| 专利名称： | 汽车用铝合金保险杠的生产工艺 | ||
| 专利名称(英文)： | Production technology for aluminium alloy bumper for automobiles | ||
| 专利号： | CN201410350995.4 | 申请时间： | 20140722 |
| 公开号： | CN104071106A | 公开时间： | 20141001 |
| 申请人： | 辽宁忠旺集团有限公司 | ||
| 申请地址： | 111000 辽宁省辽阳市文圣路299号 | ||
| 发明人： | 冯小东; 王德营; 徐德升; 庞俊铭 | ||
| 分类号： | B60R19/02; C22F1/04; C22F1/043; C22F1/047; C22F1/05; C22C21/00; C22C21/02; C22C21/08 | 主分类号： | B60R19/02 |
| 代理机构： | 北京同恒源知识产权代理有限公司 11275 | 代理人： | 孙方 |
| 摘要： | 本发明公开了一种汽车用铝合金保险杠的生产工艺，包括横梁挤压成型工艺、吸能盒挤压成型工艺和盖板挤压成型工艺，各工艺均包括对原材料、模具和挤压筒进行加热，调节挤压系数和挤压速度对原材料进行挤压，对挤压成型产品进行热处理；本发明通过采用合适的铝合金材料、挤压温度、挤压系数、淬火冷却方式、矫直方式和时效方式，使生产出的汽车铝合金保险杠横梁以及盖板性能均达到：Rm≥315MPa, Rp0.2≥280MPa，延伸率≥10％，吸能盒性能达到：Rp0.2＝75～95MPa，Rm≥150MPa，延伸率≥8％；组装后形成的保险杠产品不仅具有很好的防撞性能，且在剧烈撞击时吸能效果良好，具备很好的缓冲性能；并且整个工艺生产效率以及成品率高，成本低。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention discloses production technology for an aluminium alloy bumper for automobiles. The technology comprises the horizontal beam extrusion forming process, the energy absorption box extrusion forming process, and the cover plate extrusion forming process, wherein each of the processes comprises the steps of heating raw materials, a mold and an extrusion barrel, adjusting the extrusion coefficient and extrusion speed for performing extrusion on the raw materials, as well as performing heat processing on an extrusion forming product. Through adopting appropriate aluminium alloy materials, extrusion temperature, extrusion coefficient, quenching cooling method, straightening method and aging method, the technology can produce an automobile aluminium alloy bumper horizontal beam and a cover plate both having the properties that the Rm is larger than or equal to 315 MPa, the Rp0.2 is larger than or equal to 280 MPa and the extension rate is larger than or equal to 10%, and produces an energy absorption box having the properties that the Rp0.2 ranges from 75 to 95 Mpa, the Rm is larger than or equal to 150 MPa, and the extension rate is larger than or equal to 8%; the bumper product formed after assembling is excellent in crashworthiness, good in energy absorption effect during violent impact, excellent in cushioning property, high in production efficiency and finished product rate of the whole technology, and low in cost. | ||
