一种提高7A85合金挤压薄板大尺寸筒形零件成形精度的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种提高7A85合金挤压薄板大尺寸筒形零件成形精度的处理方法。包括如下步骤：挤压成形，得到3～8mm的7A85合金薄板；退火处理；固溶处理；喷淋淬火，喷水压力为190～205KPa，水流密度为45～60L

【技术实现步骤摘要】
一种提高7A85合金挤压薄板大尺寸筒形零件成形精度的处理方法


[0001]本专利技术涉及一种提高7A85合金挤压薄板大尺寸筒形零件成形精度的处理方法，属于变形铝合金工业化
，具体为一种利用喷淋淬火、蠕变时效及超声振动结合来提高7A85合金挤压薄板大尺寸筒形零件成形精度的处理方法。

技术介绍

[0002]Al
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Zn
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Mg
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Cu合金(7XXX系铝合金)具有良好的加工性能，并且密度小，比强度高，是铝合金中强度最高的合金，被广泛应用于航空航天领域，如7075合金被应用于B
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29型轰炸机、7085合金被应用于机翼主梁、上翼蒙皮等。7A85合金是我国自主研发的广泛应用于航空和航天中的受力结构件的Al
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Zn
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Mg
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Cu合金。近年来航空航天装备轻量化和高可靠性制造的发展趋势对7A85合金加工性能提出了更高的要求，亟需提高该合金的成形精度，尤其是7A85合金板材，同时保证其力学性能。7A85合金板材的塑性加工工艺包括挤压和轧制，热处理工艺包括退火、固溶、淬火和时效等，在7A85合金板材塑性加工和热处理过程中(如挤压、轧制、淬火)会产生较大的残余应力，而残余应力是有害的，会引起零件发生翘曲或扭曲变形，甚至开裂等，对7A85合金板材零件的成形精度和可靠性具有很大的影响。本方法中的残余应力由X射线法测得，由于残余应力会使晶粒间距和晶面方向发生变化，样品的X射线会发生偏移，通过偏移量便可以计算出残余应力的大小。
[0003]郭世贵等人的研究表明喷淋淬火能提高7050铝合金(Al
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Zn
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Mg
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Cu合金)厚板的淬透性(郭世贵.7050铝合金材料喷淋淬火的试验与模拟研究[D].中南大学,2010.)。任伟才等人的研究表明对于7000系铝合金厚板，喷淋淬火冷却强度大，所需时间短，均匀性好(任伟才,张磊,孙兆霞.7000系铝合金厚板喷淋淬火的数值模拟与分析[J].黑龙江科技学院学报,2010,20(2):124
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126.)。辛志文等人的研究表明当7075铝合金(Al
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Zn
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Mg
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Cu合金)板厚低于30mm时，喷淋淬火所产生的残余应力很小(辛志文.7075铝合金厚板淬火残余应力及其敏感性分析[D].南昌航空大学.)。陈康华等人优化了喷淋淬火工艺，使铝合金的残余应力降低(陈康华,娄瑾,陈送义,等.一种时效硬化型铝合金低残余应力的多级喷淋淬火工艺:,CN104195481A[P].2016.)。目前有一些关于Al
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Zn
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Mg
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Cu合金喷淋淬火工艺的研究，但是没有关于7A85合金喷淋淬火工艺的研究，也没有为了提高7A85合金薄板零件成形精度而应用喷淋淬火工艺的研究。
[0004]蠕变时效是将铝合金的人工时效与零件成形融为一体的工艺，也就是说通过时效处理使材料具有所要的性能，同时利用材料在弹性应作用下于人工时效温度发生蠕变变形获有设计形状的工件。黄霖等人利用有限元ABAQUS软件分析了7B04铝合金厚板的弯曲蠕变过程及回弹效应(黄霖,万敏,黄硕,等.7B04铝合金厚板蠕变时效成形有限元分析[J].航空制造技术,2007.)。陈愿情等人的研究表明与人工时效相比，蠕变时效试样的抗拉强度略有提高(陈愿情,邓运来,万里,等.蠕变时效对7050铝合金板材组织与性能的影响[J].材料工程,2012(1):71
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76.)。目前还没有关于7A85合金蠕变时效的研究，也没有为了提高7A85合
金薄板零件成形精度而应用蠕变时效的研究。
[0005]王壬炎的研究表明超声振动时效能更好地消除金属杆件的残余应力(王壬炎.超声振动时效消除残余应力机理分析与实验研究[D].太原理工大学,2014.)。张磊的研究表明超声振动时效对小型工件的残余应力的消除有很明显的效果(张磊,王时英.超声振动时效可行性分析及实验研究[J].机械设计与制造,2013(07):140
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143.)。时效时超声振动有利于减小残余应力，但是目前没有关于7A85合金超声振动时效的研究，也没有为了提高7A85合金薄板零件成形精度而应用超声振动时效的研究。
[0006]到目前为止还未见如何在保证大尺寸7A85合金挤压薄板大尺寸筒形零件的力学性能和可靠性的同时，提高零件的成形精度的相关报道。

