JP5495538B2 - Warm press forming method of bake hardening type aluminum alloy plate - Google Patents
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Description
本発明は、主要な添加元素としてMgとSiを含む、6000系アルミニウム合金を、加熱された金型を用いて温間成形する、温間プレス成形方法に関するものである。 The present invention relates to a warm press-molding method in which a 6000 series aluminum alloy containing Mg and Si as main additive elements is warm-formed using a heated mold.
近年、自動車の車体を軽量化する手段として、鋼板からアルミニウム合金板への材料の転換が進められている。しかし、アルミニウム合金板はプレス成形性が鋼板よりも劣っているため、複雑な形状の部品への適用は困難である。また、アルミニウム合金の成形性及び強度は、Mgの含有量の増加とともに向上することから、当初、自動車のパネル等の部材には、主要な元素として、Mgを含有する5000系アルミニウム合金が適用されていた。 In recent years, conversion of materials from steel plates to aluminum alloy plates has been promoted as means for reducing the weight of automobile bodies. However, since the aluminum alloy plate is inferior to the steel plate in press formability, it is difficult to apply it to a component having a complicated shape. In addition, since the formability and strength of an aluminum alloy improve as the Mg content increases, a 5000 series aluminum alloy containing Mg as a main element is initially applied to members such as automobile panels. It was.
一方、主要な元素として、MgとSiとを含む6000系アルミニウム合金は、5000系アルミニウム合金と比べて、プレス成形性は劣る。しかし、6000系アルミニウム合金は、MgとSiの微細な析出物の生成により、焼付硬化性(Bake Hardenability、BH性という。)を発現するという特徴がある。 On the other hand, a 6000 series aluminum alloy containing Mg and Si as main elements is inferior in press formability compared to a 5000 series aluminum alloy. However, the 6000 series aluminum alloy is characterized by exhibiting bake hardenability (called BH property) due to the formation of fine precipitates of Mg and Si.
自動車の製造工程である焼付塗装処理では、車体に約170℃で20分程度の熱処理が施される。したがって、析出強化によって、処理前に比べて強度が上昇する6000系アルミニウム合金は、自動車の車体に好適な材料である。そのため、室温でのプレス成形性とBH性を両立させた、6000系アルミニウム合金及びその製造方法が提案されている(例えば、特許文献1、2)。 In the baking coating process, which is an automobile manufacturing process, a heat treatment is performed on a vehicle body at about 170 ° C. for about 20 minutes. Therefore, the 6000 series aluminum alloy whose strength is increased by precipitation strengthening compared with that before the treatment is a material suitable for the body of an automobile. Therefore, a 6000 series aluminum alloy and a method for producing the same have been proposed that have both press formability at room temperature and BH properties (for example, Patent Documents 1 and 2).
このような材料の開発と並行して、成形性に劣るアルミニウム合金板を利用するための、成形技術の開発も進められている。特に、成形性に優れる5000系アルミニウム合金を、加熱した金型で成形すると室温での成形に比べて深絞り性が向上し、複雑な形状への成形が可能になる。本発明者らの一部も、5000系アルミニウム合金板の温間成形方法を提案している(例えば、特許文献3)。 In parallel with the development of such materials, development of molding technology for utilizing an aluminum alloy plate having inferior formability is also underway. In particular, when a 5000 series aluminum alloy having excellent formability is molded with a heated mold, deep drawability is improved as compared with molding at room temperature, and molding into a complicated shape becomes possible. Some of the present inventors have also proposed a method of warm forming a 5000 series aluminum alloy plate (for example, Patent Document 3).
また、焼付硬化性を有するアルミニウム合金(焼付硬化型アルミニウム合金という。)の温間成形方法も提案されている(例えば、特許文献4〜6)。このうち、特許文献4では、強度を低下させ、成形性を向上させるために、析出物を生成させ、成長させる技術が提案されている。また、特許文献5では、Fe及びMnの固溶量を制限し、200〜300℃の温度での延性を改善する技術が提案されている。しかし、これらは6000系アルミニウム合金の温間での成形性の向上を図ったものであり、BH性を利用するものではない。 A warm forming method of an aluminum alloy having bake hardenability (referred to as bake hardening type aluminum alloy) has also been proposed (for example, Patent Documents 4 to 6). Among these, Patent Document 4 proposes a technique for generating and growing precipitates in order to reduce strength and improve moldability. Patent Document 5 proposes a technique for limiting the solid solution amount of Fe and Mn and improving ductility at a temperature of 200 to 300 ° C. However, these are intended to improve the warm formability of the 6000 series aluminum alloy and do not utilize the BH property.
これらに対して、特許文献6では、BH性を発現する6000系アルミニウム合金の温間成形方法が提案されている。これは、溶体化処理後、室温で時効させたものであるが、自動車の車体に適用するには、より優れた成形性及びBH性が必要である。 On the other hand, Patent Document 6 proposes a method of warm forming a 6000 series aluminum alloy that exhibits BH properties. This is aged at room temperature after the solution treatment, but better formability and BH properties are required to be applied to the body of an automobile.
本発明は、6000系アルミニウム合金板の成形性及びBH性を、特に、自動車の車体などに適用した際に、軽量化に大きく寄与し得るレベルにまで向上させる、焼付硬化型アルミニウム合金板の温間プレス成形を提案するものである。 The present invention improves the formability and BH properties of a 6000 series aluminum alloy plate, particularly when applied to the body of an automobile, to a level that can greatly contribute to weight reduction. It proposes hot press forming.
本発明者らは、6000系アルミニウム合金板の温間でのプレス成形性とBH性とを同時に向上させるための方法を検討した。その結果、溶体化処理後、70℃以上150℃未満で熱処理を施すことにより、予想を超えて、成形性とBH性が向上することが判明した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
(1) 質量%で、Mg:0.30〜2.00%、Si:0.20〜2.10%を含有し、さらに原子%でSi−Mg/2≧0.64を充足し、残部がAl及び不可避的不純物からなる6000系アルミニウム合金板を溶体化処理後、更に、70℃以上150℃未満で熱処理を施し、その後、該6000系アルミニウム合金板を、フランジ部分の温度が170℃以上であるダイスと、該ダイスのフランジ部分よりも低温であるポンチを用いて成形することを特徴とする焼付硬化型アルミニウム合金板の温間プレス成形方法。
(2) 前記6000系アルミニウム合金板が、質量%で、Mg:0.30〜2.00%、Si:0.30〜2.00%を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなることを特徴とする上記(1)に記載の焼付硬化型アルミニウム合金板の温間プレス成形方法。
(3) 前記6000系アルミニウム合金板が、更に、質量%で、Cu:0.10〜0.90%を含有することを特徴とする上記(2)に記載の焼付硬化型アルミニウム合金板の温間プレス成形方法。
(4) 前記6000系アルミニウム合金板が、更に、質量%で、Ti:0.005〜0.150%、B:0.0001〜0.0500%、Mn:0.03〜0.40%、Cr:0.02〜0.15%、Fe:0.02〜0.50%の1種又は2種以上を含有することを特徴とする上記(2)又は(3)に記載の焼付硬化型アルミニウム合金板の温間プレス成形方法。
(5) 前記6000系アルミニウム合金板が、更に、質量%で、Zn:0.03〜1.00%を含有することを特徴とする上記(2)〜(4)の何れかに記載の焼付硬化型アルミニウム合金板の温間プレス成形方法。
(6) 前記溶体化処理を500〜590℃で行い、70℃未満に冷却した後、70℃以上150℃未満で30分〜30時間保持する熱処理を施すことを特徴とする上記(1)〜(5)の何れかに記載の焼付硬化型アルミニウム合金板の温間プレス成形方法。
(7) 前記溶体化処理の後、熱処理までの間に、室温で2時間以上保持することを特徴とする上記(6)に記載の焼付硬化型アルミニウム合金板の温間プレス成形方法。
(8) 前記溶体化処理を500〜590℃で行い、70℃未満に冷却することなく、70℃以上150℃未満で30分〜30時間保持する熱処理を施すことを特徴とする上記(1)〜(5)の何れかに記載の焼付硬化型アルミニウム合金板の温間プレス成形方法。
(9) 前記ポンチの温度が、ダイスのフランジ部分の温度よりも170℃以上低いことを特徴とする上記(1)〜(8)の何れかに記載の焼付硬化型アルミニウム合金板の温間プレス成形方法。
(10) 前記6000系アルミニウム合金板が、70%超の圧下率の冷間圧延で製造されたものであることを特徴とする上記(1)〜(9)の何れかに記載の焼付硬化型アルミニウム合金板の温間プレス成形方法。
(11) 前記6000系アルミニウム合金板が、冷間圧延の後、中間焼鈍が施され、更に、最終冷間圧延が施されて製造されたものであることを特徴とする上記(1)〜(9)の何れかに記載の焼付硬化型アルミニウム合金板の温間プレス成形方法。
(12) 前記最終冷間圧延の圧下率が70%超であることを特徴とする上記(11)に記載の焼付硬化型アルミニウム合金板の温間プレス成形方法。
The present inventors examined a method for simultaneously improving the hot press formability and BH property of a 6000 series aluminum alloy plate. As a result, it was found that by performing a heat treatment at 70 ° C. or higher and lower than 150 ° C. after the solution treatment, the moldability and BH properties were improved more than expected. This invention is made | formed based on such knowledge, The summary is as follows.
