一种消除铝合金筒体类挤压件表面粗晶的方法技术

本发明专利技术公开了一种消除铝合金筒体类挤压件表面粗晶的方法，包括在制备铝合金筒体类挤压件过程中，先车去铝合金棒材表面的粗晶组织，再对铝合金棒材进行加热，对挤压成型用的模具进行预热处理，然后将铝合金棒材挤压成型，最后对挤压件进行淬火和时效处理，即制得没有表面粗晶的铝合金筒体类挤压件，该铝合金筒体类挤压件表面晶粒均匀细小，晶粒度等级1～2级，提高了铝合金筒体类挤压件的疲劳强度低和切削性能，也改善了铝合金筒体类挤压件表面的氧化膜质量。

【技术实现步骤摘要】
一种消除铝合金筒体类挤压件表面粗晶的方法
本专利技术属于材料塑性成型
，涉及一种消除铝合金筒体类挤压件表面粗晶的方法。
技术介绍
挤压成型是对放在模具模腔(或挤压筒)内的金属坯料施加外力，迫使金属从模腔中挤出，获得所需端面形状、尺寸，并具有一定力学性能的挤压制件的塑性加工方法。按照金属塑变流动方向，挤压成型分为正挤压、反挤压、复合挤压和径向挤压；按照挤压时金属坯料的温度，挤压成型可分为冷挤压、温挤压和热挤压。目前，铝合金筒体类零件采用的挤压成型方式为反向热挤压。铝合金再结晶温度较低，可在热挤压温度下发生完全再结晶，由于模具形状约束，坯料和模具型腔内壁之间的剧烈摩擦作用，造成金属流动不均匀，外层金属流动滞后于内层金属，在摩擦力和附加应力作用下外层金属所承受的变形程度比内层大，晶粒受到严重的剪切变形，晶粒和晶界化合物遭到严重破坏，促进了第二相粒子在位错密集处析出，晶粒内部和晶粒间积累了较高的畸变能，从而使外层金属再结晶温度降低，晶粒容易发生再结晶并长大。铝合金在淬火加热阶段晶界上弥散质点重溶，减少了对挤压时形成的位错的钉扎作用，降低了晶界移动阻力，为晶粒的长大创造了条件。在一般生产条件下，表面粗晶的出现都是在淬火后形成，这是因为在挤压过程中，变形、回复、再结晶几乎是同时发生的，因此，即使是再结晶的晶粒也有可能重新发生塑形变形，但是其内部存在残余物理变形，储存着较高的畸变能，为晶粒的长大提供驱动力。粗晶是一种常见的铝合金低倍组织缺陷，当断面存在大部分的粗晶区域时，材料的力学性能，疲劳强度显著降低。此外，在切削加工时，粗晶组织的存在会使工件表面粗糙，降低切削性能。在表面阳极氧化处理时，晶粒的大小对氧化膜的结构和性能有一定影响。粗大的晶粒在氧化过程中反应不均匀，常出现橘皮状外观，氧化膜质量不能满足GB/T8013.1-2018《铝及铝合金阳极氧化膜与有机聚合物膜第1部分：阳极氧化膜》标准要求。生产中容易出现粗晶组织的铝合金主要是可热处理强化合金，尤其以2XXX和6XXX系铝合金最为明显。采用现有反向热挤压成型工艺生产的铝合金筒体类挤压件，表面晶粒度等级≥5级。国内外研究学者通过大量的试验对挤压制品粗晶的形成机理进行了研究，但尚未形成统一的看法，行业内较为认同的观点是根据粗晶的出现时间，将其分为两类：第一类是挤压过程中出现的粗晶；第二类是挤压制品在热处理过程中出现的粗晶，但还没有研究出具体的应对措施。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种消除铝合金筒体类挤压件表面粗晶的方法，解决了现有铝合金筒体类挤压件表面晶粒粗大，使挤压件疲劳强度低、切削性能差，在阳极氧化过程中表面出现橘皮状外观的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种消除铝合金筒体类挤压件表面粗晶的方法，包括在制备铝合金筒体类挤压件过程中，先车去铝合金棒材表面的粗晶组织，再对铝合金棒材进行加热，对挤压成型用的模具进行预热处理，然后将铝合金棒材挤压成型，最后对挤压件进行淬火和时效处理，即制得没有表面粗晶的铝合金筒体类挤压件。本专利技术的技术特征还在于，车去铝合金棒材表面的粗晶组织，包括在铝合金棒材尾部切取15mm～25mm试片，对试片进行热处理，然后腐蚀，测量试片低倍组织中粗晶环深度，最后根据粗晶环深度车去铝合金棒料表面的粗晶组织。对铝合金棒材进行加热，采用的加热设备为中温箱式电阻炉，加热温度为200℃～250℃，时间为5h～5.5h。采用等温模锻炉对棒材挤压成型用的模具进行预热处理，预热处理的温度为350℃～450℃。铝合金棒材挤压成型过程中，采用的挤压速度为3mm/s～10mm/s。对挤压件进行淬火和时效处理，时效处理为自然时效或人工时效。本专利技术的有益效果是，通过在挤压前车去铝合金棒材表面的粗晶组织，避免原始粗晶的进一步长大；通过降低铝合金棒材的加热温度，避免挤压时坯料内部温度达到再结晶温度，晶粒发生再结晶长大；通过对成型用的模具进行预热处理，降低了变形过程中晶粒内部和晶粒间的畸变能，避免了热处理时晶粒的长大；对挤压件进行淬火和时效处理，使最后制备的铝合金筒体类挤压件表面晶粒均匀细小，晶粒度等级1～2级，提高了铝合金筒体类挤压件的疲劳强度低和切削性能，也改善了铝合金筒体类挤压件阳极氧化后表面氧化膜的质量。