一种5系汽车覆盖件材料冲压吕德斯带的控制方法

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，尤其涉及一种5系汽车覆盖件材料冲压吕德斯带的控制方法。

背景技术

为降低涂装成本和有害物质排放，汽车车身的涂装工艺逐步采用先进的、低成本的、环保型的免中涂工艺，免中涂工艺整体膜厚变薄。部分内覆盖件存在外露区域，因漆层膜厚变薄，材料表面缺陷明显可见。5XXX铝合金冲压后的条纹(吕德斯带)无法遮盖，为不允许的表面缺陷，无法达到主机厂的表面评级标准。内覆盖件成型结构复杂，成型拉延深度深，减薄较多，需要铝合金具有较好的成形性能。通过材料优化改善5XXX铝合金冲压后的条纹往往带来冲压性能下降，不能稳定冲压成形。以往为确保冲压涂漆后表面无条纹缺陷，主机厂只能采用冲压后打磨的方法消除缺陷，效率低、强度大、成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种5系汽车覆盖件材料冲压吕德斯带的控制方法，在确保材料冲压性能的前提下，消除表面冲压吕德斯带，本发明提供的方法冲压后表面无条纹缺陷。

本发明提供了一种5系汽车覆盖件材料冲压吕德斯带的控制方法，包括：

将铝合金铸锭进行加热、粗轧、热精轧、一次冷轧、中间退火、二次冷轧、毛化、成品退火、表面处理、冲压。

优选的，所述铝合金铸锭的成分为：

0.05～0.15wt％的Si；

0.2～0.3wt％的Fe；

0.03～0.05wt％的Cu；

0.20～0.24wt％的Mn；

4.65～4.85wt％的Mg；

0.03～0.07wt％的Zn；

余量为Al。

优选的，所述加热的温度为470～490℃；所述加热的保温时间≥2h。

优选的，所述粗轧过程中，粗轧开轧温度≥450℃，粗轧终轧温度≥410℃，组织改善阶段变形量≤15mm，压下变形阶段变形量≥20mm，板形控制阶段道次变形率≥16％。

优选的，所述热精轧过程中的轧制速度≥120m/min，道次变形率≥30％，终轧温度≥320℃。

优选的，所述一次冷轧过程中的冷轧变形率≥70％；

所述二次冷轧过程中的冷轧变形率≤30％。

优选的，所述中间退火包括：

吹洗、一次加热和二次加热；

所述吹洗温度为200～220℃，所述一次加热的温度为430～470℃，所述二次加热的温度为330～370℃。

优选的，所述成品退火的温度为450～550℃。

优选的，所述冲压过程中的压边力为200～220t，冲压节拍为14～18次/分。

现有的5XXX铝合金加工工艺，材料冲压后吕德斯带严重，有明显的手感，涂漆后明显可见，不能满足覆盖件材料内板外露区域的要求。本发明通过加工工艺调整，在保证材料成形性能的前提下，在化学成分、冷变形、成品退火、冲压工艺上系统改善和消除了冲压吕德斯带缺陷，满足了不同主机厂多款车型，不同结构设计的覆盖件材料的使用需求。本发明解决了汽车内覆盖件用5XXX铝合金冲压后表面条纹(吕德斯带)的问题。

附图说明

图1为实施例1制备的产品的高倍晶粒组织图片；

图2为方法改进之前制备的产品表面打磨后吕德斯带图片；

图3为实施例1制备的产品的表面打磨后图片。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种5系汽车覆盖件材料冲压吕德斯带的控制方法，包括：

将铝合金铸锭进行加热、粗轧、热精轧、一次冷轧、中间退火、二次冷轧、毛化、成品退火、表面处理、冲压。

在本发明中，所述铝合金铸锭的成分优选为5系铝合金，更优选为5182铝合金。在本发明中，所述铝合金铸锭的成分优选为：

0.05～0.15wt％的Si；

0.2～0.3wt％的Fe；

0.03～0.05wt％的Cu；

0.20～0.24wt％的Mn；

4.65～4.85wt％的Mg；

0.03～0.07wt％的Zn；

余量为Al。

在本发明中，所述Si的质量含量优选为0.08～0.12％，更优选为0.1％；所述Fe的质量含量优选为0.23～0.27％，更优选为0.25％；所述Cu的质量含量优选为0.04％；所述Mn的质量含量优选为0.21～0.23％，更优选为0.22％；所述Mg的质量含量优选为4.70～4.80％，更优选为4.75％；所述Zn的质量含量优选为0.04～0.06％，更优选为0.05％。