(1) By mass%, Mg: 0.30 to 2.00%, Si: 0.20 to 2.10%, further satisfying Si-Mg / 2 ≧ 0.64 in atomic%, the balance After a solution treatment of a 6000 series aluminum alloy plate made of Al and unavoidable impurities, heat treatment is further performed at 70 ° C. or more and less than 150 ° C., and then the temperature of the flange portion is 170 ° C. or more. A method for warm press forming of a bake-hardening type aluminum alloy plate, characterized in that the die is formed using a die and a punch that is at a lower temperature than the flange portion of the die.
(2) The 6000 series aluminum alloy sheet contains Mg: 0.30 to 2.00% and Si: 0.30 to 2.00% in mass%, and the balance is made of Al and inevitable impurities. The method for warm press-molding a bake-hardening type aluminum alloy plate according to the above (1).
(3) The temperature of the bake-hardening type aluminum alloy plate according to (2), wherein the 6000 series aluminum alloy plate further contains Cu: 0.10 to 0.90% by mass%. Inter-press forming method.
(4) The 6000 series aluminum alloy plate is further in mass%, Ti: 0.005 to 0.150%, B: 0.0001 to 0.0500%, Mn: 0.03 to 0.40%, The bake curable mold according to (2) or (3) above, which contains one or more of Cr: 0.02 to 0.15% and Fe: 0.02 to 0.50% Warm press forming method of aluminum alloy plate.
(5) The baking according to any one of (2) to (4), wherein the 6000 series aluminum alloy plate further contains Zn: 0.03 to 1.00% by mass. A warm press forming method of a curable aluminum alloy plate.
(6) The above (1) to (1), wherein the solution treatment is performed at 500 to 590 ° C., cooled to less than 70 ° C., and then subjected to heat treatment at 70 ° C. or more and less than 150 ° C. for 30 minutes to 30 hours. (5) The warm press-molding method of the bake hardening type aluminum alloy plate according to any one of (5).
(7) The method for warm press forming of a bake-hardening type aluminum alloy plate according to (6) above, wherein after the solution treatment and before the heat treatment, it is kept at room temperature for 2 hours or more.
(8) The above (1), wherein the solution treatment is performed at 500 to 590 ° C., and heat treatment is performed for 30 minutes to 30 hours at 70 ° C. or more and less than 150 ° C. without cooling to less than 70 ° C. The warm press forming method of the bake hardening type aluminum alloy plate in any one of-(5).
(9) The press of the bake-hardening type aluminum alloy plate according to any one of the above (1) to (8), wherein the temperature of the punch is 170 ° C. or more lower than the temperature of the flange portion of the die. Molding method.
(10) The bake hardening mold according to any one of the above (1) to (9), wherein the 6000 series aluminum alloy plate is manufactured by cold rolling with a rolling reduction of more than 70%. Warm press forming method of aluminum alloy plate.
(11) The above-mentioned (1) to (1), wherein the 6000 series aluminum alloy sheet is manufactured by performing intermediate annealing after cold rolling and further performing final cold rolling. 9) The warm press forming method of the bake hardening type aluminum alloy plate according to any one of 9).
(12) The method of warm press forming of a bake-hardening type aluminum alloy plate according to (11) above, wherein the rolling reduction of the final cold rolling is more than 70%.
本発明により、プレス成形性が格段に向上し、かつ極めて良好なBH性を有する6000系アルミニウム合金板の温間プレス成形方法の提供が可能になり、特に、自動車の車体等に適用する場合は、成形性の向上によって、適用できる部材やデザインの自由度が拡大し、強度の上昇によって、デント性の向上や、板厚の削減への貢献という可能性もあり、更には、成形時に金型温度を上昇させることで延性が増大し、穴広げ性が向上するなど、産業上の貢献が極めて顕著である。 According to the present invention, it is possible to provide a warm press forming method for a 6000 series aluminum alloy plate having a markedly improved press formability and an extremely good BH property, and particularly when applied to the body of an automobile. The improvement in moldability increases the flexibility of applicable members and designs, and the increase in strength may improve the dentability and contribute to the reduction of the plate thickness. Increasing the temperature increases the ductility and improves the hole expandability, making industrial contributions extremely remarkable.
本発明の焼付硬化型アルミニウム合金板の温間プレス成形方法では、プレス成形性の目標を従来の鋼板以上とし、BH性の目標を自動車の外板に適用する際のレベルとする。プレス成形性が、限界絞り比(LDR)で評価し、目標値を2.5以上とする。また、BH性は、2%の引張予歪を加えた後、170℃で20分の焼付熱処理を施した後の降伏強度と、焼付熱処理前の降伏強度との差で評価し、目標値を50MPa以上とする。 In the method of warm press forming of the bake hardened aluminum alloy plate of the present invention, the target of press formability is set to be equal to or higher than that of a conventional steel plate, and the target of BH property is set to a level when applied to an outer plate of an automobile. The press formability is evaluated by the limit drawing ratio (LDR), and the target value is set to 2.5 or more. In addition, the BH property is evaluated by the difference between the yield strength after 20% baking heat treatment at 170 ° C. after applying 2% tensile pre-strain, and the yield strength before baking heat treatment. 50 MPa or more.
従来、焼付硬化型アルミニウム合金の温間プレス成形では、BH性を有する鋼板を室温でプレス成形する場合と同様、成形前の強度を低下させることが好ましいと考えられていた。そのため、6000系合金を溶体化処理した後、成形性を損なわないように自然時効させ、温間成形時の金型による加熱を利用して、BH性を付与する方法が提案されている。即ち、BH性を付与するための熱処理に伴う強度の上昇は、温間でのプレス成形性を低下させると考えられていた。 Conventionally, in the warm press forming of a bake-hardening type aluminum alloy, it has been considered preferable to reduce the strength before forming a steel sheet having BH properties at the room temperature. For this reason, a method has been proposed in which a 6000 series alloy is subjected to solution treatment and then naturally aged so as not to impair the formability, and the BH property is imparted using heating by a mold during warm forming. That is, it was thought that the increase in strength accompanying the heat treatment for imparting BH properties would reduce the press formability in the warm.