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术提出一种消除铝合金筒体类挤压件表面粗晶的方法，包括在制备铝合金筒体类挤压件过程中，先车去铝合金棒材表面的粗晶组织，再对铝合金棒材进行加热，对成型用的模具进行预热处理，然后将铝合金棒材挤压成型，最后对挤压件进行淬火和时效处理，即制得没有表面粗晶的铝合金筒体类挤压件。铝合金挤压棒材在生产过程中，表面容易产生粗大的晶粒区域，呈环状分布。粗大的晶粒在锻造加热及热处理过程中会继续长大，最终保留在制品表面，造成粗晶。因此，本专利技术在挤压棒材前车去其表面的粗晶组织，能够从根源上最大化消除铝合金筒体类挤压件表面粗晶，避免原始粗晶的进一步长大。车去铝合金棒材表面的粗晶组织，具体包括在铝合金棒材尾部切取15mm～25mm试片，对试片进行热处理，然后腐蚀，测量试片低倍组织中粗晶环深度，最后根据粗晶环深度车去铝合金棒料表面的粗晶组织。常见铝合金的再结晶退火温度为350～370℃，由于挤压过程中金属内部会产生热量，造成温度升高，为避免或减少铝合金在挤压成型过程中的再结晶，锻造加热温度应远低于材料的再结晶退火温度，因此，本专利技术铝合金棒材的加热温度为200℃～250℃，采用的加热设备为中温箱式电阻炉。模具温度过高不仅有利于再结晶的形成，而且不利于挤压制件脱模。模具温度过低会加速型腔内金属的冷却速度，挤压变形时金属与模具型腔之间的摩擦力增大，晶粒受到的剪切变形严重，易积累较高的畸变能，从而使外层金属再结晶温度降低，晶粒容易发生再结晶并长大。因此，本专利技术采用等温模锻炉对棒材挤压成型用的模具进行预热处理，预热处理的温度为350℃～450℃。挤压成型过程中主要控制点为挤压速度，挤压速度越快，材料的变形抗力越大，变形过程中金属内部产生的热量不能及时消散，造成金属内部温度升高，有利于再结晶的形成。本专利技术中采用的加热温度已经低于材料热挤压的终锻温度，过快的挤压速度可能会造成材料在变形过程中产生开裂，挤压速度过慢，会影响金属的充填效果。因此，将铝合金棒材挤压成型过程中，本专利技术采用的挤压速度为3mm/s～10mm/s。淬火温度越高，原子自扩散的热激活能越大，有利于挤压制品表面处于不稳定状态的高能组织发生再结晶，生成低能状态的大晶粒。另一方面，随着淬火温度的升高，晶界上弥散分布的第二相质点会固溶的更加充分，减少了对挤压时形成的位错的钉扎作用，降低了晶界移动阻力，为晶粒的长大创造了条件。因此，本专利技术中在保证挤压件能满足力学性能要求的情况下，将淬火加热温度降低到GJB1694-93《变形铝合金热处理规范》中加热温度下限值或略低于标准温度下限值10℃-20℃。为了消除铝合金筒体类挤压件在淬火过程中产生的内应力，本专利技术在淬火本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消除铝合金筒体类挤压件表面粗晶的方法，其特征在于，包括在制备铝合金筒体类挤压件过程中，先车去铝合金棒材表面的粗晶组织，再对铝合金棒材进行加热，对挤压成型用的模具进行预热处理，然后将铝合金棒材挤压成型，最后对挤压件进行淬火和时效处理，即制得没有表面粗晶的铝合金筒体类挤压件。/n

【技术特征摘要】
1.一种消除铝合金筒体类挤压件表面粗晶的方法，其特征在于，包括在制备铝合金筒体类挤压件过程中，先车去铝合金棒材表面的粗晶组织，再对铝合金棒材进行加热，对挤压成型用的模具进行预热处理，然后将铝合金棒材挤压成型，最后对挤压件进行淬火和时效处理，即制得没有表面粗晶的铝合金筒体类挤压件。


2.根据权利要求1所述的一种消除铝合金筒体类挤压件表面粗晶的方法，其特征在于，车去铝合金棒材表面的粗晶组织，包括在铝合金棒材尾部切取15mm～25mm试片，对试片进行热处理，然后腐蚀，测量试片低倍组织中粗晶环深度，最后根据粗晶环深度车去铝合金棒料表面的粗晶组织。


3.根据权利要求1所述的一种消除铝合金筒体类挤压件表面粗晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷超，李萌，来钰人，康关军，乔博，赵恒义，贺冠雄，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第十二研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61