技术实现思路

[0007]为了在保证大尺寸7A85合金挤压薄板大尺寸筒形零件的力学性能和可靠性的同时，提高零件的成形精度，本专利技术提供了一种利用喷淋淬火、蠕变时效及超声振动结合来提高7A85合金挤压板材大尺寸筒形零件成形精度的处理方法。
[0008]本专利技术一种提高7A85合金挤压薄板大尺寸筒形零件成形精度的处理方法；包括下述步骤：
[0009]步骤一挤压成形：对7A85合金铸锭进行挤压，得到3～8mm的7A85合金薄板。步骤一中所用方法包括常规方法。
[0010]步骤二退火处理：对7A85合金挤压薄板进行退火处理。步骤二中所用方法包括常规方法。
[0011]步骤三固溶处理：对步骤二的薄板进行固溶处理，固溶处理时控制温度为460～477℃、保温时间为0.8～3h；
[0012]步骤四喷淋淬火：对步骤三得到的薄板进行喷淋淬火，喷水压力为190～205KPa，水流密度为45～60L
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m
‑2·
S
‑1，持续时间为8～17s。
[0013]步骤五滚弯：
[0014]对步骤四所得薄板进行滚弯处理，得到滚弯后的产品；
[0015]步骤六超声振动蠕变时效：
[0016]将步骤五的滚弯后的产品放入限位模具中，然后在蠕变时效的过程中辅以超声振动，得到零件；超声振动的频率为1.8～2.0Khz，振幅为18～25μm，时间为13～20min，蠕变时效的温度为145～160℃，时间为20～30h；超声振动的引入节点包括在中间相转变时引入超声振动。
[0017]步骤一中7A85合金的各元素含量分别为：Zn:7.0～8.0wt％；Mg:1.5～2.3wt％；Cu:1.5～2.3wt％；Zr:0.09～0.18wt％；Fe:<0.05wt％；Ti：<0.05wt％；Si:<0.05％；Al:余量。
[0018]步骤一中挤压成形时铸锭预热温度为440～455℃，挤压温度为420～435℃，挤压比为30:1～40:1，挤压速度为2～2.5mm/s。
[0019]步骤二中退火处理时退火温度为340～360℃，时间为28～32h。
[0020]本专利技术所得零件的直径可为1.5m～2.3m。
[0021]本专利技术零件的高度可达1m～1.3m。
[0022]作为优选方案；本专利技术在蠕变时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高7A85合金挤压薄板大尺寸筒形零件成形精度的处理方法；其特征在于：包括下述步骤：步骤一挤压成形：对7A85合金铸锭进行挤压，得到3～8mm的7A85合金薄板；步骤二退火处理：对所得7A85合金挤压薄板进行退火处理；步骤三固溶处理：对步骤二所得薄板进行固溶处理，固溶处理时控制温度为460～477℃、保温时间为0.8～3h；步骤四喷淋淬火：对步骤三所得薄板进行喷淋淬火，喷水压力为190～205KPa，水流密度为45～60L
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‑1，持续时间为8～17s；步骤五滚弯；对步骤四所得薄板进行滚弯处理，得到滚弯后的产品；步骤六超声振动蠕变时效：将步骤五的滚弯后的产品放入限位模具中，然后在蠕变时效的过程中辅以超声振动，得到零件；超声振动的频率为1.8～2.0Khz，振幅为18～25μm，时间为13～20min，蠕变时效的温度为145～160℃，时间为20～30h；超声振动的引入节点包括在中间相转变时引入超声振动。2.根据权利要求1所述的一种提高7A85合金挤压薄板大尺寸筒形零件成形精度的处理方法；其特征在于：步骤一中7A85合金的各元素含量分别为：Zn:7.0～8.0wt％；Mg:1.5～2.3wt％；Cu:1.5～2.3wt％；Zr:0.09～0.18wt％；Fe:<0.05wt％；Ti：<0.05wt％；S...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛郭灵，朱聪聪，刘东洋，童广泽，高文理，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：