一种铝合金淬火态恢复-成形一体化工艺制造技术

一种铝合金淬火态恢复‑成形一体化工艺，将室温放置的铝合金板材以大于15℃/min的加热速率非等温加热至150‑210℃，然后立即将板材在1‑2min内转移到成形设备上成形，成形后的构件在1天内进行时效热处理强化，本发明专利技术工艺可以使长时间室温存储的铝合金恢复至接近淬火态，强度显著下降而成形能力提升，该一体化工艺有利于高强铝合金的形性协同控制。

An integrated process for recovery and forming of Quenched Aluminum Alloy

An aluminum alloy quenching state restoration integration process is used to heat the aluminum alloy sheet placed at room temperature at a heating rate greater than 15 /min to 150 to 210 degrees C, and then immediately transfer the plate to the forming equipment in 1 of the forming equipment, and the formed component is enhanced by the aging heat treatment within 1 days. The aluminum alloy can be restored to the quenching state for a long time, and the strength of the aluminum alloy can be greatly reduced and the forming ability is improved. The integrated process is beneficial to the coordination control of the shape of high strength aluminum alloy.

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金淬火态恢复-成形一体化工艺
本专利技术属于铝合金的热处理和成形
，特别涉及一种可以显著消减自然时效硬化效应的铝合金淬火态恢复-成形一体化工艺。
技术介绍
铝合金密度低且比强度高，其在航空航天以及汽车领域已经得到了广泛应用。为了减轻重量，火箭的燃料贮箱，飞机机身的蒙皮和壁板以及汽车车身等重要结构件都大量采用了铝合金。目前，工业上用于制造关键零部件的铝合金主要是可热处理强化的变形铝合金，比如2xxx系、6xxx系和7xxx系铝合金。这些铝合金的强度主要由固溶淬火后溶质原子在时效过程形成的析出相贡献，因此时效工艺对获得优良的力学性能至关重要。另外一个特点是这些铝合金在淬火后停放阶段具有明显的自然时效硬化效应，1天后强度可以升高100MPa以上。而铝合金厂家生产的铝合金运输到机械制造厂需要较长的时间，一般需要1周甚至更长(特别是进口材料)，因此用于构件制造的铝合金基本不可能是淬火态。目前制约铝合金更广泛应用的主要是其室温成形性较钢材较差，其深冲性能、延伸率和杨氏模量均远低于钢材，因此铝合金成形制造难度大，且成形后零件回弹严重，成形精度低。为了改善铝合金的成形性，目前的解决方案主要是在高温(远高于室温)成形。例如国内公开号为CN103695817A的专利技术专利“一种可热处理铝合金同步淬火热成形工艺”提出一种可热处理铝合金同步淬火热成形工艺，该专利技术将淬火与热成形工艺同步，在接近固溶温度下进行成形，并在之后配以适当的时效处理。该工艺虽然可以在保证铝合金产品性能的基础上实现构件精确成形，但工装设计难度大，模具复杂，制造成本高，而且机械厂需要对铝合金固溶处理，过烧风险较大。国内公开号为CN106583489A的专利技术专利“高强铝合金板材回归成形一体化工艺”提出一种高强铝合金板材回归成形一体化工艺，该专利技术对T6处理的高强铝合金在时效温度和固溶温度之间加热保温完成回归处理，待板料放入模具后快速合模完成成形和快速冷却，零件成形后再进行常规时效处理。该工艺将铝板RRA工艺中的回归处理与冲压成形相结合，成形温度降低，可以一定程度上降低能耗，缩短制造流程。但该工艺是对T6处理的合金成形，即使在回归温度下铝合金强度仍然较大，成形难度增大，难于生产厚板，而且处理不当会对后续时效强化产生负面影响。高强铝合金一般在淬火态下强度最低，延伸率最大，最适合于成形。国内公开号为CN104694865A的专利技术专利“一种铝合金的电脉冲回归处理方法”公开了一种铝合金的电脉冲回归处理方法，利用脉冲电流对室温下自然时效的铝合金处理，铝合金可以回归到接近淬火态。但该方法只适合于小样品，根本没法实际应用在复杂构件上进行处理。现在工业的发展对铝合金构件性能和成形精度都提出了更高的要求，构件大型化趋势明显，需要加工板材的厚度也逐渐加大。另外，考虑成形的同时还要综合考虑成形工艺对成性的影响。综上可知，开发低成本的便于实际应用的提高铝合金成形性的工艺对生产高品质铝合金构件非常重要。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种铝合金淬火态恢复-成形一体化工艺，该工艺可以使长时间室温存储的铝合金恢复至接近淬火态，强度显著下降而成形能力提升，该一体化工艺有利于高强铝合金的形性协同控制。