一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺；属于铝合金材料加工技术领域。所述等温模锻工艺是将大尺寸铝合金锻饼毛坯加热、保温后进行一次等温模锻成型，得到锻件，取出锻件后冷却，得到成品；等温模锻时，上模的下行速度为0.1～0.2mm/s。本发明专利技术通过原料的选取，锻造参数的严格控制，在保证合金晶粒不发生长大的条件下，实现了连续大变形，高效率、低成本的制备出了大尺寸、高性能铝合金零件。本发明专利技术操作容易，生产效率高，产品质量良好，实用性强，适合于工业化的推广和使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺；属于铝合金材料加工

技术介绍
由于高强铝合金中添加了大量的合金元素后，合金的塑性变差，变形难度增加，特别是对大尺寸零件进行变形，难度显著增加。目前，铝合金模锻产品主要是以中高强铝合金为主，高性能的高强铝合金锻件应用极少，等温模锻技术为难变形金属的塑性加工指出了一条有效的加工途径，而且目前对于小尺寸铝合金的等温模锻具有很好的适用性。但对于大尺寸铝合金的等温模锻依然存在以下难点：(1)其热锻次数不宜过多，每加热、模锻一次，其合金的强度就会下降一次。尤其当锻前加热温度过高，保温时间较长时，其再结晶晶粒就会长大，合金的强度下降的程度更加明显；(2)铝合金的导热系数很大，模锻时如模具温度过低，坯料温降很严重，尤其在薄壁处，温度迅速下降，使金属塑性下降，变形抗力增大，充填型腔困难；(3)铝合金大变形模锻后，由于大量新生表面出现可能引起粘模现象，并易产生折迭缺陷。随着航空航天以及汽车产业对铝合金模锻件的需求不断增大，尤其是大尺寸高强铝合金零件的需求也是越来越大。然而，目前采用多道次等温模锻，并且每道次后对模具进行酸洗清理、修整、加热的工艺。虽然解决了铝合金变形困难以及在大变形模锻后可能产
生的粘模和折迭现象，但其多次的加热会因晶粒长大，组织不均匀而导致其力学性能的降低，而且每道次的酸洗清理等工序加大了对模具的损伤，同时降低生产效率和增加成本。所以，目前的模锻工艺很难高效率、低成本的制备出直径达800mm，最大水平投影面积达0.6m2的高强铝合金模锻件。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术中的不足，提供一种效率高、成本低的大尺寸高强铝合金零件等温模锻工艺。制备得到的高强铝合金模锻件的直径为800mm～1000mm；最小壁厚20mm，最大壁厚100mm，最大水平投影面积≥0.6m2。本专利技术一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺，其实施方案为：取大尺寸铝合金锻饼按设计的毛坯尺寸加工成毛坯后，加热至350～450℃，保温5-10h后在350～450℃下进行一次等温模锻成型，保压后取出锻件后冷却，得到成品；等温模锻时，上模的下行速度为0.1～0.2mm/s。本专利技术一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺，铝合金锻饼毛坯晶粒细小，组织均匀，铝合金锻饼的平均晶粒粒度≦55μm，且晶粒粒度≦55μm的晶粒在合金中所占的比例大于等于95％。本专利技术一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺，铝合金锻饼的平均晶粒大小为50～55μm，且晶粒大小在50～55μm的晶粒在合金中所占的比例大于等于95％。本专利技术一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺，等温模锻时，上模下行的时间为20～30min。本专利技术一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺，锻模温度与坯料的加热温度相等。本专利技术一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺，锻模与模座基准面的配合间隙≦0.15mm。本专利技术一种大尺寸铝合金零件的等温模锻工艺，保压时间为40-60min。本专利技术一种大尺寸铝合金零件的等温模锻工艺，锻件的冷却速度为：150～200℃/h。本专利技术一种大尺寸铝合金零件的等温模锻工艺，铝合金锻饼直径为780-820mm，厚度150-200mm。本专利技术一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺，铝合金以质量百分比计包括下述组分：锌(Zn)6～6.5、镁(Mg)2～2.8、铜(Cu)1.8～2.3、锆(Zr)0.1～0.12、铬(Cr)≤0.04、锰(Mn)≤0.12、钛(Ti)≤0.05、硅(Si)≤0.10、铁(Fe)≤0.12、余量为铝。本专利技术一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺，制备得到的成品为800-1000mm；最小壁厚20mm，最大壁厚100mm，最大水平投影面积≥0.6m2。本专利技术一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺，所述大尺寸铝合金锻饼由以下步骤加工而成：步骤一：将均匀化热处理后的铸造铝合金锭加热到420～450℃，保温后，在420～450℃进行墩粗，拔长，墩粗的变形量为30％～50％；拔长的变形量为：5％～10％，墩粗、拔长时，其变形速度均为15～20mm/s；所述铸造铝合金锭的直径为350mm～500mm，高径比的