しかし、本発明者らは、次のように考え、BH性を付与する熱処理を施した焼付硬化型アルミニウム合金を温間プレス成形する方法を指向した。まず、温間プレス成形では、ダイスのフランジ部分を加熱し、これに接触する材料を軟化させる。次に、ポンチの温度をダイスのフランジ部分の温度よりも低くし、ポンチに接触する材料の強度を、ダイスのフランジ部分に接触する材料の強度よりも高める。このような状態で絞り成形を行うと、フランジ部分に接触している材料の強度は低くなり、特に、ポンチ肩部に接触している材料の強度はフランジ部に比べて高くなる。 However, the present inventors considered the following and directed a method of warm press-molding a bake-hardening type aluminum alloy subjected to heat treatment for imparting BH properties. First, in warm press molding, the flange portion of the die is heated to soften the material in contact therewith. Next, the temperature of the punch is made lower than the temperature of the flange portion of the die, and the strength of the material in contact with the punch is made higher than the strength of the material in contact with the flange portion of the die. When the drawing is performed in such a state, the strength of the material in contact with the flange portion is lowered, and in particular, the strength of the material in contact with the punch shoulder portion is higher than that of the flange portion.
本発明の温間プレス成形は、このような、部位による強度差を利用して、絞り成形性を高める方法である。したがって、成形前の強度を低下させることよりも、加熱された材料の高温での軟化が重要である。このように考えると、室温での強度が高く、温間成形に好適な温度域、例えば、150〜300℃という温度での強度が低下し易い材料は、温間プレス成形に適した材料であるということができる。 The warm press molding of the present invention is a method for improving the drawability by utilizing such a difference in strength depending on the part. Therefore, softening of the heated material at a high temperature is more important than reducing the strength before molding. In this way, a material having a high strength at room temperature and a temperature range suitable for warm forming, for example, a material whose strength is easily reduced at a temperature of 150 to 300 ° C., is a material suitable for warm press forming. It can be said.
このような考え方に基づいて、更に、本発明者らは、BH性を付与する熱処理の条件や、温間プレス成形の条件について検討を行った。その結果、6000系アルミニウム合金板の、溶体化処理後の熱処理の温度は70℃以上150℃未満が、ダイスのフランジ部分の加熱温度は170℃以上が好適であり、これにより、従来以上に優れたプレス成形性と、BH性とを確保できることを見出した。なお、本発明では、ダイスのうち、しわ押さえ金型と相対する部分をダイスのフランジ部分という。 Based on such a concept, the present inventors further studied heat treatment conditions for imparting BH properties and warm press molding conditions. As a result, the heat treatment temperature after solution treatment of the 6000 series aluminum alloy plate is preferably 70 ° C. or higher and lower than 150 ° C., and the heating temperature of the flange portion of the die is preferably 170 ° C. or higher. It was found that the press formability and BH property can be secured. In the present invention, a portion of the die that faces the wrinkle pressing mold is referred to as a flange portion of the die.
更に、深絞り成形性は、加熱されたダイスに接触する部分の材料の強度と、ポンチに接触する部分の材料の強度との差の拡大にしたがって向上するため、特に、ポンチの肩部は加熱せず、冷却することが好ましい。また、深絞り成形性の向上には、フランジ部分の材料の流入抵抗を低下させることも有効である。そのため、温間成形では、ダイスのフランジ部分の温度を高める必要があり、本発明では170℃以上とする。一方、ダイスのフランジ部分の温度の上限は、潤滑剤の使用温度の制限により、300℃以上とすることは難しく、270℃以下とすることが好ましい。 Furthermore, the deep drawability is improved as the difference between the strength of the material in contact with the heated die and the strength of the material in contact with the punch increases. Without cooling, it is preferable to cool. In order to improve the deep drawability, it is also effective to reduce the inflow resistance of the material of the flange portion. Therefore, in warm forming, it is necessary to increase the temperature of the flange portion of the die, and in the present invention, the temperature is set to 170 ° C. or higher. On the other hand, it is difficult for the upper limit of the temperature of the flange portion of the die to be 300 ° C. or higher due to the limitation of the use temperature of the lubricant, and it is preferable to set it to 270 ° C. or lower.
また、6000系アルミニウム合金のBH性及び成形性は、MgとSiのクラスタの形成によって変化する。なお、クラスタとは、溶質原子であるMg、Siの一方又は双方の原子集団と定義され、析出物の前駆状態である。更に、本発明では、70℃未満で形成されるクラスタを低温クラスタ、70℃以上150℃未満で形成されるクラスタを高温クラスタと定義する。また、高温クラスタは、保持温度が高く、保持時間が長くなると、成長してベータ・ダブル・プライム(β”)となる。 Further, the BH property and formability of the 6000 series aluminum alloy vary depending on the formation of Mg and Si clusters. A cluster is defined as an atomic group of one or both of Mg and Si as solute atoms, and is a precursor state of precipitates. Further, in the present invention, a cluster formed at less than 70 ° C. is defined as a low temperature cluster, and a cluster formed at 70 ° C. or more and less than 150 ° C. is defined as a high temperature cluster. In addition, the high temperature cluster grows and becomes beta double prime (β ″) when the holding temperature is high and the holding time is long.
例えば、170℃で20分保持する場合、高温クラスタが新たに核生成したり、生成していた高温クラスタが成長するか、又は、β”となり、BH性を発現する。したがって、BH性を向上させるためには、溶体化処理後、70℃以上150℃未満の温度で保持し、高温クラスタを形成させておくことが必要である。 For example, when the temperature is maintained at 170 ° C. for 20 minutes, the high-temperature cluster is newly nucleated, or the generated high-temperature cluster grows or becomes β ″, so that the BH property is expressed. In order to achieve this, after the solution treatment, it is necessary to hold at a temperature of 70 ° C. or higher and lower than 150 ° C. to form a high-temperature cluster.
一方、70℃未満の温度で形成される低温クラスタは、BH性の向上には寄与しないが、室温付近での成形性の向上には有効である。部材の形状によっては、ポンチの底部に接触する材料に張出成形性が要求される場合がある。したがって、温間プレス成形を行う際に、ポンチの底部の形状で張出成形される場合には、低温クラスタを生成させて室温での成形性を高めておくことが好ましい。 On the other hand, a low temperature cluster formed at a temperature of less than 70 ° C. does not contribute to the improvement of the BH property, but is effective in improving the moldability near room temperature. Depending on the shape of the member, the material that contacts the bottom of the punch may be required to have stretchability. Therefore, when performing the warm press molding, it is preferable to form a low-temperature cluster to enhance the moldability at room temperature when it is stretch-molded in the shape of the bottom of the punch.