1.一种汽车用铝合金保险杠的生产工艺，包括横梁挤压成型工艺、吸能盒 挤压成型工艺和盖板挤压成型工艺，其特征在于： 所述横梁挤压成型工艺包括步骤： 1)将制造横梁的铝合金铸锭加热至505±10℃，将挤压模具加热至≥500 ℃,将挤压筒加热至450±10℃，所述制造横梁的铝合金铸锭按质量百分比计 包括：Mg：0.4％～0.8％，Si：0.7％～1.3％，Cu:≤0.1％，Mn：≤0.4％～0.8％， Fe：≤0.5％，Zn：≤0.2％，Ti：≤0.2，Al—余量； 2)调节挤压系数为21.7，对铝合金铸锭进行挤压，控制挤压速度为5.0 ±0.5m/min； 3)在挤压模具出口处对挤压型材进行水雾淬火处理； 4)在淬火处理后立即对型材进行拉伸矫直处理，拉伸率为0.5％～1.5％； 5)在拉伸矫直处理后的12h内对型材进行人工时效，时效制度为175℃ ·8h； 所述吸能盒挤压成型工艺包括步骤： 1)将制造吸能盒的铝合金铸锭加热至475±10℃，将挤压模具加热至495 ±10℃,将挤压筒加热至450±10℃，所述制造横梁的铝合金铸锭按质量百分 比计包括：Mg：0.45％～0.9％，Si：0.2％～0.6％，Cu:≤0.1％，Mn：≤0.1％， Fe：≤0.35％，Zn：≤0.1％，Ti：≤0.2，Al—余量； 2)调节挤压系数为38.5，对铝合金铸锭进行挤压，挤压速度控制为4.0 ±0.5m/min； 3)在挤压模具出口处对挤压型材进行风冷处理； 4)在淬火处理后立即对型材进行拉伸矫直处理，拉伸率为0.3％～0.6％； 5)在拉伸矫直处理后在室温下对型材进行自然时效，时效时间大于96h； 所述盖板挤压成型工艺包括步骤： 1)将制造盖板的铝合金铸锭加热至520±10℃，将挤压模具加热至≥520 ℃,将挤压筒加热至450±10℃，所述制造盖板的铝合金铸锭按质量百分比计 包括：Mg：0.4％～0.8％，Si：0.7％～1.3％，Cu:≤0.1％，Mn：≤0.4％～0.8％， Fe：≤0.5％，Zn：≤0.2％，Ti：≤0.2，Al—余量； 2)调节挤压系数为30.3，对铝合金铸锭进行挤压，挤压速度控制为4.2 ±0.5m/min； 3)在挤压模具出口处对挤压型材进行穿水处理，水温低于60℃； 4)在穿水处理后立即对型材进行拉伸矫直处理，拉伸率为0.5％～1.2％； 5)在拉伸矫直处理后的18小时内对型材进行人工时效处理，时效制度 为175℃·8h。
1.一种汽车用铝合金保险杠的生产工艺，包括横梁挤压成型工艺、吸能盒 挤压成型工艺和盖板挤压成型工艺，其特征在于： 所述横梁挤压成型工艺包括步骤： 1)将制造横梁的铝合金铸锭加热至505±10℃，将挤压模具加热至≥500 ℃,将挤压筒加热至450±10℃，所述制造横梁的铝合金铸锭按质量百分比计 包括：Mg：0.4％～0.8％，Si：0.7％～1.3％，Cu:≤0.1％，Mn：≤0.4％～0.8％， Fe：≤0.5％，Zn：≤0.2％，Ti：≤0.2，Al—余量； 2)调节挤压系数为21.7，对铝合金铸锭进行挤压，控制挤压速度为5.0 ±0.5m/min； 3)在挤压模具出口处对挤压型材进行水雾淬火处理； 4)在淬火处理后立即对型材进行拉伸矫直处理，拉伸率为0.5％～1.5％； 5)在拉伸矫直处理后的12h内对型材进行人工时效，时效制度为175℃ ·8h； 所述吸能盒挤压成型工艺包括步骤： 1)将制造吸能盒的铝合金铸锭加热至475±10℃，将挤压模具加热至495 ±10℃,将挤压筒加热至450±10℃，所述制造横梁的铝合金铸锭按质量百分 比计包括：Mg：0.45％～0.9％，Si：0.2％～0.6％，Cu:≤0.1％，Mn：≤0.1％， Fe：≤0.35％，Zn：≤0.1％，Ti：≤0.2，Al—余量； 2)调节挤压系数为38.5，对铝合金铸锭进行挤压，挤压速度控制为4.0 ±0.5m/min； 3)在挤压模具出口处对挤压型材进行风冷处理； 4)在淬火处理后立即对型材进行拉伸矫直处理，拉伸率为0.3％～0.6％； 5)在拉伸矫直处理后在室温下对型材进行自然时效，时效时间大于96h； 所述盖板挤压成型工艺包括步骤： 1)将制造盖板的铝合金铸锭加热至520±10℃，将挤压模具加热至≥520 ℃,将挤压筒加热至450±10℃，所述制造盖板的铝合金铸锭按质量百分比计 包括：Mg：0.4％～0.8％，Si：0.7％～1.3％，Cu:≤0.1％，Mn：≤0.4％～0.8％， Fe：≤0.5％，Zn：≤0.2％，Ti：≤0.2，Al—余量； 2)调节挤压系数为30.3，对铝合金铸锭进行挤压，挤压速度控制为4.2 ±0.5m/min； 3)在挤压模具出口处对挤压型材进行穿水处理，水温低于60℃； 4)在穿水处理后立即对型材进行拉伸矫直处理，拉伸率为0.5％～1.2％； 5)在拉伸矫直处理后的18小时内对型材进行人工时效处理，时效制度 为175℃·8h。
