一种汽车门框一体成型轻量化工艺的制作方法

1.本发明涉及汽车门框制造技术领域，具体涉及一种汽车门框一体成型轻量化工艺。


背景技术：

2.汽车门框总成一般由左纵框、右纵框、上横框、下横框和左斜框分体冲压后焊接连接而成，达到密封车门及装饰车门的目的。
3.随着汽车行业的发展，分体冲压后焊接工艺在汽车门框在生产制备过程中的缺点也日益突出：首先，焊接工艺不易控制，由于车门钢板的厚度相对偏薄，焊接质量差会严重影响汽车门框总成的整体强度，在受到撞击时，容易出现断裂，严重威胁汽车门框总成的安全性能；其次，汽车门框的轻量化设计可以减轻汽车的重量，从而可以提高汽车的燃油经济性和机动性，因此，在保证汽车门框强度的基础上，汽车门框的轻量化设计还有一定的提升空间。
4.基于此，本发明设计了一种汽车门框一体成型轻量化工艺以解决上述问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种汽车门框一体成型轻量化工艺。
6.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
7.一种汽车门框一体成型轻量化工艺，包括以下步骤：
8.一、制备门框成型板材，包括以下步骤：
9.s1、按照重量百分数称取以下原料：si0.5～1.3％、mg0.5～1.0％、cu1.1～1.6％、la0.3～0.5％、sm铝中间合金粉末0.5～1.8％、er铝中间合金粉末0.3～1.1％，其余为a1；
10.s2、将si、mg、cu、la和a1混合后熔化，形成铝合金熔融物；
11.s3、将sm铝中间合金粉末加入上述铝合金熔融物中熔化，得到混合熔融物；
12.s4、将er铝中间合金粉末加入上述混合熔融物中熔化，得到门框成型材料熔融物；
13.s5、对上述门框成型材料熔融物通过喷嘴喷射打印到冷却平台上，进行冷却处理，得到铝合金铸锭；
14.s6、制备门框成型板材；包括以下步骤：将所述铝合金铸锭进行均匀化热处理、轧制、稳定化热处理，得到门框成型板材；
15.二、对门框成型板材采用激光切割设备切割成合适尺寸，得到门框的各部分；
16.三、将门框的各部分采用激光拼焊设备拼焊；
17.四、采用高压压铸成形设备，对门框的各部分进行一体化高压压铸成形。
18.更进一步的，s2、将si、mg、cu、la和a1混合，将熔化炉的温度控制在630～638℃，熔化时间控制在1.8～2h；然后将熔化炉的温度升温至640～645℃，继续熔化时间控制在0.5～0.8h，形成铝合金熔融物。
19.更进一步的，s3、将sm铝中间合金粉末加入上述铝合金熔融物中，将熔化炉的温度控制在660～668℃，熔化时间控制在0.6～1h，得到混合熔融物。
20.更进一步的，s4、将er铝中间合金粉末加入上述混合熔融物中，将熔化炉的温度控制在670～675℃，熔化时间控制在0.3～0.5h，得到门框成型材料熔融物。
21.更进一步的，均匀化热处理的参数控制为：温度为600～630℃，时间为4～5h。
22.更进一步的，轧制的参数控制为：轧制的终了温度为380～400℃，中间退火温度为350～370℃，轧制变形量为65～75％。
23.更进一步的，稳定化热处理的参数控制为：温度为120～200℃，时间为5～8h。
24.更进一步的，步骤四包括以下步骤：
25.将门框的各部分放入高压压铸成形设备中，在氮气保护条件、700～750℃温度下，并进行热处理6～12min；
26.然后使用高压压铸成形设备对门框的各部分进行一体化高压压铸成形5～10min，压力控制在1500～2000mpa；
27.最后对成型后的汽车门框进行冷却处理。
28.更进一步的，最后对成型后的汽车门框进行冷却处理，包括以下步骤：
29.先用-5～0℃的空气冷却1～2h；
30.然后用0℃的水冷却1～1.5h。
31.有益效果
32.本发明通过改进门框成型板材的材质，保证门框成型板材的重量的轻量化和强度，通过将制备的门框成型板材进行切割后，得到门框的各部分，再将门框的各部分采用激光拼焊设备拼焊成型，最后通过高压压铸成形设备对门框的各部分进行一体化高压压铸成形，从而得到强度高、一体化、轻量化的汽车门框；
