具有銳利的特征線的汽車車身包覆板的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及由具有足夠強度的鋁復合片材材料制成的汽車車身板，該片材材料提供了良好的抗凹性能以及出色的車身外表面外觀，并使得能夠制造出銳利的特征線。
【背景技術】
[0002]在下文中將會明了的是，除非另有說明，鋁合金牌號和狀態代號(temperdesignat1ns)是指在 2013 年由招業協會(Aluminum Associat1n)出版的 AluminumStandards and Data and the Registrat1n Records 中的 Aluminum Associat1ndesignat1ns。
[0003]除非另有說明，對于合金組成或優選合金組成的任何描述，所指的百分數均為重量百分數。
[0004]對于本發明，“片材(sheet)產品”是指厚度超過0.15mm直到2.5mm并具有剪切(sheared)邊、切開(slit)邊或鋸開(sawed)邊的乳制產品形式。
[0005]對于本發明，“汽車車身片材”是指用于汽車車身應用(例如，外板、內板以及結構部件)的鋁合金片材。
[0006]汽車板或汽車車身板通常包含外板和內板。這些外板和內板必須達到一定的性能。具體而言，外板通常必須滿足足夠的卷邊等級(hem rating)、烤漆循環后對抗凹性能而言的足夠強度、非常好的涂漆表面質量(如，無繩索圈(roping))、整體的良好的成型性、以及其它因素。為了給予當代的汽車特定的品牌相關設計，能夠生產具有銳利的特征線的外車身板變得越來越重要。此類銳利的特征線已能夠用不同的鋼等級實現。然而，由于為了將CO2排放量減少至低于國家允許水平和國際允許水平需要減輕重量，優選或甚至必須使用鋁外車身板，而生產具有銳利的特征線的鋁外車身板仍然是巨大的挑戰。

【發明內容】

[0007]本發明的目的是提供由鋁復合片材材料制成的汽車車身板，所述鋁復合片材材料在成型操作和烤漆循環之后提供至少160MPa、優選至少ISOMPa的所需的最終屈服強度；A級表面外觀和出色的耐蝕性；以及非常好的延展性，該非常好的延展性不僅能提供良好的深拉制(deep drawing)行為和拉伸成型行為，而且還更加特別允許實現銳利的特征線。此夕卜，這種復合片材材料給予了出色的卷邊行為，并在卷邊半徑(hemmed radii)上生成A級表面。
[0008]本發明通過提供復合片材材料或者由2層或3層(即，芯層和處于一側或兩側上的較薄的包覆層)制成的復合片材產品的使用，達到或超越了這一目的和其它目的、以及進一步的優勢。
[0009]芯層由6XXX鋁等級構成，所述6ΧΧΧ鋁等級具有在成型操作和烤漆循環之后給予至少180MPa、優選至少195MPa、更優選至少210MPa的屈服強度的組合的化學組成；并具有確保A級繩索圈和云結構(Wolkenbildung)外觀的熱機械加工。
[0010]包覆層也由鋁等級構成，但所述鋁等級在成型操作和烤漆循環之后具有145MPa、優選最大為130MPa的最大屈服強度。
[0011]除了這種低強度或較低強度，非常重要的是這種包覆層的厚度為復合片材材料的總規格的至少14%、優選至少18%。由于這兩種層接受了相同的熱機械加工，包覆層也將具有A級繩索圈和云結構外觀。
[0012]兩種極其不同的鋁等級的這一組合還確保了非常好的卷邊行為，這對于外車身部件非常重要。用于這兩種層的正確選擇的化學組成還確保了出色的腐蝕行為。
[0013]在第一實例中，這種特定的復合片材材料應該使得能夠通過僅使用I個或多個冷拉制步驟，生產具有外半徑小于4.5_、優選小于3.0mm的特征線的外車身部件。
[0014]另外，與用6XXX性質的單一片材和其它鋁復合材料可實現的成型性相比，使用本發明所述的復合片材材料并結合特定的成型工藝(例如，在深拉制步驟之前或在深拉制步驟之間，應用至復合材料的半溫成型和局部轉化退火(local revers1n annealing))還產生了改善的成型性。
[0015]根據本發明，具有較高強度的復合片材的芯層由以wt%計具有以下組成的6xxx鋁合金制成:
[0016]Si 0.8-1.3、優選 0.90-1.2、更優選 0.95-1.2 ;
[0017]Mg 0.4-0.7、優選 0.5-0.65 ；
[0018]Cu 〈0.25、優選〈0.1 ;
[0019]任選選自于由以下元素所組成的組中的一種或多種元素:Ti〈0.15、Fe〈0.4、Μη〈0.3、Cr<0.15、Zr<0.15、Ζη〈0.2 ；
[0020]其它元素(或不可避免的雜質)各自〈0.05、總共〈0.2 ;以及
[0021]余量的鋁。
[0022]根據本發明，具有低強度的復合片材的包覆層由選自于由以下6XXX鋁合金所組成的組中的招合金制成，所述6χχχ招合金以wt%計具有以下化學組成:
[0023]Si 0.3-0.7、優選 0.4-0.6、更優選約 0.5% ;
[0024]Mg 0.3-0.7,優選 0.4-0.6、更優選約 0.5%;
[0025]Mn 至多 0.15 ；
[0026]Fe 至多 0.35 ；
[0027]其它元素(或不可避免的雜質)各自〈0.05、總共〈0.2 ;以及
[0028]余量的鋁；
[0029]或者所述6xxx招合金以wt %計具有以下化學組成:
[0030]Si 0.8-1.3、優選 0.9-1.2、更優選 0.95-1.2 ;
[0031]Mg 〈0.4、優選〈0.3;
[0032]Cu 〈0.25、優選 0.1;
[0033]任選選自于由以下元素所組成的組中的一種或多種元素:Ti〈0.15、Fe〈0.4、Μη〈0.3、Cr<0.15、Zr<0.15、Ζη〈0.2 ；
[0034]其它元素和不可避免的雜質各自〈0.05、總共〈0.2 ;以及
[0035]余量的鋁。
[0036]在本發明的實施方式中，將鋁復合片材材料用作汽車門外板、行李箱蓋外板或外側板。
[0037]本發明所述的復合片材產品可包含施用至芯材料的僅一側的僅一種包覆片材。在本發明的另一實施方式中，復合片材由在芯材料的兩側均具有低強度的包覆材料的高強度芯材料構成。此外，在這一實施方式中，重要的是包覆層具有的最小厚度為復合材料的總規格的至少14%、優選至少18%。
[0038]鋁復合片材產品可形成(例如，在環境溫度或升高的溫度下通過沖壓(stamping)、深拉制、壓制、壓制成型(press forming)以及乳制成型)汽車車身部件、特別是(非承重，non-leod bearing)開閉件(closures)，例如車門外板、側板、外罩、以及行李箱蓋外板。
[0039]雖然鋁復合材料的尺寸能以多種方式進行變化(主要受制于具體應用和相應需求)，對于用作汽車車身板而言，復合片材材料(即，芯層和所有的包覆層一起)具有約0.5mm-2mm、優選約 0.5mm-1.5mm、最優選約 0.7mm~1.3mm 的厚度。
[0040]在一個實施方式中，所定義的包覆片材通過乳制結合的方式附著至芯材料，從而在芯片材和包覆層之間實現所需的冶金結合(metallurgical bonding)。此類乳制結合工藝非常經濟，并產生表現出期望性能的非常有效的復合片材材料。當然，乳制結合工藝可伴隨有多種額外的加工步驟，例如，用于確定處于復合片材材料形式的汽車車身片材的最終性能的退火。當根據本發明實施此類乳制結合工藝來生產復合片材材料時，優選在乳制結合期間使芯材料和包覆片材經歷厚度減少。
[0041]在本發明的替代實施方式中，復合片材材料通過多元合金鑄造技術生產(例如，專利文件W0-2004/112992、W0-2010/000553和W0-2010/114740中所公開，通過引用并入本文)，并在鑄造錠材料后，通過乳制將錠材料加工成較薄規格的材料。
[0042]如果期望的話，還可使經熱處理并冷卻后的復合片材材料接受受控量的拉伸(通常為約0.2%至約4% )，以在任何隨后的成型操作前增加片材產品的平整度。
[0043]在熱處理、冷卻和任選的拉伸后，可將鋁復合片材材料成型為三維成型的汽車車身板。成型操作可為用于對三維機動車部件進行成形的任何成型操作，并特別包括如下操作:例如在環境溫度或升高的溫度下進行的沖壓、深拉制、壓制、壓制成型以及乳制成型。
[0044]成型之前，可用適合于待生產的結構部件的成型操作、組裝和表面處理的潤滑劑、油或干燥潤滑劑對鋁復合片材材料進行涂覆。
[0045]通常在成型操作后，如同本領域中用來制造車輛構件所常見的，將成型部件制成其它金屬構件的組裝件的一部分，并經受烤漆處理以固化所施用的任何涂料或漆層。此類處理在本領域中以術語“烤漆”命名，經歷此類處理在本領域中以術語“烤漆循環(paint-bake cycle)”命名。在烤漆循環期間，成型的鋁合金層均達到了它們期望的最終強度水平。烤漆操作或烤漆循環通常包含一個或多個連續的短暫熱處理，所述熱處理在約140°C至200°C下持續約10至短于40分鐘、通常短于30分鐘的時間。典型的烤漆循環包括在約180°C下進行20分鐘的第一熱處理，冷卻至環境溫度，然后在約160°C下進行20分鐘并冷卻至環境溫度。取決于制造商(0ΕΜ)，此類烤漆循環可包括2個至甚至多至5個連續步驟，并包括干燥步驟。
[0046]當需要生產外車身板時，由于在壓制期間實現具有所需的表面質量、剛度以及形狀或尺寸精度的外車身板需要顯著的拉伸成型，用處于T4回火度的鋁片材實現急彎半徑(sharp radii)在大多數情況下變得非常困難。
[0047]然而，通過使用本發明的復合片材材料，能夠生產具有銳利的特征線的外車身部件。
【附圖說明】
[0048]現在，參考附圖對本發明進一步進行描述，其中:
[0049]圖1:說明了具有兩條特征線的門外板的主要形狀。
[0050]圖