范围在1.5～2；所述拔长为8～16面碾压拔长；墩粗时，下压的压力为30000～40000KN；步骤二：重复步骤一中的加热、保温、墩粗、拔长工艺，直至铝合金锻坯直径大于等于800mm，得到大尺寸铝合金锻饼；重复步骤中，每次保温、墩粗的温度较前一次保温、墩粗的温度低15～20℃。本专利技术一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺，模锻成形压力为40000-50000kN。本专利技术一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺，得到锻件后，去除压力载荷，打开模具，用下顶杆将模锻件从下模中顶出。本专利技术一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺，所述毛坯内部无明显裂纹、缩孔、夹杂的缺陷。本专利技术一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺，其具体实施流程为：锻饼机加工、探伤→加热坯料→固定加热模具→模锻、保压→开模、顶出→冷却。其具体实施过程为：1、锻饼机加工、探伤：将大尺寸铝合金锻饼车去表面可见裂纹和氧化皮后按设计的毛坯尺寸机加工成毛坯，用超声波对毛坯进行探伤检测，确保毛坯内部无明显裂纹、缩孔、夹杂等缺陷；2、加热坯料：将毛坯置于工业电阻炉中，加热至350～450℃，保温5～10h；3、固定加热模具：将下模座固定在等温成型加热器中，将上下模具分别固定在上下模座上，模具与模座基准面的配合间隙≦0.15mm，并通过等温成型加热器对上下模具进行加热至与毛坯同等加热温度，保温≧3h；4、模锻、保压：将毛坯从加热炉中取出，放入等温成型加热器
中的上下模具内，通过锻压机经15～20min缓慢压下进行一次成型模锻，等温模锻时，上模的下行速度为0.1～0.2mm/s，压力为40000-50000kN，成型后保压40-60min；5、开模、顶出：保压后，去除压力载荷，打开模具，用下顶杆将模锻件从下模中顶出；6、冷却：将顶出的锻件按150～200℃/min的冷却速度进行冷却后，得到尺寸合格的铝合金模锻件成品。原理和优势本专利技术一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺；采用一次等温模锻成型，制备出了直径为800-1000mm；最小壁厚20mm，最大壁厚100mm，最大水平投影面积≥0.6m2的高强铝合金零件。克服了现有技术中很难满足制备出直径达800mm，最大水平投影面积≥0.6m2的大尺寸高性能铝合金零件。其原因分析如下：通常情况下组织越细小越均匀，合金的塑性就越好，合金的可锻性也就越高，本专利技术通过选择合适的温度，在保证合金晶粒不发生长大的条件下，实现了连续大变形，得到大尺寸高强铝合金等温模锻件。1、本专利技术所用原料为大尺寸高强铝合金锻饼，所述大尺寸高强铝合金锻饼中各晶粒分部均匀，晶粒细小，组织均匀，平均晶粒大小为50～55μm，且晶粒大小在50～55μm的晶粒在合金中所占的比例大于等于95％，这在很大程度上减少了坯料的变形难度，为一次等温模锻成型，得到大尺寸铝合金零件提供了先决条件。2、本专利技术严格控制加热温度为350～450℃、保温为5～10h、模锻温度为350～450℃。合理的保温时间使得坯料能均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺，其特征在于：取大尺寸铝合金锻饼按设计的毛坯尺寸加工成毛坯后，加热至350～450℃，保温5～10h后在350～450℃下进行一次等温模锻成型，保压后取出锻件后冷却，得到成品；等温模锻时，上模的下行速度为0.1～0.2mm/s。

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺，其特征在于：取大尺寸铝合金锻饼按设计的毛坯尺寸加工成毛坯后，加热至350～450℃，保温5～10h后在350～450℃下进行一次等温模锻成型，保压后取出锻件后冷却，得到成品；等温模锻时，上模的下行速度为0.1～0.2mm/s。2.根据权利要求1所述的一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺，其特征在于：铝合金锻饼的平均晶粒粒度≦55μm，且晶粒粒度≦55μm的晶粒在合金中所占的比例大于等于95％。3.根据权利要求1所述的一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺，其特征在于：等温模锻时，上模下行的时间为20-30min。4.根据权利要求1所述的一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺，其特征在于：锻模温度与坯料的加热温度相等。5.根据权利要求1所述的一种大尺寸高强铝合金零件的等温模锻工艺，其特征在于：锻模与模座基准面的配合间隙≦0.15mm。6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：程仁策，吕正风，廖茂，方清万，
申请(专利权)人：山东南山铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37