33.本发明可避免焊接质量差导致的汽车门框总成的整体强度降低出现断裂等问题，有利于提高汽车门框总成的安全性能；本发明可进一步提升汽车门框的轻量化设计，有利于减轻汽车的重量，从而可以提高汽车的燃油经济性和机动性。
具体实施方式
34.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
36.实施例1
37.本实施例提供了一种汽车门框一体成型轻量化工艺，包括以下步骤：
38.一、制备门框成型板材，包括以下步骤：
39.s1、按照重量百分数称取以下原料：si0.5％、mg0.5％、cu1.1％、la0.3％、sm铝中间合金粉末0.5％、er铝中间合金粉末0.3％，其余为a1；
40.s2、将si、mg、cu、la和a1混合，将熔化炉的温度控制在630℃，熔化时间控制在1.8h；然后将熔化炉的温度升温至640℃，继续熔化时间控制在0.5h，形成铝合金熔融物；
41.s3、将sm铝中间合金粉末加入上述铝合金熔融物中，将熔化炉的温度控制在660℃，熔化时间控制在0.6h，得到混合熔融物；
42.s4、将er铝中间合金粉末加入上述混合熔融物中，将熔化炉的温度控制在670℃，熔化时间控制在0.3h，得到门框成型材料熔融物；
43.s5、对上述门框成型材料熔融物通过喷嘴喷射打印到冷却平台上，进行冷却处理，得到铝合金铸锭；
44.s6、制备门框成型板材；包括以下步骤：将所述铝合金铸锭进行均匀化热处理、轧制、稳定化热处理，得到门框成型板材；
45.其中，均匀化热处理的参数控制为：温度为600℃，时间为4h；
46.轧制的参数控制为：轧制的终了温度为3800℃，中间退火温度为350℃，轧制变形量为65％；
47.其中，稳定化热处理的参数控制为：温度为120℃，时间为5h；
48.二、对门框成型板材采用激光切割设备切割成合适尺寸，得到门框的各部分；
49.三、将门框的各部分采用激光拼焊设备拼焊；
50.优选的，激光拼焊设备采用co2激光焊接设备，功率控制在1000w，焊速2.5m/min；
51.四、采用高压压铸成形设备，对门框的各部分进行一体化高压压铸成形；包括以下步骤：
52.将门框的各部分放入高压压铸成形设备中，在氮气保护条件、700℃温度下，并进行热处理6min；
53.然后使用高压压铸成形设备对门框的各部分进行一体化高压压铸成形5min，压力控制在1500mpa；
54.最后对成型后的汽车门框进行冷却处理，包括以下步骤：
55.先用-5℃的空气冷却1h；
56.然后用0℃的水冷却1h。
57.实施例2
58.本实施例提供了一种汽车门框一体成型轻量化工艺，包括以下步骤：
59.一、制备门框成型板材，包括以下步骤：
60.s1、按照重量百分数称取以下原料：si1.3％、mg1.0％、cu1.6％、la0.5％、sm铝中间合金粉末1.8％、er铝中间合金粉末1.1％，其余为a1；
61.s2、将si、mg、cu、la和a1混合，将熔化炉的温度控制在638℃，熔化时间控制在2h；然后将熔化炉的温度升温至645℃，继续熔化时间控制在0.8h，形成铝合金熔融物；
62.s3、将sm铝中间合金粉末加入上述铝合金熔融物中，将熔化炉的温度控制在668℃，熔化时间控制在1h，得到混合熔融物；
63.s4、将er铝中间合金粉末加入上述混合熔融物中，将熔化炉的温度控制在675℃，熔化时间控制在0.5h，得到门框成型材料熔融物；
64.s5、对上述门框成型材料熔融物通过喷嘴喷射打印到冷却平台上，进行冷却处理，得到铝合金铸锭；
65.s6、制备门框成型板材；包括以下步骤：将所述铝合金铸锭进行均匀化热处理、轧制、稳定化热处理，得到门框成型板材；
66.其中，均匀化热处理的参数控制为：温度为630℃，时间为5h；
67.轧制的参数控制为：轧制的终了温度为400℃，中间退火温度为370℃，轧制变形量为75％；
68.其中，稳定化热处理的参数控制为：温度为200℃，时间为8h；
69.二、对门框成型板材采用激光切割设备切割成合适尺寸，得到门框的各部分；
70.三、将门框的各部分采用激光拼焊设备拼焊；
71.优选的，激光拼焊设备采用co2激光焊接设备，功率控制在1500w，焊速4m/min；