また、温間成形では、ポンチに接触する部分の材料強度を上昇させると、深絞り成形時の材料の流入力が増加するため、高い成形性が得られる。これは、ポンチに接触する部分の成形温度を変えることなく、室温での材料強度を向上させることによって達成される。ポンチに接触する部分の材料強度を上昇させる方法として、アルミニウム合金板の結晶粒の微細化は、効果的な方法である。そのためには、冷間圧延の圧下率を高めて、溶体化処理を行うことが好ましい。 In warm forming, if the material strength of the portion in contact with the punch is increased, the material flow input at the time of deep drawing increases, so that high formability can be obtained. This is achieved by improving the material strength at room temperature without changing the molding temperature of the part in contact with the punch. As a method for increasing the material strength of the portion in contact with the punch, refining the crystal grains of the aluminum alloy plate is an effective method. For that purpose, it is preferable to perform the solution treatment by increasing the reduction ratio of the cold rolling.
更に、材料の塑性異方性の低減は、ダイスに接触する部分の材料流入抵抗の低下によって、温間成形でも、成形性の向上に有効である。塑性異方性の低減は、具体的にはアルミニウム合金板のr値の異方性を低減させることである。そのためには、特定の結晶方位を集積させないように、冷間圧延の途中で中間焼鈍を施し、再結晶の回数を増やすことが好ましい。 Further, the reduction of the plastic anisotropy of the material is effective in improving the formability even in the warm forming due to the decrease in the material inflow resistance at the portion in contact with the die. The reduction in plastic anisotropy is specifically to reduce the r value anisotropy of the aluminum alloy sheet. For this purpose, it is preferable to increase the number of recrystallizations by performing intermediate annealing in the middle of cold rolling so as not to accumulate specific crystal orientations.
以下、本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
まず、本発明の焼付硬化型アルミニウム合金の成分組成について説明する。本発明の温間プレス成形方法には、自動車用の材料に好適な、MgとSiとを必須成分として含有する6000系アルミニウム合金を採用することが必要である。これは、優れたBH性を得るためである。なお、溶体化処理後の熱処理によって形成させるMg原子とSi原子とからなる高温クラスタ及び低温クラスタの組成は、Si原子が核となった構造である。したがって、MgよりもSiを多く含有することが好ましい。なお、以下、%は、質量%を意味する。 First, the component composition of the bake hardening type aluminum alloy of this invention is demonstrated. In the warm press molding method of the present invention, it is necessary to employ a 6000 series aluminum alloy containing Mg and Si as essential components, which is suitable for automobile materials. This is to obtain excellent BH properties. In addition, the composition of the high temperature cluster and the low temperature cluster composed of Mg atoms and Si atoms formed by the heat treatment after the solution treatment has a structure in which Si atoms are nuclei. Therefore, it is preferable to contain more Si than Mg. Hereinafter, “%” means mass%.
Mg及びSiの含有量は、それぞれ、0.30〜2.00%及び0.20〜2.10%とする。これにより、高温クラスタ及び低温クラスタの核生成が促進され、BH性や成形性の向上が顕著になる。また、高温クラスタ及び低温クラスタの生成を促進させるには、この範囲内で、MgよりもSiの添加量を多くすることが好ましく、これにより、BH性及び成形性の向上に効果的である。
含有Si量としては、含有されるMgとMg 2 Siを形成して消費される分を減算して、さらに、組織中に0.64at%以上(表1の実施例No.4参照)存在していればよい。
一方、Mg及びSiの添加量が、それぞれ、0.3%及び0.20%に満たない場合は、塗装焼付処理の温度が低い場合や、時間が短い場合に、BH性が不十分になることがある。また、BH性を高めるためには、Si量の下限値を0.30%以上にすることが更に好ましい。これに対して、Mg及びSiの添加量が、それぞれ、2.00%及び2.10%を超えると、溶体化処理の温度が低い場合には、平衡相であるMg2Siが残留して、室温での成形性がやや低下する可能性がある。温間成形性を高めるには、Siの添加量を2.00%以下にすることが更に好ましい。Mg及びSiの添加量の、更に好ましい上限は、それぞれ、1.00%及び1.60%である。
The contents of Mg and Si are 0.30 to 2.00% and 0.20 to 2.10%, respectively. Thereby, the nucleation of the high temperature cluster and the low temperature cluster is promoted, and the improvement of BH property and moldability becomes remarkable. Further, in order to promote the formation of high temperature clusters and low temperature clusters, it is preferable to add more Si than Mg in this range, which is effective in improving BH properties and formability.
As the amount of Si contained, the amount consumed by forming Mg and Mg 2 Si contained therein is subtracted, and further, 0.64 at% or more (see Example No. 4 in Table 1) exists in the structure. It only has to be.
On the other hand, when the addition amount of Mg and Si is less than 0.3% and 0.20%, respectively, the BH property becomes insufficient when the temperature of the coating baking process is low or when the time is short. Sometimes. Moreover, in order to improve BH property, it is more preferable that the lower limit value of the Si amount is 0.30% or more. On the other hand, when the addition amounts of Mg and Si exceed 2.00% and 2.10%, respectively, when the solution treatment temperature is low, Mg 2 Si as an equilibrium phase remains. There is a possibility that the moldability at room temperature is slightly lowered. In order to improve the warm formability, it is more preferable that the amount of Si added is 2.00% or less. Further preferable upper limits of the addition amounts of Mg and Si are 1.00% and 1.60%, respectively.
Cuは、特に、室温での成形性への寄与が大きい元素であり、また、高温クラスタの形成を促進する効果も期待できることから、0.10〜0.90%を添加することが好ましい。Cuを0.10%以上添加すると、成形性の向上が顕著になる。一方、Cu量が、0.90%を超えると、耐食性が劣化することがある。 In particular, Cu is an element that greatly contributes to formability at room temperature, and since an effect of promoting the formation of high-temperature clusters can be expected, it is preferable to add 0.10 to 0.90%. When Cu is added in an amount of 0.10% or more, the formability is significantly improved. On the other hand, if the amount of Cu exceeds 0.90%, the corrosion resistance may deteriorate.
更に、結晶粒径を微細化させるため、必要に応じて、Ti、B、Mn、Cr、Feのうち1種又は2種以上を含有させてもよい。 Furthermore, in order to refine the crystal grain size, one or more of Ti, B, Mn, Cr, and Fe may be included as necessary.
Ti及びBは、微量の添加によって鋳塊の結晶粒を微細化し、成形性等の改善に有効な元素である。この効果を得るには、Tiの含有量を0.005%以上、Bの含有量を0.0001%以上とすることが好ましい。一方、Tiの含有量が0.150%超、Bの含有量が0.0500%超になると、晶出物の形成によって、成形性が劣化することがある。したがって、Tiの含有量の好ましい範囲は0.005〜0.150%であり、Bの含有量の好ましい範囲は0.0001〜0.0500%である。 Ti and B are effective elements for improving the formability and the like by refining the crystal grains of the ingot by adding a small amount. In order to obtain this effect, it is preferable that the Ti content is 0.005% or more and the B content is 0.0001% or more. On the other hand, if the Ti content exceeds 0.150% and the B content exceeds 0.0500%, the formability may deteriorate due to the formation of crystallized substances. Therefore, the preferable range of the Ti content is 0.005 to 0.150%, and the preferable range of the B content is 0.0001 to 0.0500%.
Mn、Cr、Feは、結晶粒の微細化によって成形性を向上させる元素であり、また、強度の向上にも寄与する。この効果を得るには、Mnは0.03%以上、Crは0.02%以上、Feは0.02%以上を含有することが好ましい。一方、Mnが0.40%を超え、Crが0.15%を超え、Feが0.50%を超えると、晶出物の生成により、成形性を損なうことがある。したがって、Mnは0.03〜0.40%、Crは0.02〜0.15%、Feは0.02〜0.50%の範囲とすることが好ましい。 Mn, Cr, and Fe are elements that improve formability by refining crystal grains, and also contribute to improvement in strength. In order to obtain this effect, it is preferable that Mn is 0.03% or more, Cr is 0.02% or more, and Fe is 0.02% or more. On the other hand, if Mn exceeds 0.40%, Cr exceeds 0.15%, and Fe exceeds 0.50%, formability may be impaired due to generation of crystallized substances. Therefore, it is preferable that Mn is 0.03 to 0.40%, Cr is 0.02 to 0.15%, and Fe is 0.02 to 0.50%.
