阅读说明：本技术 铝合金构件 (Aluminum alloy member ) 是由 杉野弘树 吉田正敏 于 2020-02-25 设计创作，主要内容包括：本发明的铝合金构件,对于在腹板或/和中肋上具有焊合部的铝合金挤压型材进行弯曲加工后,抑制因所述腹板或中肋中发生的拉伸残余应力而导致在所述焊合部发生应力腐蚀开裂。对于铝合金挤压型材(21)进行弯曲加工后在中肋(26)发生的拉伸残余应力的峰位(p)存在于所述焊合部的附近之外的位置。由于所述峰位(p)距焊合部(27e)只离开间隔(D),所以焊合部(27e)的拉伸残余应力被降低,能够抑制应力腐蚀开裂的发生。(The aluminum alloy member of the present invention is an aluminum alloy extruded material having a welded portion in a web or/and a center rib, and is capable of suppressing the occurrence of stress corrosion cracking in the welded portion due to tensile residual stress occurring in the web or the center rib after bending. The peak position (p) of tensile residual stress generated in the middle rib (26) after the aluminum alloy extruded profile (21) is bent is located at a position other than the vicinity of the welded portion. Since the peak position (p) is separated from the welded part (27e) by the distance (D), the tensile residual stress of the welded part (27e) is reduced, and the occurrence of stress corrosion cracking can be suppressed.)

铝合金构件

技术领域

本发明涉及铝合金构件，是对中空截面的铝合金挤压型材进行弯曲加工制作而成的保险杠加强件和车门防撞梁等的铝合金构件。

背景技术

中空截面的铝合金挤压型材，因为轻量且具有优异的吸能性，所以作为要求轻量化和吸能性的汽车构件(保险杠加强件、车门防撞梁、车架构件)等的原材被广泛使用。

由铝合金挤压型材制造汽车构件时，从车身设计性的观点出发，会对铝合金挤压型材进行弯曲加工。该弯曲加工通常以比较大的曲率进行，在纯弯曲中，有由于在弹性变形区域发生的回弹而成形困难的情况。在这种情况下，为了抑制回弹而适用拉弯加工。

若对于铝合金挤压型材进行弯曲加工(包括拉弯加工)，则由于回弹在挤压型材的截面内产生残余应力。拉伸残余应力基本上相对于弯曲的中性轴在弯曲外侧发生。于是，在拉弯加工时，因为挤压型材的轴向的拉伸应力增加，所以中性轴的位置向弯曲内侧移动，拉伸残余应力的峰位靠近初期(弯曲加工前)的中性轴的位置。拉伸应力特别大时，所述峰位越过初期的中性轴的位置而移动到弯曲内侧。

由于拉弯加工而在铝合金挤压型材中产生的拉伸残余应力，在腐蚀环境下成为应力腐蚀开裂的原因。而且，铝合金通常强度越高，越容易发生应力腐蚀开裂。

作为中空截面的铝合金挤压型材，已知有由一对凸缘和连接所述一对凸缘的一对腹板构成的结构，以及在所述一对凸缘和腹板之外还具有1个以上的中肋的结构。所述中肋位于所述一对腹板之间，连接所述一对凸缘。这样的铝合金挤压型材一般通过分流挤压制造。

该分流挤压，如众所周知的，是使用将具备多个分流孔的模芯体和模体组合而成的分流组合模而进行。被压入到分流组合模中的铝坯被所述分流孔分断后，包围所述模芯并再次焊合而一体化，由所述模芯成形内表面，由所述模体成形外表面，从而成为中空截面的挤压型材。

在专利文献1～6中，关于中空截面的铝合金挤压型材，公开有与挤压方向垂直的截面中的焊合部的位置。根据专利文献1～6，在由一对凸缘和一对腹板构成的铝合金挤压型材中，焊合部形成于4个角部(专利文献1、2、4、5)，或形成于一对凸缘或/和一对腹板上(专利文献1、3、6)。另外，根据专利文献1，在一对凸缘和一对腹板之外还有1个中肋的铝合金挤压型材中，焊合部形成于4个角部和中肋上，或形成于一对凸缘和一对腹板以及中肋上。