72.四、采用高压压铸成形设备，对门框的各部分进行一体化高压压铸成形；包括以下步骤：
73.将门框的各部分放入高压压铸成形设备中，在氮气保护条件、750℃温度下，并进行热处理12min；
74.然后使用高压压铸成形设备对门框的各部分进行一体化高压压铸成形10min，压力控制在2000mpa；
75.最后对成型后的汽车门框进行冷却处理，包括以下步骤：
76.先用0℃的空气冷却2h；
77.然后用0℃的水冷却1.5h。
78.实施例3
79.本实施例提供了一种汽车门框一体成型轻量化工艺，包括以下步骤：
80.一、制备门框成型板材，包括以下步骤：
81.s1、按照重量百分数称取以下原料：si0.8％、mg0.6％、cu1.2％、la0.4％、sm铝中间合金粉末0.8％、er铝中间合金粉末0.4％，其余为a1；
82.s2、将si、mg、cu、la和a1混合，将熔化炉的温度控制在632℃，熔化时间控制在1.9h；然后将熔化炉的温度升温至642℃，继续熔化时间控制在0.6h，形成铝合金熔融物；
83.s3、将sm铝中间合金粉末加入上述铝合金熔融物中，将熔化炉的温度控制在662℃，熔化时间控制在0.7h，得到混合熔融物；
84.s4、将er铝中间合金粉末加入上述混合熔融物中，将熔化炉的温度控制在671℃，熔化时间控制在0.4h，得到门框成型材料熔融物；
85.s5、对上述门框成型材料熔融物通过喷嘴喷射打印到冷却平台上，进行冷却处理，得到铝合金铸锭；
86.s6、制备门框成型板材；包括以下步骤：将所述铝合金铸锭进行均匀化热处理、轧制、稳定化热处理，得到门框成型板材；
87.其中，均匀化热处理的参数控制为：温度为610℃，时间为4.5h；
88.轧制的参数控制为：轧制的终了温度为385℃，中间退火温度为360℃，轧制变形量为68％；
89.其中，稳定化热处理的参数控制为：温度为170℃，时间为6h；
90.二、对门框成型板材采用激光切割设备切割成合适尺寸，得到门框的各部分；
91.三、将门框的各部分采用激光拼焊设备拼焊；
92.优选的，激光拼焊设备采用co2激光焊接设备，功率控制在1300w，焊速3m/min；
93.四、采用高压压铸成形设备，对门框的各部分进行一体化高压压铸成形；包括以下
步骤：
94.将门框的各部分放入高压压铸成形设备中，在氮气保护条件、720℃温度下，并进行热处理8min；
95.然后使用高压压铸成形设备对门框的各部分进行一体化高压压铸成形9min，压力控制在1600mpa；
96.最后对成型后的汽车门框进行冷却处理，包括以下步骤：
97.先用-2℃的空气冷却1.5h；
98.然后用0℃的水冷却1.3h。
99.制备得到的汽车门框的常温力学性能为：抗拉强度343.2mpa，屈服强度269.4mpa，延伸率16.2％。
100.实施例4
101.本实施例提供了一种汽车门框一体成型轻量化工艺，包括以下步骤：
102.一、制备门框成型板材，包括以下步骤：
103.s1、按照重量百分数称取以下原料：si0.6％、mg0.9％、cu1.2％、la0.3％、sm铝中间合金粉末1.0％、er铝中间合金粉末0.4％，其余为a1；
104.s2、将si、mg、cu、la和a1混合，将熔化炉的温度控制在634℃，熔化时间控制在2h；然后将熔化炉的温度升温至643℃，继续熔化时间控制在0.7h，形成铝合金熔融物；
105.s3、将sm铝中间合金粉末加入上述铝合金熔融物中，将熔化炉的温度控制在665℃，熔化时间控制在0.8h，得到混合熔融物；
106.s4、将er铝中间合金粉末加入上述混合熔融物中，将熔化炉的温度控制在672℃，熔化时间控制在0.4h，得到门框成型材料熔融物；
107.s5、对上述门框成型材料熔融物通过喷嘴喷射打印到冷却平台上，进行冷却处理，得到铝合金铸锭；
108.s6、制备门框成型板材；包括以下步骤：将所述铝合金铸锭进行均匀化热处理、轧制、稳定化热处理，得到门框成型板材；
109.其中，均匀化热处理的参数控制为：温度为611℃，时间为4.3h；
110.轧制的参数控制为：轧制的终了温度为390℃，中间退火温度为358℃，轧制变形量为71％；