更に、強度を向上させるため、必要に応じて、Znを含有させてもよい。 Furthermore, in order to improve the strength, Zn may be contained as necessary.
Znは、強度を向上させる元素であり、効果を得るには、含有量を0.03%以上とすることが好ましい。一方、Znの含有量が、1.00%を超えると強度の上昇により、成形性を損なうことがある。したがって、Znの添加量は、0.03〜1.00%とすることが好ましい。 Zn is an element that improves the strength. In order to obtain the effect, the content is preferably set to 0.03% or more. On the other hand, if the Zn content exceeds 1.00%, the moldability may be impaired due to an increase in strength. Therefore, the addition amount of Zn is preferably 0.03 to 1.00%.
また、鋳塊組織の微細化に効果的であるScを含有させてもよい。Scは、0.01〜0.20%の範囲とすることが好ましい。 Moreover, you may contain Sc which is effective for refinement | miniaturization of an ingot structure | tissue. Sc is preferably in the range of 0.01 to 0.20%.
本発明のアルミニウム合金は、主要な元素としてMg及びSiを含有する6000系アルミニウム合金、好ましくは、上述の成分からなる6000系アルミニウム合金の冷延板を溶体化処理した後、更に、70℃以上150℃未満で熱処理を施して製造される。なお、本発明のアルミニウム合金の冷延板は、常法により、溶解、鋳造し、熱間圧延後、冷間圧延によって製造される。冷間圧延の途中に、中間焼鈍を施してもよい。なお、中間焼鈍を施す場合、中間焼鈍前の冷間圧延を一次冷間圧延といい、中間焼鈍後、溶体化処理前の冷間圧延を最終冷間圧延という。 The aluminum alloy of the present invention is a 6000 series aluminum alloy containing Mg and Si as main elements, preferably a 6000 series aluminum alloy cold-rolled plate composed of the above-mentioned components, and further subjected to a solution treatment, and further 70 ° C. or higher. Manufactured by heat treatment at less than 150 ° C. The aluminum alloy cold-rolled sheet of the present invention is manufactured by melting, casting, hot rolling, and cold rolling in a conventional manner. Intermediate annealing may be performed during the cold rolling. In addition, when performing intermediate annealing, the cold rolling before intermediate annealing is called primary cold rolling, and the cold rolling after intermediate annealing and before solution treatment is called final cold rolling.
溶体化処理の温度は、冷延板に生じている析出物、特に、平衡相であるMg2Siを溶解させて、MgとSiを固溶させるために、500℃以上で行うことが好ましい。一方、Mg、Siの含有量によっては、溶体化処理の温度が高すぎると結晶粒界が溶融することがあるため、上限を590℃以下とすることが好ましい。 The temperature of the solution treatment is preferably 500 ° C. or higher in order to dissolve precipitates generated in the cold-rolled sheet, in particular Mg 2 Si as an equilibrium phase, so that Mg and Si are dissolved. On the other hand, depending on the contents of Mg and Si, if the solution treatment temperature is too high, the crystal grain boundaries may melt, so the upper limit is preferably made 590 ° C. or lower.
溶体化処理では、最高温度に到達後、保持せずに冷却してもよいが、0.1〜5分の保持を行うことが好ましい。保持時間の下限を0.1分以上にすると、Mg2Siの溶解が促進され、Mg及びSiの固溶量が増加する。なお、生産性を高めるためには、加熱炉内を通板させる連続加熱処理設備を用いることが好ましい。しかし、溶体化処理の保持時間を長くするには、加熱炉を長くするか、通板速度を遅くする必要があり、生産性を損なうため、5分以下とすることが好ましい。 In the solution treatment, after reaching the maximum temperature, the solution may be cooled without being held, but it is preferable to hold for 0.1 to 5 minutes. When the lower limit of the holding time is 0.1 minutes or more, the dissolution of Mg 2 Si is promoted, and the solid solution amount of Mg and Si increases. In order to increase productivity, it is preferable to use a continuous heat treatment facility for passing through the heating furnace. However, in order to lengthen the holding time of the solution treatment, it is necessary to lengthen the heating furnace or slow the sheet passing speed, and it is preferable to set it to 5 minutes or less in order to impair productivity.
溶体化処理後の冷却は空冷でよいが、ヘミング加工を施す場合は、曲げ性を向上させるために、送風手段を用いて強制冷却することが好ましい。特に、溶体化処理後、250℃までは、10℃/s以上で冷却することが好ましい。これにより、250℃以上での析出物の形成が防止され、強度の上昇を抑制することができ、また、BH性の向上やプレス成形性の向上に寄与する固溶Mg及び固溶Siを確保することができる。なお、冷却速度を制御するために、ミスト冷却や水冷を行ってもよい。 The cooling after the solution treatment may be air cooling, but when hemming is performed, it is preferable to forcibly cool using a blowing means in order to improve bendability. In particular, after solution treatment, it is preferable to cool to 250 ° C. at 10 ° C./s or more. As a result, the formation of precipitates at 250 ° C. or higher can be prevented, the increase in strength can be suppressed, and solid solution Mg and solid solution Si contributing to improvement in BH properties and press formability can be secured. can do. In order to control the cooling rate, mist cooling or water cooling may be performed.
溶体化処理後の熱処理を70℃以上150℃未満で施す理由は、上述のように、高温クラスタの生成の促進である。なお、溶体化処理後の70℃以上150℃未満での熱処理を、本発明では安定化処理ともいう。安定化処理の温度が70℃未満では高温クラスタよりも優先的に低温クラスタが生成して、BH性が不十分になる。一方、安定化処理の温度が150℃以上になると、β”の生成によって強度が高くなり、温間プレス成形性が若干低下する。これにより、複雑な形状を有する部品への適用が難しくなる。 The reason why the heat treatment after the solution treatment is performed at 70 ° C. or higher and lower than 150 ° C. is to promote the formation of high temperature clusters as described above. The heat treatment at 70 ° C. or higher and lower than 150 ° C. after the solution treatment is also referred to as a stabilization treatment in the present invention. If the temperature of the stabilization treatment is less than 70 ° C., low temperature clusters are preferentially generated over high temperature clusters, and the BH property becomes insufficient. On the other hand, when the temperature of the stabilization treatment is 150 ° C. or higher, the strength is increased due to the formation of β ″, and the warm press formability is slightly lowered. This makes it difficult to apply to parts having complicated shapes.
また、本発明の温間プレス成形方法では、BH性の向上を重視することから、安定化処理の保持時間を、30分以上にすることが好ましい。一方、安定化処理の保持時間が、30時間を超えると、強度が高くなり、温間プレス成形性が若干低下する。 Further, in the warm press molding method of the present invention, since the improvement of BH property is emphasized, the holding time of the stabilization treatment is preferably set to 30 minutes or more. On the other hand, if the holding time of the stabilization treatment exceeds 30 hours, the strength increases and the warm press formability slightly decreases.
