[发明专利]热处理以提高铝板的接合性

说明书

相关申请交叉引用

本申请要求于2013年11月1日提交的美国临时专利申请序列号61/898,931的优先权，其全部内容因此结合于此用作参考。

技术领域

本发明涉及热处理以提高铝板的接合性，诸如过时效热处理。

背景技术

在汽车设计中减轻车重的一种方法是采用铝密集型车辆(AIV)。AIV往往是基于钢型车辆结构的一体式车身结构设计，它们是冲压板部件的组件。汽车AIV设计主要集中5xxx和6xxx系列铝板，这是因为它们能够以与汽车中那些已经采用的钢板制造方法相符方法进行成形与加工。这些合金可具有与钢型车辆平台中通常使用的软钢板等效的强度。当执行某些热处理工艺时，该6xxx系列铝合金可经历改善的机械强度特性。例如，T6状态(T6-temper)表示铝合金的峰值时效响应。设计者在优化材料的强度时常常使用这种状态。

发明内容

在至少一个实施例中，提供了一种包括第一元件的组件，该第一元件包括6xxx系列铝合金。该合金可进行热处理以具有至少200MPa的屈服强度和可达0.4的r/t(弯曲性)比值。铆钉可将第一元件稳固至一个或多个另外的元件。

该铆钉可维持与6xxx系列铝合金的紧密接触。在一个实施例中，该铆钉为自冲铆钉(SPR)。SPR所形成的扣形物(button)可在6xxx系列铝合金中形成，同时扣形物中基本无开裂。在一个实施例中，6xxx系列铝合金具有可达0.3的r/t比值。6xxx系列铝合金可为6061合金或6111合金并可被热处理成T7或T8状态。在一个实施例中，6xxx系列铝合金可被热处理成具有至少260MPa的屈服强度。在一个实施例中，该组件可包括通过铆钉接合的多达四个元件。第一元件和一个或多个另外的元件均由热处理成具有至少200MPa的屈服强度和可达0.4的r/t(弯曲性)比值的6xxx系列铝合金形成。第一元件和一个或多个另外的元件均可具有0.8至4mm的厚度。

在至少一个实施例中，提供了一种将铝合金接合至汽车组件的方法。该方法可包括：以220℃至240℃的温度对6xxx系列铝合金持续热处理30分钟至7小时以产生具有至少200MPa的屈服强度和可达0.4的r/t(弯曲性)比值的合金。该方法可进一步包括将含有热处理合金的第一元件铆接至一个或多个另外的元件。

这种铆接可采用自冲铆钉(SPR)完成。在一个实施例中，热处理步骤具有5至7小时的持续时间。该热处理步骤可包括：将6xxx系列铝合金热处理成具有可达0.3的r/t比值的T7状态。在另一个实施例中，热处理步骤可具有30至90分钟的持续时间。该热处理步骤可包括：将6xxx系列铝合金热处理成具有至少260MPa的屈服强度的T8状态。

在至少一个实施例中，提供了一种包括第一元件的组件，该第一元件包括被热处理成具有至少200MPa的屈服强度和可达0.4的r/t(弯曲性)比值的6xxx系列铝合金。一个或多个另外的元件可通过自冲铆钉(SPR)稳固至第一元件，该SPR延伸穿过所述一个或多个另外的元件并维持与6xxx系列铝合金的紧密接触。扣形物可在6xxx系列铝合金中形成，且SPR可终止于该扣形物中。该6xxx系列铝合金还可被热处理成具有至少260MPa的屈服强度。

附图说明

图1为示出铝合金的若干处理阶段(tempering stages)的强度与人工时效时间的示意图；

图2是根据一个实施例所要接合的两个元件的组件的示意性截面图；

图3A是包括由自冲铆钉(SPR)接合的经过T6状态的铝合金的组件的截面图；

图3B和图3C分别是图3A的组件的斜视图和仰视图；

图4A是包括由自冲铆钉(SPR)接合的具有T7状态的铝合金的组件的截面图；

图4B和图4C分别是图4A的组件的斜视图和仰视图；

图5是可被用以测试铝合金的弯曲性的半引导翘曲弯曲测试仪的图片；

图6是采用图5的翘曲弯曲测试仪进行测试的试件的实例；

图7A和图7B分别是包括由自冲铆钉(SPR)接合的具有0.28的r/t比值的1.8mm厚的6111铝合金的组件的截面图和仰视图；

图8A和图8B分别是包括由自冲铆钉(SPR)接合的具有0.71的r/t比值的1.8mm厚的6111铝合金的组件的截面图和仰视图；

图9A和图9B分别是包括由自冲铆钉(SPR)接合的具有0.25的r/t比值的2.0mm厚的6111铝合金的组件的截面图和仰视图；