欢迎来到铝冲压“作战指挥室”

在汽车工业，“减轻重量”是常常听到的热点话题。这就意味着在产品设计过程中，需要降低车身重量以实现燃油效率的最大化，从而达到美国联邦政府规定的《企业平均燃油经济性》要求。采用铝合金材料制成低重量冲压产品，是汽车制造商减重的方法之一。目前，工程师可用的铝合金分为两大类：不可热处理的和可热处理。

首先，这个分类将铝的类型 ( 即5XXX 系列) 作了定位 。第二要考虑到每种铝可能发生的成分变化：这就涉及5005、5154 以及5636，当然也包括5XXX 系列的其他组合。

第三条涉及到每个特定合金组合适用的回火：5145: O， H34， H38，以及H112。 这样的回火确定了稳定显微结构、增强应变硬化效应、防止老化所需的精整条件，以及使合金具有特定属性的其他组合。

工程师可以在现有的大量合金中选择适用于冲压的特定的铝合金。但是，多数情况下，铝材专家们需要整理每种可能使用的卷材的优点和缺点，然后向用户一一解释。这就要求供应商和买家双方合作，讨论每个特定卷材的具体属性，而不是泛泛而谈哪种拉伸性好、哪种强度高。

铝的属性

跟其他金属合金一样，为了让铝合金具有成形性， 研究人员运用了万能拉伸试验。 他们将材料的细长条加工到特定的尺寸，然后夹到拉力试验机的颚板中，在拉伸长条的同时，记录下拉力和样品的拉伸程度。随后， 他们将这些数据转变为应力应变曲线，以表现评估材料的能力。

测试显示了材料的数个属性，其中包括弹性系数， 这个系数是用来测量原子内部保持原子稳定的力道。初期运用到样本上的张力导致原子间的空间增大。随着成形力的增加，随后启动的塑性（永久变形）力量，会持续增加原子间的空间。这股力量移除之后，原子会收缩，希图回复到中性状态——这就是“回弹”。如果运用压缩力，则会得到类似的结果，当然反应是相反的。

几乎所有的冲压部件，均会表现出回弹力。与拉伸试验不同的是，塑性变形所产生的冲压轮廓会起到屏障的作用，阻止原子完全恢复到稳定的状态。这就造成了危险的残余应力，或者说是困力。任何随后的成形、金属修整、冲孔、支架焊接、热处理，或者其他对压力平衡的破坏，都会造成更多的回弹，以及偏离原有的尺寸规格。

在给像铝和铜合金这样的有色金属成形的时候，回弹力是个非常大的挑战。回弹力跟弹性系数有关，系数低就意味着回弹力大。多数有色金属合金的系数是10 个百万单位，而钢的是30 个百万单位。因此，在相同的设计和厚度条件下，铝冲压的回弹力是钢的三倍。回弹力还跟材料的抗屈强度成比例，抗屈强度越大，回弹力就越大。

加工硬化指数（n－值) 是通过拉伸试验中，从10% 到极限抗拉强度或者最大负荷下的应变值来测算的。n－值较高的合金，整体拉伸性更强，并且将应变梯度的局部化降到最低的能力也越好。不妙的是，用来提高材料强度的冶金术同时也降低了材料的成形性。对于一个指定的合金，n－值会随着强度的提高而下降。多数常规钢材的常用n－值可以通过幂律方程计算 ：σ = K