翻译：技术领域
本发明涉及一种汽车保险杠的生产工艺，特别涉及一种汽车用铝合金保险杠 的生产工艺。
背景技术
汽车保险杠是吸收和减缓外界冲击力、防护车身前后部的安全装置；汽车 保险杠一般包括横梁、连接在横梁两端的吸能盒和位于横梁与吸能盒外侧的盖 板，横梁上还设置有支架和牵引环，支架用以将保险杠固定在汽车车身上，牵 引环用以在汽车故障时与拖车连接。
目前，制造汽车保险杠的材料仍然以聚氨酯弹性体、ABS等材料为主，聚 氨酯弹性体、ABS等材料有效的促进了汽车轻量化的发展，但生产制造工艺繁 琐，且产品存在价格昂贵、表面不美观、性能上具有一定程度欠缺等问题，使 得氨酯弹性体、ABS等材料制成的汽车保险杠在经济性和安全性上均不能满足 消费者需求。
现在在一些高端车系上，由铝合金材料制做的汽车保险杠应用越来越多， 铝合金材料因其在缓冲外界冲击力和降低车身重量等方面性能优异，因此正成 为汽车保险杠的理想材料。但是用铝合金材料制造汽车保险杠的生产工艺目前 还不够成熟，仍然存在造价较高、生产效率较低、性能不能达到使用要求等问 题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种汽车用铝合金保险杠的生产工艺，以解 决现有铝合金保险杠生产造价较高、生产效率较低、性能达不到使用要求等问题。
本发明汽车用铝合金保险杠的生产工艺，包括横梁挤压成型工艺、吸能盒 挤压成型工艺和盖板挤压成型工艺；
所述横梁挤压成型工艺包括步骤：
1)将制造横梁的铝合金铸锭加热至505±10℃，将挤压模具加热至≥500 ℃,将挤压筒加热至450±10℃，所述制造横梁的铝合金铸锭按质量百分比计 包括：Mg：0.4％～0.8％，Si：0.7％～1.3％，Cu:≤0.1％，Mn：≤0.4％～0.8％， Fe：≤0.5％，Zn：≤0.2％，Ti：≤0.2，Al—余量；
2)调节挤压系数为21.7，对铝合金铸锭进行挤压，控制挤压速度为5.0 ±0.5m/min；
3)在挤压模具出口处对挤压型材进行水雾淬火处理；
4)在淬火处理后立即对型材进行拉伸矫直处理，拉伸率为0.5％～1.5％；
5)在拉伸矫直处理后的12h内对型材进行人工时效，时效制度为175℃ ·8h；
所述吸能盒挤压成型工艺包括步骤：
1)将制造吸能盒的铝合金铸锭加热至475±10℃，将挤压模具加热至495 ±10℃,将挤压筒加热至450±10℃，所述制造横梁的铝合金铸锭按质量百分 比计包括：Mg：0.45％～0.9％，Si：0.2％～0.6％，Cu:≤0.1％，Mn：≤0.1％， Fe：≤0.35％，Zn：≤0.1％，Ti：≤0.2，Al—余量；
2)调节挤压系数为38.5，对铝合金铸锭进行挤压，挤压速度控制为4.0 ±0.5m/min；
3)在挤压模具出口处对挤压型材进行风冷处理；
4)在淬火处理后立即对型材进行拉伸矫直处理，拉伸率为0.3％～0.6％；
5)在拉伸矫直处理后在室温下对型材进行自然时效，时效时间大于96h；
所述盖板挤压成型工艺包括步骤：
1)将制造盖板的铝合金铸锭加热至520±10℃，将挤压模具加热至≥520 ℃,将挤压筒加热至450±10℃，所述制造盖板的铝合金铸锭按质量百分比计 包括：Mg：0.4％～0.8％，Si：0.7％～1.3％，Cu:≤0.1％，Mn：≤0.4％～0.8％， Fe：≤0.5％，Zn：≤0.2％，Ti：≤0.2，Al—余量；
2)、调节挤压系数为30.3，对铝合金铸锭进行挤压，挤压速度控制为4.2 ±0.5m/min；
3)、在挤压模具出口处对挤压型材进行穿水处理，水温低于60℃；
4)在穿水处理后立即对型材进行拉伸矫直处理，拉伸率为0.5％～1.2％；
5)在拉伸矫直处理后的18小时内对型材进行人工时效处理，时效制度 为175℃·8h。
本发明的有益效果：
本发明汽车用铝合金保险杠的生产工艺，其通过采用合适的铝合金材料、挤 压温度、挤压系数、淬火冷却方式、矫直方式和时效方式，使生产出的汽车铝合 金保险杠横梁以及盖板性能均达到：Rm≥315MPa,Rp0.2≥280MPa，延伸率≥10％， 吸能盒性能达到：Rp0.2＝75～95MPa，Rm≥150MPa，延伸率≥8％；组装后形成的 保险杠产品不仅具有很好的防撞性能，且在剧烈撞击时吸能效果良好，具备很好 的缓冲性能；并且整个工艺生产效率以及成品率高，成本低。