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种铝合金淬火态恢复-成形一体化工艺，将室温放置的铝合金板材以大于15℃/min的加热速率非等温加热至150-210℃，然后立即将板材在1-2min内转移到成形设备上成形，成形后的构件在1天内进行时效热处理强化。本专利技术所述铝合金主要指自然时效硬化效应明显的7xxx系、2xxx系和6xxx系合金。所述非等温加热至150℃前的加热速率优选大于20℃/min，所述加热到的温度优选为180℃～200℃。所述成形设备上的成形为冲压、拉伸或滚弯等。所述室温放置指在室温下放置2周以上。上述室温放置的铝合金在材料生产厂家已经经过固溶处理和淬火，使过剩相充分溶解到固溶体中后转移到水中快速冷却，以得到过饱和固溶体。(固溶淬火处理工艺是很普通的现有技术，可热处理铝合金都会经过此工艺处理)。锌、铜和镁等元素是高强铝合金如7xxx系和2xxx系添加的主要合金元素，该类合金的时效硬化潜力就与这些元素在热处理过程中的析出有关。这些元素在室温放置过程也会发生偏聚，形成的自然时效团簇可以在加工变形时有效阻碍位错的运动，进而加大成形的难度。另外，自然时效团簇会对后续人工时效的析出行为产生负面影响，降低硬化潜力。为了提高铝合金构件成形能力和最终获得的力学性能，很有必要把铝合金自然时效态恢复至淬火态。机械加工厂缺少相应的装备，一般不可能再对铝合金进行重新固溶和淬火。低温回归处理的难度也相当大，控制不当铝合金容易过时效，这不仅会使铝合金更难加工，也会抑制后续时效处理强化的效果。本专利技术系统研究了高强铝合金板材中自然时效团簇在各个温度的稳定性以及回溶和再析出的竞争关系，提出了适合室温放置高强铝合金板材淬火态恢复的方法(本专利技术的热处理方法)，可以提高上述铝合金加工成形性和后续硬化的潜力。加热后直接成形可以利用余热进一步提升铝合金的成形性，还可以利用空气和磨具使铝合金冷却，节省能耗。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、通过优化升温方式和加热工艺，本专利技术可以有效地控制自然时效团簇中溶质元素的回溶和再析出过程，使其可以恢复到接近固溶淬火态，这样既降低了铝合金的强度提升了合金的成形能力，又保证了后续时效过程的析出强化。2、本专利技术所述的热处理方法可以在现有的时效装备中进行，不需添加新的热处理装备；适合实际生产的铝合金大样件；不同工序之间间隔时间长，便于实际生产，加热温度较低且有较大温度窗口，工艺可控性强，易于保证产品质量稳定。3、本专利技术在铝合金加热恢复到淬火态后直接成形，这既可以利用铝合金本身的余热提升其成形性，还可以利用空气和磨具使铝合金冷却，不需要专门设计带冷却系统的成形模具，能耗降低。4、本专利技术提供的工艺可以改善铝合金厚板的成形能力，便于形性协同控制，提升铝合金制件的品质。附图说明图1是对比实施例1中铝合金放置2周后的拉伸曲线和实施例2处理后合金的拉伸曲线。图2是实施例4铝合金硬度随放置时间的变化曲线。具体实施方式以下结合实施案例对本专利技术方法进一步阐释并进行数据说明，但本专利技术不局限于这些实施例。本专利技术所述室温一般为0℃-30℃之间均可。实施例所用样品为商用7B04高强合金。合金硬度测试在Vickers硬度试验机上进行,实验载荷为4.9N,持续时间为15s。拉伸试验采用标准为：GB/T228-2002。基于以上考虑设计了以下实施例：对比实施例17B04铝合金在空气循环电阻炉中进行固溶处理水淬后，得铝合金板材；再在室温下分别停放5分钟、1天和2周后进行硬度测试和拉伸试验。实施例17B04铝合金在空气循环电阻炉中进行固溶处理水淬后，得铝合金板材；再在室温下停放2周，然后在时效炉里以15℃/min非等温加热至150℃，板材取出室温冷却后进行硬度测试和拉伸试验。实施例27B04铝合金在空气循环电阻炉中进行固溶处理水淬后，得铝合金板材；再在室温下停放2周，然后在时效炉里以15℃/min非等温加热至180℃，板材取出室温冷却后进行硬度测试和拉伸试验。实施例37B04铝合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝合金淬火态恢复‑成形一体化工艺，其特征在于，将室温放置的铝合金板材以大于15℃/min的加热速率非等温加热至150‑210℃，然后立即将板材在1‑2min内转移到成形设备上成形，成形后的构件在1天内进行时效热处理强化。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金淬火态恢复-成形一体化工艺，其特征在于，将室温放置的铝合金板材以大于15℃/min的加热速率非等温加热至150-210℃，然后立即将板材在1-2min内转移到成形设备上成形，成形后的构件在1天内进行时效热处理强化。2.根据权利要求1所述铝合金淬火态恢复-成形一体化工艺，其特征在于，所述铝合金为自然时效硬化效应明显的7xxx系、2xxx系和6xxx系合金。3.根据权利要求1所述铝合金淬火态恢复-成形一体化工艺，其特征在于，所述非等温加热至150℃前的加热速...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春辉，湛利华，徐凌志，马培培，徐永谦，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43