[发明专利]铝基复合材料和成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于成型由铝基复合材料构成的板材的方法，该铝基复合材料具有AA 5xxx或AA 6xxx类型铝芯合金和至少一个单面或双面设置的外部铝合金层，其中，该铝基复合材料在成型工具中成型而且单面或双面的外部铝合金层在已软化退火或已固溶退火的状态下具有25MPa至60MPa的屈服极限R_p0.2。除此之外，本发明还涉及该铝基复合材料在相应的成型方法中的使用以及由该铝基复合材料构成的成型的板材件。

背景技术

由AA 6xxx类铝合金构成的板材在汽车制造中使用在车身中和用于车身安装件(车门、挡板、发动机盖等)。通常使用的合金，例如AA6016或AA6014，既在交货状态下(T4)表现出良好的成型性又在例如通过阴极浸漆的烤漆循环(Lackeinbrennzyklus)之后表现出显著增加的强度。该板材在状态T4下进行固溶退火。对于可见区域的构件，即所谓的外表面构件，另一个使用铝合金的前提条件是，良好的表面观感，即少条痕或无条痕的质量。

在市场中对于成型性优化的并同时可以用于外表面构件的铝材能够用于对成型性有高要求的构件。但是，这些对成型性优化的板材却不能满足关于成型性的新的要求。由于铝有轻量化潜力，目前正为尚不能由铝制成的外表面构件寻求基于铝的解决方案。例如，机动车的大面积的侧壁件应作为一件式的构件由单个铝合金板制成。由于铝材有限的成型性，目前还不能生产这类大面积的板材件。由于缺少基于铝的解决方案，该类大面积的车身构件由钢材制成或该构件设计为多件式的铝构件，这会通过额外的接合步骤导致制造中增加的支出。

申请人已开发了一种材料，该材料满足了对成型性提出的非常高的要求而且以T4状态下的高应变数值为特征。该铝基复合材料已经在国际申请WO 2013/037918A1中公开。但是该材料的制造方法目的在于材料的最大成型性，在实际中仍能够看到由制造条件所造成的条痕效应(Roping Effekte)。

发明内容

本发明的目的在于，扩大铝合金的成型极限，特别是机动车制造所需要的AA6xxx和AA5xxx型铝合金的成型极限，并且提供一种成型方法，该方法实现了大面积的、强度成型的铝合金板材件的制造，特别是以外表面质量级的制造。除此之外，还应提出该铝基复合材料的应用以及提供相应制成的板材件。

根据本发明的第一教导，通过用于由铝基复合材料制成的板材的成型方法实现了上述目的，其中，芯的铝合金的屈服应力和至少一个外层在已软化退火或已固溶退火的状态下的屈服应力的比率适用k_f,外层/k_f,芯＜0.5，优选k_f,外层/k_f,芯＜0.4，而且在铝基复合材料的成型期间在成型工具中的至少一个局部位置上，工具和铝基复合材料之间的摩擦剪切应力τ_R在接触面中达到外部铝合金层的剪切屈服应力k_外层。

根据库伦摩擦定律，在成型工具和铝基复合材料的外部铝层之间的接触面中的摩擦剪切应力适用：

|τ_R|＝min(k,μ×|p_N|)   (1)

其中τ_R为摩擦剪切应力，μ为摩擦系数，p_N为产生摩擦的接触标准压或表面压力而且k为铝基复合材料的较软外层的剪切屈服应力。

以上述的函数(1)得到了摩擦剪切应力绝对值的两个范围：

1.)τ_R＝μ×|P_N|其中μ×|P_N|＜k和

2.)τ_R＝k其中μ×|P_N|≥k。

在最简单的情况中，μ在成型过程中保持恒定，从而在增加的表面压力下摩擦剪切应力τ_R线性增高。但当τ_R达到与成型工具相接触的材料的剪切屈服应力k时，该摩擦剪切应力限定为该剪切屈服应力k。

根据冯·米塞斯(von Mi ses)理论，对于待成型的材料的剪切屈服应力k和屈服应力k_f适用：

k=kf/3,]]>