附图说明
图1为横梁和吸能盒的立体结构示意图；
图2是汽车用铝合金保险杠端部的剖视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图所示，本实施例汽车用铝合金保险杠的生产工艺，包括横梁挤压成型 工艺、吸能盒挤压成型工艺和盖板挤压成型工艺；
所述横梁挤压成型工艺包括步骤：
1)将制造横梁1的铝合金铸锭加热至505±10℃，将挤压模具加热至≥ 500℃,将挤压筒加热至450±10℃，所述制造横梁的铝合金铸锭按质量百分 比计包括：Mg：0.4％～0.8％，Si：0.7％～1.3％，Cu:≤0.1％，Mn：≤0.4％～ 0.8％，Fe：≤0.5％，Zn：≤0.2％，Ti：≤0.2，Al—余量；
2)调节挤压系数为21.7，对铝合金铸锭进行挤压，控制挤压速度为5.0 ±0.5m/min；
3)在挤压模具出口处对挤压型材进行水雾淬火处理；
4)在淬火处理后立即对型材进行拉伸矫直处理，拉伸率为0.5％～1.5％；
5)在拉伸矫直处理后的12h内对型材进行人工时效，时效制度为175℃ ·8h；
所述吸能盒挤压成型工艺包括步骤：
1)将制造吸能盒2的铝合金铸锭加热至475±10℃，将挤压模具加热至 495±10℃,将挤压筒加热至450±10℃，所述制造横梁的铝合金铸锭按质量 百分比计包括：Mg：0.45％～0.9％，Si：0.2％～0.6％，Cu:≤0.1％，Mn：≤0.1％， Fe：≤0.35％，Zn：≤0.1％，Ti：≤0.2，Al—余量；
2)调节挤压系数为38.5，对铝合金铸锭进行挤压，挤压速度控制为4.0 ±0.5m/min；
3)在挤压模具出口处对挤压型材进行风冷处理；
4)在淬火处理后立即对型材进行拉伸矫直处理，拉伸率为0.3％～0.6％；
5)在拉伸矫直处理后在室温下对型材进行自然时效，时效时间大于96h；
所述盖板挤压成型工艺包括步骤：
1)将制造盖板3的铝合金铸锭加热至520±10℃，将挤压模具加热至≥ 520℃,将挤压筒加热至450±10℃，所述制造盖板的铝合金铸锭按质量百分 比计包括：Mg：0.4％～0.8％，Si：0.7％～1.3％，Cu:≤0.1％，Mn：≤0.4％～ 0.8％，Fe：≤0.5％，Zn：≤0.2％，Ti：≤0.2，Al—余量；
2)、调节挤压系数为30.3，对铝合金铸锭进行挤压，挤压速度控制为4.2 ±0.5m/min；
3)、在挤压模具出口处对挤压型材进行穿水处理，水温低于60℃；
4)在穿水处理后立即对型材进行拉伸矫直处理，拉伸率为0.5％～1.2％；
5)在拉伸矫直处理后的18小时内对型材进行人工时效处理，时效制度 为175℃·8h。
在本实施例中，由于横梁1和盖板3所采用的铝合金材料具有很高的淬火 敏感性，因此在挤压成型后必须对型材进行快速降温，以防止型材产生过烧现 象。本实施例中，由于横梁1的壁厚较薄，产品性能要求较高，因此采用水雾 冷却方式，可使横梁1在快速冷却过程中变形量较小，提高产品质量；而盖板 由于其盖板壁厚较厚，快速冷却过程中不易变形，因此选用穿水处理，可提高 生产效率，降低生产成本。
本实施例中，吸能盒2在挤压成型后采用风冷处理，可保证产品自然时效 后，Rm≥150MPa，并能严格控制产品的Rp0.2在75～95MPa范围内，使汽车铝 合金保险杠能达到最佳的保护效果，而选用如水雾冷却方式或穿水处理等其他 在线热处理方法难以实现将产品的Rp0.2控制在75～95MPa范围这一要求。
以下为采用本实施例汽车用铝合金保险杠的生产工艺制出的横梁1、吸能盒 2和盖板3在进行常规力学试验后所得的试验数据，其中横梁1、吸能盒2和盖 板3各选取了三个生产批次的产品进行试验。
横梁的力学试验数据表
批次 Rm(MPa) Rp0.2(MPa) 延伸率(％) 结果判定 1 335 290 12 合格 2 360 285 14 合格 3 325 288 14 合格
盖板的力学试验数据表
批次 Rm(MPa) Rp0.2(MPa) 延伸率(％) 结果判定 1 340 289 11 合格 2 326 290 16 合格 3 332 292 12 合格
吸能盒的力学试验数据表
批次 Rm(MPa) Rp0.2(MPa) 延伸率(％) 结果判定 1 160 86 24 合格 2 159 85 25 合格 3 156 88 22.5 合格
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，而不脱离本发明技术方案的 宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