なお、BH性に加えて、室温での成形性を向上させるためには、溶体化処理後、70℃未満に冷却してから、安定化処理を施すことが好ましい。これは、70℃未満に冷却すると、室温でのプレス成形性に寄与する低温クラスタが生成するためである。 In addition to the BH property, in order to improve the formability at room temperature, it is preferable to perform the stabilization treatment after cooling to less than 70 ° C. after the solution treatment. This is because cooling to below 70 ° C. generates low temperature clusters that contribute to press formability at room temperature.
更に、室温でのプレス成形性の向上が求められる場合には、溶体化処理後、室温まで冷却し、安定化処理を施すまでに、2時間以上保持することが好ましい。更に、室温でのプレス成形性を重視する場合は、2日以上室温で保持してもよい。一方、BH性を向上させる効果を得るには、室温での保持は7日以下にすることが好ましい。なお、本発明での室温は、季節によって変動するものの、−40℃未満や、50℃超になる可能性は低い。 Furthermore, when improvement in press formability at room temperature is required, it is preferable to hold for at least 2 hours after solution treatment, before cooling to room temperature and performing stabilization treatment. Furthermore, when emphasizing press formability at room temperature, it may be held at room temperature for two days or more. On the other hand, in order to obtain the effect of improving the BH property, the retention at room temperature is preferably 7 days or less. In addition, although the room temperature in this invention changes with seasons, possibility that it will be less than -40 degreeC or more than 50 degreeC is low.
これに対して、室温での成形性よりもBH性を重視する場合には、溶体化処理後、70℃未満に冷却することなく、安定化処理を施すことが好ましい。これには、巻取後のコイルの冷却速度が著しく低下することを利用すればよく、溶体化処理後の巻取温度を70℃以上150℃未満とすることが好ましい。巻取温度の下限は、溶体化処理から安定化処理までの時間が長い場合は、必要に応じて高めればよく、80℃以上にすることが好ましい。 On the other hand, when the BH property is more important than the moldability at room temperature, it is preferable to perform the stabilization treatment without cooling to less than 70 ° C. after the solution treatment. For this purpose, it is sufficient to use the fact that the cooling rate of the coil after winding is remarkably lowered, and it is preferable that the winding temperature after the solution treatment is 70 ° C. or more and less than 150 ° C. When the time from the solution treatment to the stabilization treatment is long, the lower limit of the coiling temperature may be increased as necessary, and is preferably 80 ° C. or higher.
冷間圧延の途中に中間焼鈍を施すと、溶体化処理の前に再結晶させることができる。そのため、中間焼鈍を施さない場合に比べて、集合組織が等方的になり、塑性異方性が低減する。したがって、中間焼鈍によって、材料板面内のr値の方向差が低減し、深絞り成形における材料流入抵抗が低下して、温間成形性が向上する。 When intermediate annealing is performed in the middle of cold rolling, recrystallization can be performed before the solution treatment. Therefore, the texture becomes isotropic and the plastic anisotropy is reduced as compared with the case where intermediate annealing is not performed. Therefore, the intermediate annealing reduces the direction difference of the r value in the material plate surface, lowers the material inflow resistance in deep drawing, and improves warm formability.
中間焼鈍は、冷間圧延後の加工組織を再結晶させるために、400℃以上の温度で行えばよいが、温度が500℃未満であると、再結晶に要する時間が長くなる。一方、中間焼鈍の温度が590℃を超えると、成分によっては、結晶粒界が溶融することがある。そのため、生産性及び製造性を考慮すると、中間焼鈍は、500〜590℃で行うことが好ましい。また、連続焼鈍の場合、最高温度に到達した後、保持せずに冷却してもよく、一方、保持時間が300sを超えると、生産性を損なうため、保持時間は300s以下が好ましい。また、再結晶を促進させるには、保持時間を60s以上にすることが好ましい。 The intermediate annealing may be performed at a temperature of 400 ° C. or higher in order to recrystallize the processed structure after cold rolling, but if the temperature is lower than 500 ° C., the time required for recrystallization becomes longer. On the other hand, when the temperature of the intermediate annealing exceeds 590 ° C., the crystal grain boundary may melt depending on the component. Therefore, in consideration of productivity and manufacturability, the intermediate annealing is preferably performed at 500 to 590 ° C. In the case of continuous annealing, after reaching the maximum temperature, cooling may be performed without holding. On the other hand, if the holding time exceeds 300 s, productivity is impaired, and thus the holding time is preferably 300 s or less. In order to promote recrystallization, the holding time is preferably 60 s or longer.
また、温間成形性を向上させるためには、冷間圧延の圧下率を高めることが好ましい。冷間圧延の圧下率を70%以上にすれば、溶体化処理後の結晶粒が微細化し、ポンチに接触する部分の材料強度が高くなるため、温間成形性が向上する。なお、結晶粒を微細化させるためには、溶体化処理前の加工組織に蓄積される歪み量を高めることが必要であるため、中間焼鈍を施す場合は、溶体化処理前の最終冷間圧延の圧下率を70%以上にすることが好ましい。しかし、中間焼鈍を施した後、最終冷間圧延の圧下率を70%以上にすると、圧下率が70%未満である場合と比較して、若干、塑性異方性の低減の効果が小さくなることがある。 Moreover, in order to improve warm formability, it is preferable to raise the reduction rate of cold rolling. If the rolling reduction of the cold rolling is set to 70% or more, the crystal grains after the solution treatment are refined, and the material strength of the portion in contact with the punch is increased, so that the warm formability is improved. In order to refine the crystal grains, it is necessary to increase the amount of strain accumulated in the processed structure before the solution treatment. Therefore, when intermediate annealing is performed, the final cold rolling before the solution treatment is performed. It is preferable to set the rolling reduction of 70% or more. However, after the intermediate annealing, when the rolling reduction of the final cold rolling is set to 70% or more, the effect of reducing the plastic anisotropy is slightly smaller than when the rolling reduction is less than 70%. Sometimes.
6000系アルミニウム合金を製造後、温間プレス成形を施す。なお、製造後、室温での保持によって低温クラスタが生成することがあるため、製造から3ヶ月以内に温間プレス成形を施すことが好ましい。 After producing the 6000 series aluminum alloy, warm press forming is performed. In addition, since a low temperature cluster may produce | generate by holding | maintenance at room temperature after manufacture, it is preferable to give warm press molding within three months from manufacture.
また、本発明のアルミニウム合金の温間プレス成形方法では、ダイスのフランジ部分の温度とポンチの温度が極めて重要である。上述のように、温間プレス成形性は、ダイスのフランジ部分に接触する材料の軟化と、特にポンチ肩部に接触する材料の強度の確保によって向上する。そのため、ポンチの温度、特に、ポンチ肩部の温度は、ダイスのフランジ部分の温度よりも低下させることが必要である。 Further, in the method for warm press forming of an aluminum alloy of the present invention, the temperature of the flange portion of the die and the temperature of the punch are extremely important. As described above, the warm press formability is improved by softening the material in contact with the flange portion of the die and particularly ensuring the strength of the material in contact with the punch shoulder. Therefore, the punch temperature, particularly the punch shoulder temperature, needs to be lower than the temperature of the flange portion of the die.
