?目前汽車車身上使用的
鋁板主要有不可熱處理的5000系(Al-Mg)、可熱處理的6000系(Al-Mg-Si)和7000系A(chǔ)l-Zn-Mg-Cu)。5000系鋁合金具有相對較好的成形性和耐腐蝕性，但其表面質(zhì)量難以控制，主要用于汽車車身內(nèi)板。600系鋁合金綜合性能好，主要用于車身板件；700系鋁合金價(jià)格較高，但較高的強(qiáng)度可以使應(yīng)用的板材更薄，進(jìn)一步減輕重量，具有用作汽車車身高負(fù)荷結(jié)構(gòu)件的潛力。鋁合金的室溫延伸率一般低于30%，部分7000系高強(qiáng)鋁合金的延伸率不到10%，因此其板材的室溫成形性較差。傳統(tǒng)的鋼板冷沖壓技術(shù)只能用于成形形狀簡單、變形量小的鋁鈑金件，而形狀復(fù)雜的只能通過單獨(dú)沖壓再連接來實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)效率較低，成本較高。另外，成形件的回彈較大。合金元素的加入和熱處理工藝的優(yōu)化可以最大限度的緩解這些問題。研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到將不同的制造技術(shù)引入鋁板的成型中，并取得了不同程度的研究進(jìn)展和工業(yè)應(yīng)用。
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鋁板特種加工之冷沖壓加工?
鋁板液壓成形采用液體介質(zhì)代替剛性模具傳遞載荷，使板料壓向凸模或凹模，通過控制液體介質(zhì)的壓力和壓邊力，使板料成形為所需形狀的曲面零件。板料變形過程中特殊的應(yīng)力狀態(tài)和邊界條件提高了其成形極限，并已應(yīng)用于鋁板金屬車身覆蓋件的成形。但這種方法需要配合補(bǔ)液等輔助工序，生產(chǎn)效率較低。
超塑成形是利用金屬在一定條件下塑性顯著提高的特點(diǎn)，在熱環(huán)境下對板料的一面施加一定的壓力氣體，使板料膨脹，使其貼在凹模上。超塑成形可以成形各種具有復(fù)雜特性的大截面零件，載荷低，對模具材料的強(qiáng)度要求低，沖頭簡化成平板，設(shè)備和模具投資成本低。但超塑成形要求鋁合金具有均勻細(xì)小的等軸晶粒(通常小于10μ m)，變形時(shí)不易長大。變形溫度大于0.5Tm (Tm為熔點(diǎn)溫度)并保持恒定；應(yīng)變速率為10-4-10-3s-1。嚴(yán)格的微觀結(jié)構(gòu)要求限制了可用的板材主要是特殊工藝制備的5000系列鋁板等，成本較高。同時(shí)，極低的應(yīng)變速率制約了生產(chǎn)速度。雖然多零件模具和沖壓與預(yù)成形相結(jié)合的方法緩解了這一問題，但不足以扭轉(zhuǎn)熱脹成形只適用于高檔汽車零件小批量生產(chǎn)的局面。因此，通用公司對傳統(tǒng)的超塑成形工藝進(jìn)行了改進(jìn)，以增加設(shè)備和模具成本為代價(jià)，降低了成形溫度，提高了成形應(yīng)變速率(10-3-10-1 s-1)。改進(jìn)后的T-5083鋁板可用作成形板，已廣泛應(yīng)用于汽車車身覆蓋件。但超塑成形要求坯料是多余的，以保證氣密密封，成形后還需要額外的切邊工藝。這些缺點(diǎn)限制了降低成本和提高生產(chǎn)效率的空間。
電鑄實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)應(yīng)變速率達(dá)到103s-1時(shí)，6022-T4和7075-T6鋁合金的室溫成形性分別提高了70%和100%。然而，電水成形放電容易產(chǎn)生泄漏和飛濺，難以生產(chǎn)和應(yīng)用。電磁成形是一種更容易實(shí)現(xiàn)的高速成形方法，但在此過程中只有少量能量轉(zhuǎn)化為變形能，因此只適合成形較小的零件。
綜上所述，冷沖壓受限于鋁合金的低室溫成形性，在汽車車身部件成形中的應(yīng)用范圍有限；電鑄和電磁成形通過高應(yīng)變速率顯著提高了鋁合金的室溫成形性能，但目前的技術(shù)水平還不適合工業(yè)化應(yīng)用。且設(shè)備和模具投入成本較低的板材液壓成形和超塑成形的生產(chǎn)效率較低，適合較低批量生產(chǎn)。鑒于沖壓件成本隨批量生產(chǎn)的增加而降低的特點(diǎn)，汽車工業(yè)批量生產(chǎn)的需求使得提高沖壓工藝成為必要，其中將熱處理與沖壓相結(jié)合形成的熱處理與沖壓一體化技術(shù)已成為一個(gè)重要的發(fā)展方向。
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