已知在铝合金挤压型材的焊合部和焊合部以外(通常部)，组织不同，力学特性上有差异(参照专利文献2)。具体来说，所述焊合部的断裂极限比通常部低，因此，产生作为铝挤压型材的结构构件的强度降低这样的问题。另外，在焊合部，与通常部相比铝合金的晶粒粗大化，容易发生应力腐蚀开裂，这也成为问题(参照专利文献7)。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开平7－227618号公报

【专利文献2】日本特开平8-170139号公报

【专利文献3】日本特开平10-306338号公报

【专利文献4】日本特开2001-71025号公报

【专利文献5】日本特开2016－112603号公报

【专利文献6】日本专利第6322329号公报

【专利文献7】日本特开2004－149907号公报

图4所示的铝合金挤压型材1由一对凸缘2、3和一对腹板4、5，以及中肋6构成。若对于该铝合金挤压型材1，以垂直于纵长方向(挤压方向)且平行于凸缘2、3的方向作为弯曲轴而进行弯曲加工，则加工后的铝合金挤压型材1的腹板4、5和中肋6中产生残余应力，该残余应力分布成为例如图4的图所示的形态。拉伸残余应力为最大的位置(拉伸残余应力的峰位p)，位于弯曲的中性轴n与弯曲的外侧端部之间的区域中(图4中由两箭头表示的范围)的某处，其位置随着弯曲的程度(弯曲的曲率)而变化。

铝合金挤压型材1的弯曲加工是拉弯加工(伴随朝着纵长方向的拉伸而进行的弯曲加工)时，所述峰位p向弯曲内侧移动，其残余应力分布成为例如图5的图所示的形态。拉弯加工时，拉伸残余应力的峰位p位于弯曲的内侧端部与外侧端部之间的整个区域中(图5中由两箭头表示的范围)的某处，其位置根据弯曲的程度以及施加到铝合金挤压型材1上的张力的大小而变化。

在铝合金挤压型材1的腹板4、5或/和中肋6形成有焊合部时，在弯曲加工后的铝合金挤压材1中，根据弯曲的程度及所施加的张力的大小，存在所述峰位p与所述焊合部的位置重合的可能性。若在弯曲加工后的铝合金挤压型材1的焊合部产生高拉伸残余应力，则此处发生应力腐蚀开裂的危险变大。

作为抑制应力腐蚀开裂发生的对策，工业上进行的是，对弯曲加工后的铝合金挤压型材实施热处理，减少残留拉伸应力。另外，作为抑制应力腐蚀开裂发生的其他对策，还提出有由特定的合金组成和结晶组织构成的铝合金挤压型材(参照专利文献7)。

另一方面，通过对于包含铝合金挤压型材的焊合部的结构面进行改良，从而抑制应力腐蚀开裂的发生，这种情况至今还未被考虑。

发明内容

本发明是一种对于中空截面的铝合金挤压型材进行弯曲加工而得到的铝合金构件，其基于与现有不同的观点(包含焊合部的结构面的改良)来抑制弯曲加工后容易在焊合部发生的应力腐蚀开裂。

本发明是一种铝合金构件，其由铝合金挤压型材构成，所述铝合金挤压型材由一对凸缘和连接所述一对凸缘的一对腹板构成，并在所述腹板上具有焊合部，并且对于该铝合金挤压型材以垂直于纵长方向且平行于所述一对凸缘的方向作为弯曲轴进行弯曲加工而形成该铝合金构件，其特征在于，存在于所述腹板的拉伸残余应力的峰位存在于所述焊合部的附近之外的位置。另外，本发明的特征在于，所述铝合金挤压型材在一对凸缘和一对腹板以外还具有中肋，在所述一对腹板和中肋的至少任意一个之上具有焊合部时，存在于所述一对腹板和中肋的拉伸残余应力的峰位存在于所述焊合部的附近之外的位置。

