe 0.174～0.252%，Cu 0.013～0.015%，Mn0.247～0.272%，Mg 4.570～4.831%，Cr 0.037～0.042%，Zn 0.023～0.025%，Ti 0.024～0.031%，余量为Al。
3.权利要求1所述的一种汽车内板用5182-O状态铝合金板材的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：按照权利要求1所述原料组成进行配料；
步骤2：熔炼和铸造：将步骤1的原料进行熔炼及半连续铸造，得到550～630mm的铸锭；
步骤3：铸锭均匀化热处理，机加工铣面；
步骤4：热轧：将铸锭热轧至6.0～7.0mm厚度的热轧坯料；
步骤5：冷轧：将热轧坯料进行冷轧至成品厚度0.7～1.5mm厚度；
步骤6：成品连续式完全退火：将冷轧得到的成品在连续式退火线中进行快速退火，连续式退火线的退火炉内温度设置在420℃～480℃之间，铝合金带材在退火炉内的速度为10～20m/min；
步骤7：拉弯矫清洗、拉矫板形，卷材板形平直度≤10I；
步骤8：飞剪切片，板材平直度要求≤1mm/m。
4.根据权利要求3所述的一种汽车内板用5182-O状态铝合金板材的生产方法，其特征在于，步骤2中所述熔炼铸造的具体操作为：
将混合金属在700℃～750℃进行5～8小时的熔炼，静置精炼，除气，添加晶粒细化剂Al-5Ti-1B丝，过滤，流槽测氢含量≤0.12mL/100gAL；然后在700℃～730℃条件下用半连续铸造法进行铸造，铸造速度45～55mm/min。
5.根据权利要求3所述的一种汽车内板用5182-O状态铝合金板材的生产方法，其特征在于，步骤3中所述铸锭均匀化热处理的温度为500℃～520℃，铸锭均热的保温时间为12～24小时。
6.根据权利要求3所述的一种汽车内板用5182-O状态铝合金板材的生产方法，其特征在于，步骤4中所述热轧的具体操作为：
将铸锭加热到480℃～510℃，保温3小时以上，在1+1式热轧机组进行热轧成6.0mm～7.0mm厚的热轧坯料，终轧温度为300～340℃。
7.根据权利要求3所述的一种汽车内板用5182-O状态铝合金板材的生产方法，其特征在于，步骤5中所述冷轧中，每道次的冷轧压下率为20～40% ，冷轧轧制油控制折光率大于90% ，40℃运动粘度值2.2～2.4mm²/s ，轧制油油温控制在35℃～45℃之间，轧辊粗糙度控制到Ra0.3～0.4μm。
8.根据权利要求3所述的一种汽车内板用5182-O状态铝合金板材的生产方法，其特征在于，所述成品连续式完全退火的具体操作为：
首先将已轧制到所需厚度的卷材在连续式退火线上进行开卷，然后将此卷带头与上一卷带尾进行缝合，经清洗后铝合金带材以预设的速度10～20m/min通过连续式退火线的退火炉，退火后的带材自连续式退火线出来后经水冷，烘干，再进入17辊矫直机进行矫直，最后经缠卷而成。
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