在本发明中，所述加热的方法优选包括：

先进行一次加热，再进行二次加热。

在本发明中，所述一次加热的炉气定温优选为600～640℃，更优选为610～630℃，最优选为620℃；所述一次加热的金属到温优选为450～470℃，更优选为455～465℃，最优选为460℃。

在本发明中，所述炉气定温指的是铸锭加热过程的空气温度；金属温度指的是铸锭的温度，所述金属到温指的是实测的金属温度到达的实际值。

在本发明中，所述二次加热的炉气定温优选为480～500℃，更优选为450～495℃，最优选为500℃；所述二次加热的金属到温优选为460～480℃，更优选为465～475℃，最优选为470℃；所述二次加热的保温时间优选≥2h，更优选为2～4h，最优选为3h。

在本发明中，所述加热使铝合金铸锭的温度为470～490℃，更优选为475～485℃，最优选为480℃。

在本发明中，所述粗轧的温度优选为460～490℃，更优选为470～480℃；所述粗轧过程中的开轧温度优选≥450℃，更优选为470～490℃，最优选为480℃；终轧温度优选≥410℃，更优选为410～430℃，最优选为420℃；组织改善阶段变形量优选≤15mm，更优选为10～15mm，最优选为12～13mm；压下变形阶段变形量优选≥20mm，更优选为20～30mm，最优选为25mm；板型控制阶段道次变形率优选≥16％，更优选为16～20％，最优选为18％。

在本发明中，所述粗轧过程中优选轧制坯料厚度H≥350mm时，道次压下量△h为5～15mm，更优选为8～12mm，最优选为10mm；压下量逐渐增大；为限制铸锭宽展，立辊轧机在板坯厚度为300mm、260mm、220mm、180mm四次辊边轧制。

在本发明中，所述粗轧过程中优选轧制坯料厚度H为350～70mm时，道次压下量△h为17～23mm，更优选为19～21mm，最优选为20mm，采用等压下量轧制。

在本发明中，所述粗轧过程中优选轧制坯料厚度为75mm时切头尾，以消除铸锭轧制过程的张口。

在本发明中，所述粗轧过程中优选轧制坯料厚度H为75～20mm时，采用五道次轧制，等轧制力分配道次压下量，道次压下量△h优选分别为20mm-13mm-10mm-7mm-5mm。

在本发明中，所述热精轧过程中冷轧成品厚度为0.85～1.0mm时，精轧毛料厚度优选为4.8～5.2mm，更优选为4.9～5.1mm，最优选为5.0mm；冷轧成品厚度为1.5mm时，精轧毛料厚度优选为5.3～5.7mm，更优选为5.4～5.6mm，最优选为5.5mm。

在本发明中，所述热精轧过程中的轧制速度优选≥120m/min，更优选为120～180m/min，最优选为140～160m/min；道次变形率优选≥30％，更优选为30～40％，最优选为35％；终轧温度优选≥320℃，更优选为320～340℃，最优选为330℃。

在本发明中，所述热精轧的温度优选为410～320℃，更优选为400～350℃，最优选为380～360℃；所述热精轧过程中优选进行4～6道次轧制，更优选为5道次轧制；第一道次轧制的轧制速度优选为100～140m/min，更优选为110～130m/min，最优选为120m/min；其他道次的轧制速度优选为130～170m/min，更优选为140～160m/min，最优选为150m/min。

在本发明中，所述热精轧过程中精轧毛料厚度为5.0mm时，道次压下分配设定值(mm)优选为20-13-9.5-7.3-5.8-5.0；轧制速度((m/min)±20)优选为120-150-150-150-150；精轧毛料厚度为5.5mm时，道次压下分配设定值(mm)优选为20-13.5-10.3-8.0-6.3-5.5；轧制速度((m/min)±20)优选为120-150-150-150-150；精轧毛料厚度为6.0mm时，道次压下分配设定值(mm)优选为20-14-10.5-8.3-6.8-6.0；轧制速度((m/min)±20)优选为120-150-150-150-150。