本发明的铝合金构件，腹板或/和中肋上的焊合部，形成于离开拉伸残余应力的峰位的位置。因此，所述焊合部的拉伸残余应力低于峰值(最大值)，能够抑制在腹板或/和中肋的焊合部发生的应力腐蚀开裂。

附图说明

图1是说明在本发明的铝合金构件(弯曲加工后的铝合金挤压型材)中，腹板上的焊合部与存在于所述腹板的拉伸残余应力的峰位的关系的图。

图2是说明在本发明的铝合金构件(弯曲加工后的铝合金挤压型材)中，中肋上的焊合部与存在于所述中肋的拉伸残余应力的峰位的关系的图。

图3是铝合金挤压型材的剖视图的另一例。

图4是例示纯弯曲加工的卸荷后在铝合金挤压型材上产生的残余应力分布的图。

图5是例示拉弯加工的卸荷后在铝合金挤压型材上发生的残余应力分布的图。

符号说明

11、21 铝合金挤压型材

12、22 凸缘(弯曲外侧)

13、23 凸缘(弯曲内侧)

14、15、24、25 腹板

17a～17d、27a～27e 焊合部

26 中肋

p 拉伸残余应力的峰位

D 峰位p和焊合部的间隔

H 铝合金挤压型材的高度

具体实施方式

以下，参照图1～图3，对于本发明的铝合金构件具体地进行说明。

图1所示的铝合金挤压型材11由一对凸缘12、13和连接凸缘12、13的一对腹板14、15构成，焊合部17a～17d形成于各凸缘12、13和各腹板14、15上。凸缘12、13相互平行，腹板14、15相对于凸缘12、13垂直。

对于该铝合金挤压型材1以垂直于纵长方向(挤压方向)且平行于凸缘12、13的方向为弯曲轴而实施弯曲加工后，在卸荷后的铝合金挤压型材11(铝合金构件)中，各腹板14、15上产生沿纵长方向(挤压方向)的残余应力。弯曲加工为在纵长方向上没有附加张力的纯弯曲时，拉伸残余应力的峰位p，如图4所示，位于弯曲的中性轴n与弯曲的外侧端之间的区域中的某处，其位置根据弯曲的程度而变化。另外，弯曲加工为在纵长方向上附加张力的拉弯时，如图5所示，所述峰位p相对于纯弯曲的情况而向弯曲内侧移动，其位置根据弯曲的程度和张力而变化。弯曲加工后腹板14、15上发生的残余应力分布的测量，能够利用X射线衍射法、应变仪法等的公知的测量方法进行。

在弯曲加工后的铝合金挤压型材11(本发明的铝合金构件)中，腹板14、15上的拉伸应力的峰位p，存在于焊合部17c、17d的附近之外的位置。在本发明中，所谓焊合部17c、17d的附近，如图1所示，意思是设铝合金构件的高度(从弯曲的外侧端至内侧端的距离)为H，从焊合部17c、17d至所述峰位p的间隔为D时，大体满足D＜H/10的区域。在此区域中，也包括焊合部17c、17d的位置本身(D＝0)。那么，所谓焊合部17c、17d的附近之外的位置，就意味着大致满足D≥H/10的区域。其中，H与D的单位相同。

在铝合金挤压型材11的弯曲加工中，如果弯曲的程度和张力已决定，则所述峰位p到达腹板14、15上的哪个位置，能够通过实验预测。另外，在铝合金挤压型材11的挤压加工中，形成焊合部17c、17d的位置，由分流组合模的构造决定。因此，如果弯曲的程度和张力已决定，则通过进行恰当的模具设计，能够使焊合部17c、17d形成在满足D≥H/10的区域，使铝合金构件(弯曲加工后的铝合金挤压型材11)中发生的拉伸残余应力的峰位p从焊合部17c、17d上避开，并且距焊合部17c、17d只离开间隔D(≥H/10)。由此，铝合金构件的焊合部17c、17d的拉伸残余应力降低，能够抑制应力腐蚀开裂的发生。

