具有锐利的特征线的汽车车身包覆板的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及由具有足够强度的铝复合片材材料制成的汽车车身板，该片材材料提供了良好的抗凹性能以及出色的车身外表面外观，并使得能够制造出锐利的特征线。
【背景技术】
[0002]在下文中将会明了的是，除非另有说明，铝合金牌号和状态代号(temperdesignat1ns)是指在 2013 年由招业协会(Aluminum Associat1n)出版的 AluminumStandards and Data and the Registrat1n Records 中的 Aluminum Associat1ndesignat1ns。
[0003]除非另有说明，对于合金组成或优选合金组成的任何描述，所指的百分数均为重量百分数。
[0004]对于本发明，“片材(sheet)产品”是指厚度超过0.15mm直到2.5mm并具有剪切(sheared)边、切开(slit)边或锯开(sawed)边的乳制产品形式。
[0005]对于本发明，“汽车车身片材”是指用于汽车车身应用(例如，外板、内板以及结构部件)的铝合金片材。
[0006]汽车板或汽车车身板通常包含外板和内板。这些外板和内板必须达到一定的性能。具体而言，外板通常必须满足足够的卷边等级(hem rating)、烤漆循环后对抗凹性能而言的足够强度、非常好的涂漆表面质量(如，无绳索圈(roping))、整体的良好的成型性、以及其它因素。为了给予当代的汽车特定的品牌相关设计，能够生产具有锐利的特征线的外车身板变得越来越重要。此类锐利的特征线已能够用不同的钢等级实现。然而，由于为了将CO2排放量减少至低于国家允许水平和国际允许水平需要减轻重量，优选或甚至必须使用铝外车身板，而生产具有锐利的特征线的铝外车身板仍然是巨大的挑战。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供由铝复合片材材料制成的汽车车身板，所述铝复合片材材料在成型操作和烤漆循环之后提供至少160MPa、优选至少ISOMPa的所需的最终屈服强度；A级表面外观和出色的耐蚀性；以及非常好的延展性，该非常好的延展性不仅能提供良好的深拉制(deep drawing)行为和拉伸成型行为，而且还更加特别允许实现锐利的特征线。此夕卜，这种复合片材材料给予了出色的卷边行为，并在卷边半径(hemmed radii)上生成A级表面。
[0008]本发明通过提供复合片材材料或者由2层或3层(即，芯层和处于一侧或两侧上的较薄的包覆层)制成的复合片材产品的使用，达到或超越了这一目的和其它目的、以及进一步的优势。
[0009]芯层由6XXX铝等级构成，所述6ΧΧΧ铝等级具有在成型操作和烤漆循环之后给予至少180MPa、优选至少195MPa、更优选至少210MPa的屈服强度的组合的化学组成；并具有确保A级绳索圈和云结构(Wolkenbildung)外观的热机械加工。
[0010]包覆层也由铝等级构成，但所述铝等级在成型操作和烤漆循环之后具有145MPa、优选最大为130MPa的最大屈服强度。
[0011]除了这种低强度或较低强度，非常重要的是这种包覆层的厚度为复合片材材料的总规格的至少14%、优选至少18%。由于这两种层接受了相同的热机械加工，包覆层也将具有A级绳索圈和云结构外观。
[0012]两种极其不同的铝等级的这一组合还确保了非常好的卷边行为，这对于外车身部件非常重要。用于这两种层的正确选择的化学组成还确保了出色的腐蚀行为。
[0013]在第一实例中，这种特定的复合片材材料应该使得能够通过仅使用I个或多个冷拉制步骤，生产具有外半径小于4.5_、优选小于3.0mm的特征线的外车身部件。
[0014]另外，与用6XXX性质的单一片材和其它铝复合材料可实现的成型性相比，使用本发明所述的复合片材材料并结合特定的成型工艺(例如，在深拉制步骤之前或在深拉制步骤之间，应用至复合材料的半温成型和局部转化退火(local revers1n annealing))还产生了改善的成型性。
[0015]根据本发明，具有较高强度的复合片材的芯层由以wt%计具有以下组成的6xxx铝合金制成:
[0016]Si 0.8-1.3、优选 0.90-1.2、更优选 0.95-1.2 ;
[0017]Mg 0.4-0.7、优选 0.5-0.65 ；
[0018]Cu 〈0.25、优选〈0.1 ;
[0019]任选选自于由以下元素所组成的组中的一种或多种元素:Ti〈0.15、Fe〈0.4、Μη〈0.3、Cr<0.15、Zr<0.15、Ζη〈0.2 ；
[0020]其它元素(或不可避免的杂质)各自〈0.05、总共〈0.2 ;以及
[0021]余量的铝。
[0022]根据本发明，具有低强度的复合片材的包覆层由选自于由以下6XXX铝合金所组成的组中的招合金制成，所述6χχχ招合金以wt%计具有以下化学组成:
[0023]Si 0.3-0.7、优选 0.4-0.6、更优选约 0.5% ;
[0024]Mg 0.3-0.7,优选 0.4-0.6、更优选约 0.5%;
[0025]Mn 至多 0.15 ；
[0026]Fe 至多 0.35 ；
[0027]其它元素(或不可避免的杂质)各自〈0.05、总共〈0.2 ;以及
[0028]余量的铝；
[0029]或者所述6xxx招合金以wt %计具有以下化学组成:
[0030]Si 0.8-1.3、优选 0.9-1.2、更优选 0.95-1.2 ;
[0031]Mg 〈0.4、优选〈0.3;
[0032]Cu 〈0.25、优选 0.1;
[0033]任选选自于由以下元素所组成的组中的一种或多种元素: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杂质各自〈0.05、总共〈0.2 ;以及
[0035]余量的铝。
[0036]在本发明的实施方式中，将铝复合片材材料用作汽车门外板、行李箱盖外板或外侧板。
[0037]本发明所述的复合片材产品可包含施用至芯材料的仅一侧的仅一种包覆片材。在本发明的另一实施方式中，复合片材由在芯材料的两侧均具有低强度的包覆材料的高强度芯材料构成。此外，在这一实施方式中，重要的是包覆层具有的最小厚度为复合材料的总规格的至少14%、优选至少18%。
[0038]铝复合片材产品可形成(例如，在环境温度或升高的温度下通过冲压(stamping)、深拉制、压制、压制成型(press forming)以及乳制成型)汽车车身部件、特别是(非承重，non-leod bearing)开闭件(closures)，例如车门外板、侧板、外罩、以及行李箱盖外板。
[0039]虽然铝复合材料的尺寸能以多种方式进行变化(主要受制于具体应用和相应需求)，对于用作汽车车身板而言，复合片材材料(即，芯层和所有的包覆层一起)具有约0.5mm-2mm、优选约 0.5mm-1.5mm、最优选约 0.7mm~1.3mm 的厚度。
[0040]在一个实施方式中，所定义的包覆片材通过乳制结合的方式附着至芯材料，从而在芯片材和包覆层之间实现所需的冶金结合(metallurgical bonding)。此类乳制结合工艺非常经济，并产生表现出期望性能的非常有效的复合片材材料。当然，乳制结合工艺可伴随有多种额外的加工步骤，例如，用于确定处于复合片材材料形式的汽车车身片材的最终性能的退火。当根据本发明实施此类乳制结合工艺来生产复合片材材料时，优选在乳制结合期间使芯材料和包覆片材经历厚度减少。
[0041]在本发明的替代实施方式中，复合片材材料通过多元合金铸造技术生产(例如，专利文件W0-2004/112992、W0-2010/000553和W0-2010/114740中所公开，通过引用并入本文)，并在铸造锭材料后，通过乳制将锭材料加工成较薄规格的材料。
[0042]如果期望的话，还可使经热处理并冷却后的复合片材材料接受受控量的拉伸(通常为约0.2%至约4% )，以在任何随后的成型操作前增加片材产品的平整度。
[0043]在热处理、冷却和任选的拉伸后，可将铝复合片材材料成型为三维成型的汽车车身板。成型操作可为用于对三维机动车部件进行成形的任何成型操作，并特别包括如下操作:例如在环境温度或升高的温度下进行的冲压、深拉制、压制、压制成型以及乳制成型。
[0044]成型之前，可用适合于待生产的结构部件的成型操作、组装和表面处理的润滑剂、油或干燥润滑剂对铝复合片材材料进行涂覆。
[0045]通常在成型操作后，如同本领域中用来制造车辆构件所常见的，将成型部件制成其它金属构件的组装件的一部分，并经受烤漆处理以固化所施用的任何涂料或漆层。此类处理在本领域中以术语“烤漆”命名，经历此类处理在本领域中以术语“烤漆循环(paint-bake cycle)”命名。在烤漆循环期间，成型的铝合金层均达到了它们期望的最终强度水平。烤漆操作或烤漆循环通常包含一个或多个连续的短暂热处理，所述热处理在约140°C至200°C下持续约10至短于40分钟、通常短于30分钟的时间。典型的烤漆循环包括在约180°C下进行20分钟的第一热处理，冷却至环境温度，然后在约160°C下进行20分钟并冷却至环境温度。取决于制造商(0ΕΜ)，此类烤漆循环可包括2个至甚至多至5个连续步骤，并包括干燥步骤。
[0046]当需要生产外车身板时，由于在压制期间实现具有所需的表面质量、刚度以及形状或尺寸精度的外车身板需要显著的拉伸成型，用处于T4回火度的铝片材实现急弯半径(sharp radii)在大多数情况下变得非常困难。
[0047]然而，通过使用本发明的复合片材材料，能够生产具有锐利的特征线的外车身部件。
【附图说明】
[0048]现在，参考附图对本发明进一步进行描述，其中:
[0049]图1:说明了具有两条特征线的门外板的主要形状。
[0050]图