在本发明中，所述一次冷轧过程中成品厚度优选为冷轧半成品厚度的1/2；如成品厚度为0.85mm时，冷轧半成品厚度为1.7mm；成品厚度为1.0mm时，冷轧半成品的厚度为2.0mm；成品厚度为1.5mm时，冷轧半成品的厚度为3.0mm。在本发明中，所述一次冷轧的冷轧变形率优选≥70％，更优选为70～80％，最优选为75％。

在本发明中，所述中间退火优选为不测温退火，通过炉气定温可精确控制金属温度，且考虑中间退火工艺参数范围较宽，对材料组织影响不敏感可以采用不测温退火方式生产。

在本发明中，所述中间退火优选包括：

吹洗、一次加热和二次加热。

在本发明中，所述吹洗的温度优选为200～220℃，更优选为205～215℃，最优选为210℃；所述吹洗的时间优选为15～25min，更优选为18～22min，最优选为20min。在本发明中，所述吹洗指的材料退火前，风机高速运转，材料表面残油挥发后排放到炉膛外，新空气补充进入炉膛内。

在本发明中，所述中间退火过程中的一次加热的炉气定温优选为430～470℃，更优选为440～460℃，最优选为450℃，一次加热的保温时间优选为540～580min，更优选为550～570min，最优选为560min。

在本发明中，所述中间退火过程中的二次加热的炉气定温优选为330～370℃，更优选为340～360℃，最优选为350℃；二次加热的保温时间优选为80～100min，更优选为85～95min，最优选为90min。

在本发明中，所述二次冷轧优选轧制为成品厚度；所述成品厚度优选为1.0～1.5mm；所述二次冷轧的冷轧变形率优选≤30％，更优选为30～20％，最优选为25％。

在本发明中，所述毛化指的是采用专用的高粗糙度的轧辊对铝板带进行小变形量轧制，以提升表面粗糙度，消除板带横纵两向粗糙度差异。在本发明中，所述毛化的过程中轧辊的粗糙度优选为1.5～3.5μm，更优选为2～3μm，最优选为2.5μm；道次变形率优选为1～4％，更优选为2～3％；速度优选为1.5～2.5m/s，更优选为2.0m/s；弯辊力优选为120～180t，更优选为140～160t，最优选为150t；轧制力优选≥400t。

在本发明中，所述成品退火优选在气垫炉设备中进行，气垫炉是连续式热处理炉，采用空气垫托起并加热金属带材；所述成品退火过程中一区～五区的温度独立的优选为450～560℃，更优选为500～560℃，最优选为560℃；所述成品退火过程中的带材在气垫炉内的运行速度优选为10～12m/min，更优选为11m/min；所述成品退火过程中，带材经过气垫炉后，在拉弯矫直单元，投入弯辊和矫直辊，以获得更好的板形，适度增加位错密度。

在本发明中，所述表面处理优选在表面处理线进行，对铝板带表面进行除油后，去除表面氧化膜，再进行表面Ti/Zr钝化处理后表面涂油。

在本发明中，所述除油的方法优选为碱洗，所述碱洗过程中优选开100％。在本发明中，所述去除表面氧化膜的方法优选为酸洗，所述酸洗优选开55～65％的喷嘴，更优选为60％。在本发明中，所述钝化处理优选开45～55％的喷嘴，更优选为50％。在本发明中，所述涂油优选采用冲压油。在本发明中，所述碱洗、酸洗、钝化、涂油的试剂采用市售商品即可，如凯米特尔7271、4591，奎克6130等。在本发明中，所述表面处理过程中的机列速度优选为25～35m/min，更优选为30m/min；喷淋压力优选为1～2公斤，更优选为1.5公斤。

在本发明中，所述冲压过程中的规格优选为1.5mm×1505mm；所述冲压过程中的压边力优选为200～220t，更优选为205～215t，最优选为210t；所述冲压过程中的冲压节拍优选为14～18次/分，更优选为15～17次/分，最优选为16次/分。