111.其中，稳定化热处理的参数控制为：温度为155℃，时间为7.2h；
112.二、对门框成型板材采用激光切割设备切割成合适尺寸，得到门框的各部分；
113.三、将门框的各部分采用激光拼焊设备拼焊；
114.优选的，激光拼焊设备采用co2激光焊接设备，功率控制在1400w，焊速2.8m/min；
115.四、采用高压压铸成形设备，对门框的各部分进行一体化高压压铸成形；包括以下步骤：
116.将门框的各部分放入高压压铸成形设备中，在氮气保护条件、745℃温度下，并进行热处理11min；
117.然后使用高压压铸成形设备对门框的各部分进行一体化高压压铸成形7min，压力控制在1850mpa；
118.最后对成型后的汽车门框进行冷却处理，包括以下步骤：
119.先用-3℃的空气冷却1.6h；
120.然后用0℃的水冷却1h。
121.实施例5
122.本实施例提供了一种汽车门框一体成型轻量化工艺，包括以下步骤：
123.一、制备门框成型板材，包括以下步骤：
124.s1、按照重量百分数称取以下原料：si1.1％、mg1.0％、cu1.4％、la0.5％、sm铝中间合金粉末0.5％、er铝中间合金粉末0.5％，其余为a1；
125.s2、将si、mg、cu、la和a1混合，将熔化炉的温度控制在632℃，熔化时间控制在1.9h；然后将熔化炉的温度升温至643℃，继续熔化时间控制在0.8h，形成铝合金熔融物；
126.s3、将sm铝中间合金粉末加入上述铝合金熔融物中，将熔化炉的温度控制在665℃，熔化时间控制在0.7h，得到混合熔融物；
127.s4、将er铝中间合金粉末加入上述混合熔融物中，将熔化炉的温度控制在672℃，熔化时间控制在0.3h，得到门框成型材料熔融物；
128.s5、对上述门框成型材料熔融物通过喷嘴喷射打印到冷却平台上，进行冷却处理，得到铝合金铸锭；
129.s6、制备门框成型板材；包括以下步骤：将所述铝合金铸锭进行均匀化热处理、轧制、稳定化热处理，得到门框成型板材；
130.其中，均匀化热处理的参数控制为：温度为605℃，时间为4.3h；
131.轧制的参数控制为：轧制的终了温度为382℃，中间退火温度为358℃，轧制变形量为70％；
132.其中，稳定化热处理的参数控制为：温度为188℃，时间为5.8h；
133.二、对门框成型板材采用激光切割设备切割成合适尺寸，得到门框的各部分；
134.三、将门框的各部分采用激光拼焊设备拼焊；
135.优选的，激光拼焊设备采用co2激光焊接设备，功率控制在1450w，焊速3.1m/min；
136.四、采用高压压铸成形设备，对门框的各部分进行一体化高压压铸成形；包括以下步骤：
137.将门框的各部分放入高压压铸成形设备中，在氮气保护条件、735℃温度下，并进行热处理10min；
138.然后使用高压压铸成形设备对门框的各部分进行一体化高压压铸成形8min，压力控制在1900mpa；
139.最后对成型后的汽车门框进行冷却处理，包括以下步骤：
140.先用-1℃的空气冷却1h；
141.然后用0℃的水冷却1h。
142.对比例1
143.与实施例3不同的是，步骤s1中、按照重量百分数称取以下原料：si0.8％、mg0.6％、cu1.2％、la0.4％、er铝中间合金粉末0.4％，其余为a1；
144.制备得到的汽车门框的常温力学性能为：抗拉强度275.6mpa，屈服强度221.9mpa，延伸率16.8％。
145.对比例2
146.与实施例3不同的是，步骤s1中、按照重量百分数称取以下原料：si0.8％、mg0.6％、cu1.2％、la0.4％、sm铝中间合金粉末0.8％，其余为a1；
147.制备得到的汽车门框的常温力学性能为：抗拉强度289.2mpa，屈服强度236.7mpa，延伸率13.4％。
148.本发明通过改进门框成型板材的材质，保证门框成型板材的重量的轻量化和强度，通过将制备的门框成型板材进行切割后，得到门框的各部分，再将门框的各部分采用激光拼焊设备拼焊成型，最后通过高压压铸成形设备对门框的各部分进行一体化高压压铸成形，从而得到强度高、一体化、轻量化的汽车门框；