图2所示的铝合金挤压型材21，具备一对凸缘22、23和一对腹板24、25，以及在一对腹板24、25间具备1个中肋26，焊合部27a～27e形成于4个角部和中肋26上。凸缘22、23相互平行，腹板24、25及中肋26相对于凸缘22、23垂直。

对于该铝合金挤压型材21，以垂直于纵长方向(挤压方向)且平行于凸缘22、23的方向为弯曲轴而实施弯曲加工后，在卸荷后的铝合金挤压型材21(铝合金构件)中，在腹板24、25和中肋26上发生沿纵长方向的残余应力。弯曲加工为纯弯曲时，拉伸残余应力的峰位p，如图4所示，位于弯曲的中性轴n与弯曲的外侧端之间的区域中的某处，其位置根据弯曲的程度而变化。另外，弯曲加工为拉弯时，如图5所示，所述峰位p相对于纯弯曲的情况而向弯曲内侧移动，其位置根据弯曲的程度和张力而变化。弯曲加工后在中肋26中发生的残余应力的测量，如先前所述，能够利用X射线衍射法、应变仪法等的众所周知的测量方法进行。

在弯曲加工后的铝合金挤压型材21(本发明的铝合金构件)中，中肋26上的拉伸残余应力的峰位p，存在于焊合部27e的附近之外的位置。在本发明中，所谓焊合部27e的附近，如图2所示，意思是设铝合金构件的高度(从弯曲的外侧端至内侧端的距离)为H，从焊合部27e至所述峰位p的间隔为D时，大体满足D＜H/10的区域。在该区域中，也包含焊合部27e的位置本身(D＝0)。那么，所谓焊合部27e的附近之外的位置，就意味着大致满足D≥H/10的区域。

在铝合金挤压型材21的弯曲加工中，如果弯曲的程度和张力已决定，则所述峰位p到达中肋26上的哪个位置，能够通过实验预测。另外，在铝合金挤压材21的挤压加工中，形成焊合部27e的位置，由分流组合模的构造决定。因此，如果弯曲的程度和张力已决定，则通过进行恰当的模具设计，便能够将焊合部27e形成于满足D≥H/10的位置，使铝合金构件(弯曲加工后的铝合金挤压型材21)上发生的拉伸残余应力的峰位p从焊合部27e上避开，并且距焊合部27e只离开间隔D(≥H/10)。由此，铝合金构件的焊合部27e的拉伸残余应力被降低，能够抑制应力腐蚀开裂的发生。

图3中显示作为本发明的铝合金构件的原材的铝合金挤压型材的截面形状的其他的例。

图3A所示的铝合金挤压型材31，由一对凸缘32、33和一对腹板34、35构成，各凸缘32、33在左右具有突出凸缘(向腹板34、35的外侧突出的部分)。

图3B所示的铝合金挤压型材41，具有一对凸缘42、43和一对腹板44、45，以及2个中肋46、47。

图3C所示的铝合金挤压型材51，具有一对凸缘52、53和一对腹板54、55，以及3个中肋56～58。

对于这些铝合金挤压型材31、41、51，也以垂直于纵长方向且平行于凸缘的方向作为弯曲轴而实施弯曲加工时，通过使腹板或/和中肋的焊合部形成于预先满足D≥H/10的位置，也能够抑制应力腐蚀开裂的发生。

作为本发明的铝合金构件的原材即铝合金挤压型材，没有特别限定，但能够优选采用应力腐蚀开裂的问题容易发生的高强度的7000系铝合金挤压型材。作为7000系铝合金的组成，能够适用以JIS或AA标准规定的组成。作为优选的组成能够列举如下组成：含有Zn：3～8质量％、Mg：0.4～2.5质量％、Cu：0.05～2.0质量％、Ti：0.005～0.2质量％，还含有Mn：0.01～0.5质量％、Cr：0.01～0.3质量％、Zr：0.01～0.3质量％中的一种以上，余量由Al和杂质构成。