ダイスのフランジ部分に接する材料の流入抵抗を減少させるためには、ダイスのフランジ部分の温度を170℃以上にすることが必要である。これは、6000系アルミニウム合金が170℃以上になると、強度の低下に伴う流入抵抗の低下が顕著になるためである。なお、深絞り性を向上させるには、ダイスのフランジ部分の温度を200℃以上にすることが好ましい。これにより、スプリングバックによる成形品の形状不良の防止も可能になる。また、材料の温度が高い状態で穴広げ加工を施してもよい。アルミニウム合金の延性は、温度の上昇によって向上するため、温間での成形は、穴広げ性の向上にも有効である。 In order to reduce the inflow resistance of the material in contact with the flange portion of the die, the temperature of the flange portion of the die needs to be 170 ° C. or higher. This is because when the 6000 series aluminum alloy is 170 ° C. or higher, the inflow resistance is significantly decreased due to the decrease in strength. In order to improve deep drawability, the temperature of the flange portion of the die is preferably set to 200 ° C. or higher. Thereby, it becomes possible to prevent the shape defect of the molded product due to the spring back. Further, the hole expanding process may be performed in a state where the temperature of the material is high. Since the ductility of an aluminum alloy is improved by increasing the temperature, warm forming is also effective for improving hole expansibility.
ダイスの加熱を行う具体的な手段としては、ダイス、特に、ダイスのフランジ部分にヒーターを埋め込み、加熱すればよい。しわ押さえ金型にヒーターを埋め込んで加熱してもよい。また、ダイスのフランジ部分の温度をポンチの温度よりも高くしていても、アルミニウム合金板がダイスのみと接触していては、熱伝導によってポンチ肩部の温度が、ダイスのフランジ部分の温度と同等に上昇し、軟化することがある。そのため、プレス成形を行う際には、ダイスで材料を挟持する際に、同時に、ポンチを材料に接触させることが好ましい。 As a specific means for heating the dice, a heater may be embedded in the dice, in particular, the flange portion of the dice and heated. A heater may be embedded in the wrinkle holding mold and heated. Even if the temperature of the flange portion of the die is higher than the temperature of the punch, if the aluminum alloy plate is in contact with only the die, the temperature of the punch shoulder due to heat conduction will be the same as the temperature of the flange portion of the die. It may rise equally and soften. Therefore, when performing press molding, it is preferable that the punch is brought into contact with the material at the same time as the material is sandwiched between the dies.
更に、深絞り性を向上させるためには、ダイスのフランジ部分の温度とポンチの温度との差を170℃以上とすることが好ましい。このような温度差を付与するには、ポンチ、特に、ポンチ肩部の内部に冷媒を循環させることが好ましい。冷媒は水でもよいが、0℃以下に冷却する場合は、アルコール、グリセリン等を用いることが好ましい。 Further, in order to improve the deep drawability, it is preferable that the difference between the temperature of the flange portion of the die and the temperature of the punch is 170 ° C. or more. In order to give such a temperature difference, it is preferable to circulate the coolant inside the punch, particularly the inside of the punch shoulder. The coolant may be water, but when cooling to 0 ° C. or lower, it is preferable to use alcohol, glycerin, or the like.
表1に示した成分を有する6000系アルミニウム合金を、実験室で溶解、鋳造し、熱間圧延及び冷間圧延を施して、厚みが1mmの冷延板とした。これらの冷延板から、後述する温間プレス成形試験及び引張試験、並びに、BH性の評価試験に供する試験片を採取した。温間プレス成形に供する試験片は円盤状であり、引張試験片は、圧延方向を長手方向とする、JIS Z 2201の5号試験片である。なお、表1の空欄は、成分を意図的に添加していないことを意味する。 A 6000 series aluminum alloy having the components shown in Table 1 was melted and cast in a laboratory, subjected to hot rolling and cold rolling to obtain a cold rolled sheet having a thickness of 1 mm. From these cold-rolled sheets, test pieces used for a warm press forming test and a tensile test described below and a BH property evaluation test were collected. The test piece used for warm press molding is a disk shape, and the tensile test piece is a No. 5 test piece of JIS Z 2201 whose longitudinal direction is the rolling direction. In addition, the blank of Table 1 means that the component is not added intentionally.
これらの試験片を、560℃のソルトバス中に1分間保持し、水中に焼入れ、冷却した。冷却後は室温での保持を避けるため、直ちに、液体窒素中に保管した。溶体化処理後の室温での保持時間は、1〜2分程度であり、溶体化処理後の低温クラスタの生成による影響を無視することができる。 These test pieces were kept in a salt bath at 560 ° C. for 1 minute, quenched in water and cooled. After cooling, it was immediately stored in liquid nitrogen to avoid holding at room temperature. The retention time at room temperature after the solution treatment is about 1 to 2 minutes, and the influence of the generation of low-temperature clusters after the solution treatment can be ignored.
その後、一部の試験片は、室温で保持した。なお、室温は25℃である。更に、試験片には、60〜200℃のオイルバスを用いて、安定化処理を模擬する熱処理を施した。表2に、室温での保持時間を示し、また、オイルバスの温度及び保持時間を安定化処理の保持温度及び保持時間として示す。表2の溶体化処理後の欄の空欄は、溶体化処理後に70℃未満にすることなく安定化処理を施したことを意味する。 Thereafter, some test pieces were kept at room temperature. The room temperature is 25 ° C. Further, the test piece was subjected to heat treatment simulating stabilization using an oil bath at 60 to 200 ° C. Table 2 shows the holding time at room temperature, and the oil bath temperature and holding time are shown as the holding temperature and holding time of the stabilization treatment. The blank in the column after the solution treatment in Table 2 means that the stabilization treatment was performed without setting the temperature below 70 ° C. after the solution treatment.
安定化処理後、温間プレス成形試験及び引張試験、BH性評価試験を行った。温間プレス成形試験は、フランジ部分にヒーターを埋め込んだダイスを有する深絞り試験装置を用いて行った。ポンチは円筒状で、外径は78mmであり、ダイスの内径は80mmである。ポンチの内部には水を循環させて、肩部の表面の温度を30℃とした。 After the stabilization treatment, a warm press molding test, a tensile test, and a BH property evaluation test were performed. The warm press molding test was performed using a deep drawing test apparatus having a die with a heater embedded in the flange portion. The punch is cylindrical, the outer diameter is 78 mm, and the inner diameter of the die is 80 mm. Water was circulated inside the punch to adjust the temperature of the shoulder surface to 30 ° C.
温間プレス成形性は、限界絞り比(LDR)で評価した。LDRは、破断させずに絞り抜くことのできる試験片の最大の直径を、ポンチの外径で除して求められる値である。なお、温間プレス成形試験には二硫化モリブデンに水を加えた潤滑剤を用いた。また、しわ押さえ圧は1ton以下とした。 The warm press formability was evaluated by the limit drawing ratio (LDR). LDR is a value obtained by dividing the maximum diameter of a test piece that can be drawn without breaking by the outer diameter of the punch. In the warm press molding test, a lubricant obtained by adding water to molybdenum disulfide was used. The wrinkle pressing pressure was 1 ton or less.
引張試験は、JIS Z 2241に準拠して行い、安定化処理後の降伏強度(BH前YS)を測定した。また、塗装焼付処理を模擬して、2%の引張予歪を与えた試験片を170℃のオイルバス中に20分保持し、JIS Z 2241に準拠して引張試験を行い、塗装焼付後の降伏強度(BH後YS)を測定した。更に、BH後YSとBH前YSとの差(ΔYS)を求めた。なお、降伏強度は0.2%耐力である。実際の部材では、温間プレス成形後、塗装焼付処理が施されるので、BH性は、本実施例の結果よりも向上すると考えられる。 The tensile test was performed according to JIS Z 2241, and the yield strength after stabilization (YS before BH) was measured. In addition, by simulating the coating baking process, a test piece given 2% tensile pre-strain is held in an oil bath at 170 ° C. for 20 minutes, and a tensile test is performed in accordance with JIS Z 2241. The yield strength (YS after BH) was measured. Furthermore, the difference (ΔYS) between YS after BH and YS before BH was determined. The yield strength is 0.2% proof stress. In an actual member, the coating baking process is performed after the warm press forming, so that the BH property is considered to be improved from the result of this example.