在本发明中，5182铝合金存在两个缺点：吕德斯效应和PLC效应。吕德斯效应表现：拉伸曲线出现屈服平台和上下屈服点，试样表面伴随着吕德斯带的形成和传播。吕德斯效应由静态应变时效引起，变形初期，可动位错被溶质原子所钉扎，应力达到上屈服点，可动位错挣脱，造成应力下落，出现下屈服点；后续变形由于溶质原子扩散速度较慢，无法追上快速运动的可动位错，无法形成钉扎作用，应力保持不变即可维持塑性变形，对应曲线上的应力平台；同时大量的可动位错滑移到试样表面，形成局域化的塑性变形区，形成吕德斯带。PLC效应表现：一定温度和加载应变速率下，曲线上出现“锯齿形”的应力起伏(一种不规则塑性失稳现象)，并在试样上产生反复传播的局部变形带。PLC效应会明显地增加合金不均匀的塑性变形，并且还会在材料表面形成明显的带状痕迹。

在本发明中，吕德斯效应和PLC效应可通过以下措施改善：化学成分优化，控制Mg、Fe、Mn等主元素含量；提高晶内位错增殖速率，减少晶界的数量；增加基体缺陷密度，增加位错线和空位的密度；提高应变速率，应变速率增加，PLC效应减弱(Mg来不及扩散)。

本发明主要通过化学成分设计、冷轧工艺、成品退火工艺、冲压工艺的重新设计，确定整套材料加工工艺；通过参数的多轮次优化摸索，解决了冲压条纹(吕德斯带)问题，同时确保了材料的成型性能。

本发明以下实施例所用的铸锭为西南铝业(集团)有限责任公司提供的成分为5182的铝合金铸锭。

实施例1

按照下述方法制备铝合金产品：

(1)铸锭加热，按照下表中的工艺进行：

(2)热粗轧

1)粗轧开轧温度490℃。

2)切头尾后压下规程如下：

(3)热精轧

1)热精轧终轧温度320±10℃。

2)精轧道次分配如下：

(4)冷轧，冷轧分配如下：

(5)中间退火

中间退火制度如下：吹洗温度210℃，吹洗50分钟；一次加热炉气定温450℃，加热时间550min，二次加热炉气定温(金属温度)350℃，保温时间90min。

(6)毛化

(7)成品退火，工艺参数如下：

(8)表面处理，工艺参数如下：

(9)冲压

实施例2

按照实施例1的方法进行铝合金产品制备，与实施例1的区别在于，成品厚度为1.5mm，精轧道次分配为：

冷轧分配为：

热处理工艺为：

性能检测

按照GB/T 228《金属材料室温拉伸试验方法》对本发明实施例制备的铝合金产品进行力学性能检测，检测结果如下：

对实施例1制备的铝合金产品按照GB/T6394规定的方法进行在高倍晶粒尺寸检测获得晶粒组织，检测结果如图1所示，可以看出，材料晶粒尺寸在20～30μm之间，晶粒均匀分布，无异常大晶粒。

对实施例1制备的冲压产品进行局部打磨，检测结果如图3所示，可以看出，图3无吕德斯带；而改进方法之前的检测结果如图2所示，可以看出吕德斯带严重，改进方法之前的制备方法与实施例1的区别在于：

冷轧，冷轧分配如下：

成品退火，工艺参数如下：

冲压

本发明的关键点为吕德斯带改善措施，化学成分、成品退火工艺和冷轧变形量设计，欲保护化学成分、轧制过程、成品退火工艺参数。本发明形成了吕德斯带改善和消除的技术路径、吕德斯带的成套控制工艺，实现了材料的稳定产出和保供，满足了内板外用的主机厂的使用需求。

虽然已参考本发明的特定实施例描述并说明本发明，但是这些描述和说明并不限制本发明。所属领域的技术人员可清晰地理解，在不脱离如由所附权利要求书定义的本发明的真实精神和范围的情况下，可进行各种改变，以使特定情形、材料、物质组成、物质、方法或过程适宜于本申请的目标、精神和范围。所有此类修改都意图在此所附权利要求书的范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法，但应理解，可在不脱离本发明的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序和分组并非本申请的限制。