149.本发明可避免焊接质量差导致的汽车门框总成的整体强度降低出现断裂等问题，有利于提高汽车门框总成的安全性能；本发明可进一步提升汽车门框的轻量化设计，有利于减轻汽车的重量，从而可以提高汽车的燃油经济性和机动性。
150.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种汽车门框一体成型轻量化工艺，其特征在于，包括以下步骤：一、制备门框成型板材，包括以下步骤：s1、按照重量百分数称取以下原料：si0.5～1.3％、mg0.5～1.0％、cu1.1～1.6％、la0.3～0.5％、sm铝中间合金粉末0.5～1.8％、er铝中间合金粉末0.3～1.1％，其余为a1；s2、将si、mg、cu、la和a1混合后熔化，形成铝合金熔融物；s3、将sm铝中间合金粉末加入上述铝合金熔融物中熔化，得到混合熔融物；s4、将er铝中间合金粉末加入上述混合熔融物中熔化，得到门框成型材料熔融物；s5、对上述门框成型材料熔融物通过喷嘴喷射打印到冷却平台上，进行冷却处理，得到铝合金铸锭；s6、制备门框成型板材；包括以下步骤：将所述铝合金铸锭进行均匀化热处理、轧制、稳定化热处理，得到门框成型板材；二、对门框成型板材采用激光切割设备切割成合适尺寸，得到门框的各部分；三、将门框的各部分采用激光拼焊设备拼焊；四、采用高压压铸成形设备，对门框的各部分进行一体化高压压铸成形。2.根据权利要求1所述的汽车门框一体成型轻量化工艺，其特征在于，s2、将si、mg、cu、la和a1混合，将熔化炉的温度控制在630～638℃，熔化时间控制在1.8～2h；然后将熔化炉的温度升温至640～645℃，继续熔化时间控制在0.5～0.8h，形成铝合金熔融物。3.根据权利要求1所述的汽车门框一体成型轻量化工艺，其特征在于，s3、将sm铝中间合金粉末加入上述铝合金熔融物中，将熔化炉的温度控制在660～668℃，熔化时间控制在0.6～1h，得到混合熔融物。4.根据权利要求1所述的汽车门框一体成型轻量化工艺，其特征在于，s4、将er铝中间合金粉末加入上述混合熔融物中，将熔化炉的温度控制在670～675℃，熔化时间控制在0.3～0.5h，得到门框成型材料熔融物。5.根据权利要求1所述的汽车门框一体成型轻量化工艺，其特征在于，均匀化热处理的参数控制为：温度为600～630℃，时间为4～5h。6.根据权利要求1所述的汽车门框一体成型轻量化工艺，其特征在于，轧制的参数控制为：轧制的终了温度为380～400℃，中间退火温度为350～370℃，轧制变形量为65～75％。7.根据权利要求1所述的汽车门框一体成型轻量化工艺，其特征在于，稳定化热处理的参数控制为：温度为120～200℃，时间为5～8h。8.根据权利要求1所述的汽车门框一体成型轻量化工艺，其特征在于，步骤四包括以下步骤：将门框的各部分放入高压压铸成形设备中，在氮气保护条件、700～750℃温度下，并进行热处理6～12min；然后使用高压压铸成形设备对门框的各部分进行一体化高压压铸成形5～10min，压力控制在1500～2000mpa；最后对成型后的汽车门框进行冷却处理。9.根据权利要求8所述的汽车门框一体成型轻量化工艺，其特征在于，最后对成型后的汽车门框进行冷却处理，包括以下步骤：先用-5～0℃的空气冷却1～2h；
然后用0℃的水冷却1～1.5h。

技术总结
本发明公开了一种汽车门框一体成型轻量化工艺，属于汽车门框制造技术领域，包括以下步骤：一、制备门框成型板材；二、对门框成型板材采用激光切割设备切割成合适尺寸，得到门框的各部分；三、将门框的各部分采用激光拼焊设备拼焊；四、采用高压压铸成形设备，对门框的各部分进行一体化高压压铸成形。通过上述方式，本发明可避免焊接质量差导致的汽车门框总成的整体强度降低出现断裂等问题，有利于提高汽车门框总成的安全性能；本发明可进一步提升汽车门框的轻量化设计，有利于减轻汽车的重量，从而可以提高汽车的燃油经济性和机动性。从而可以提高汽车的燃油经济性和机动性。


技术研发人员：顾张斌 廖炳 肖银凤
受保护的技术使用者：苏州市群卿汽车零部件有限公司
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/7/25