結果を表3に示す。No.2〜8、11〜13は、本発明の例であり、LDRが2.5以上、ΔYSが50MPaである。なお、No.11〜13は、溶体化処理後に70℃未満に冷却した後、安定化処理を施す製造方法を模擬した例である。また、No.8は、Si量が若干多いため、その他の発明例に比べて、LDRや、ΔYSが若干低くなっている。
The results are shown in Table 3. No. 2 to 8, 11 to 13 are examples of the present invention, and LDR is 2.5 or more and ΔYS is 50 MPa. In addition, No. Nos. 11 to 13 are examples of simulating a manufacturing method in which a stabilization treatment is performed after cooling to less than 70 ° C. after the solution treatment. In addition , no . In No. 8, since the Si amount is slightly larger, LDR and ΔYS are slightly lower than those of the other invention examples.
一方、No.9、10、14は比較例である。No.9は、温間プレス成形のダイスのフランジ部分の温度が低いため、LDRが十分ではない。No.10は、安定化処理の温度が高いため、β”が析出して強度が上昇し、LDR及びΔYSが低下した例である。No.14は、安定化処理の温度が低いため、高いBH性が得られなかった例である。 On the other hand, no. 9, 10, and 14 are comparative examples. No. No. 9 has a low LDR because the temperature of the flange portion of the hot press-formed die is low. No. No. 10 is an example in which β ″ is precipitated and the strength is increased and LDR and ΔYS are decreased because the temperature of the stabilization treatment is high. No. 14 is a high BH property because the temperature of the stabilization treatment is low. This is an example in which
実施例1と同様にして、表4に示した成分を有する6000系アルミニウム合金を、実験室で溶解、鋳造し、熱間圧延を施した。得られた熱延板に、表5に示す条件で冷間圧延を施し、一部は、中間焼鈍を行い、厚みが1mmの冷延板を得た。これらの冷延板から、実施例1と同様にして、温間プレス成形試験及び引張試験、及び、BH性の評価試験に供する試験片を採取し、表5に示した条件で、溶体化処理を施した。 In the same manner as in Example 1, a 6000 series aluminum alloy having the components shown in Table 4 was melted and cast in a laboratory and subjected to hot rolling. The obtained hot-rolled sheet was cold-rolled under the conditions shown in Table 5, and a part thereof was subjected to intermediate annealing to obtain a cold-rolled sheet having a thickness of 1 mm. From these cold-rolled sheets, specimens to be subjected to a warm press forming test, a tensile test, and a BH property evaluation test were collected in the same manner as in Example 1, and were subjected to a solution treatment under the conditions shown in Table 5. Was given.
溶体化処理はソルトバス中に浸漬して行い、水中に焼入れ、冷却した。保持時間は、予め、熱電対を装着した試験片を用いて、種々の条件で温度の時間変化を測定し、得られた加熱曲線に基づいて制御した。冷却後は室温での保持を避けるため、溶体化処理後の室温での保持時間が1〜2分程度になるようにして、液体窒素中に保管した。その後、一部の試験片は、表5に示す条件で室温で保持した。なお、室温は25℃である。 The solution treatment was performed by immersing in a salt bath, quenched in water and cooled. The holding time was controlled based on the heating curve obtained by measuring the temporal change of temperature under various conditions using a test piece equipped with a thermocouple in advance. In order to avoid holding at room temperature after cooling, the solution was stored in liquid nitrogen so that the holding time at room temperature after the solution treatment was about 1 to 2 minutes. Thereafter, some test pieces were kept at room temperature under the conditions shown in Table 5. The room temperature is 25 ° C.
更に、試験片には、実施例1と同様に、オイルバスを用いて、表5に示した条件で、安定化処理を模擬する熱処理を施した。表5の溶体化処理後の欄が空欄である例は、溶体化処理後に70℃未満にすることなく安定化処理を施したものである。これらは、溶体化処理後、70℃未満に冷却することなく、安定化処理を施す製造方法を模擬したものである。 Further, as in Example 1, the test piece was subjected to a heat treatment that simulated the stabilization treatment under the conditions shown in Table 5 using an oil bath. The example in which the column after the solution treatment in Table 5 is blank is a case where the stabilization treatment is performed without setting the temperature below 70 ° C. after the solution treatment. These simulate the manufacturing method which performs a stabilization process, without cooling to less than 70 degreeC after a solution treatment.
安定化処理後、実施例1と同様に、温間プレス成形試験及び引張試験、BH性評価試験を行った。表6は、温間成形プレス試験での、ポンチ温度、ダイス温度、金型温度差であり、いずれも同じ条件で試験を実施した。また、塑性異方性は、JIS Z 2254に準拠して評価した。rL、rc、rxは、長手方向を、それぞれ、圧延方向、幅方向、45°方向とした試験片を用いて評価したr値である。また、Δrは、これら3方向のr値の異方性差を表す指標であり、
Δr=(rL+rC)−2rX)/2
で定義される。
After the stabilization treatment, a warm press molding test, a tensile test, and a BH property evaluation test were conducted in the same manner as in Example 1. Table 6 shows the punch temperature, the die temperature, and the mold temperature difference in the warm molding press test, and the tests were conducted under the same conditions. The plastic anisotropy was evaluated according to JIS Z 2254. rL, rc, and rx are r values evaluated using test pieces with the longitudinal direction being the rolling direction, the width direction, and the 45 ° direction, respectively. Δr is an index representing the anisotropy difference between the r values in these three directions.
Δr = (rL + rC) −2rX) / 2
Defined by
結果を表7に示す。No.16−1〜20−4は、何れも発明例であり、LDRが2.5以上、ΔYSが50MPaである。また、表7に示したように、冷間圧延率が高いと、BH前YSが高くなり、中間焼鈍を施すと、Δrが小さくなり、LDRが大きくなる。
The results are shown in Table 7. No. 16 -1~20-4 are both an invention example, LDR is 2.5 or more, DerutaYS is 50 MPa. Further, as shown in Table 7, when the cold rolling rate is high, YS before BH becomes high, and when intermediate annealing is performed, Δr becomes small and LDR becomes large.
Claims (12)
Mg:0.30〜2.00%、
Si:0.20〜2.10%を含有し、
さらに原子%でSi−Mg/2≧0.64を充足し、残部がAl及び不可避的不純物からなる6000系アルミニウム合金板を溶体化処理後、更に、70℃以上150℃未満で熱処理を施し、その後、該6000系アルミニウム合金板を、フランジ部分の温度が170℃以上であるダイスと、該ダイスのフランジ部分よりも低温であるポンチを用いて成形することを特徴とする焼付硬化型アルミニウム合金板の温間プレス成形方法。 % By mass
Mg: 0.30 to 2.00%,
Si: 0.20 to 2.10% is contained,
Furthermore, after satisfying Si—Mg / 2 ≧ 0.64 in atomic%, and a solution treatment of a 6000 series aluminum alloy plate with the balance being Al and inevitable impurities, heat treatment is further performed at 70 ° C. or more and less than 150 ° C., Thereafter, the 6000 series aluminum alloy plate is formed by using a die having a flange portion temperature of 170 ° C. or higher and a punch having a lower temperature than the flange portion of the die. Warm press molding method.
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