【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料加工领域，特别涉及一种提升大型厚壁2a14锥形件综合性能的制造工艺。
技术介绍
1、目前，2a14铝合金属于高强度铝合金，尤其是壁厚≥150mm的大规格异形锻件(如图1所示)，一般采用模锻成形的方法制造，但这会大幅增加模具制造成本(少则十几万元，多则几十万元)及其模具采购周期。而采用自由锻造成形法，可大幅降低模具制造成本，但制造难度极大，生产过程中会经常出现以下问题：一是如何解决异形件的自由锻造成形问题；二是大型厚壁异形件1/2壁厚处晶粒变形程度不够，易导致延伸率不合格，需解决1/2壁厚处性能不足的问题；三是大型厚壁异形件的淬火残余应力难消除，在机加工时易因残余应力释放不均致使工件开裂，需解决大型厚壁异形件的机加工开裂问题。因此，如何利用自由锻造成形法等经济手段制造出性能合格且不易机加工开裂的大型厚壁异形锻件，是铝合金锻件材料制备领域的重大难题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种提升大型厚壁2a14锥形件综合性能的制造工艺。本专利技术提供的制造工艺能够结合上述三大技术难题，并降低模具制造成本。
2、本专利技术提供了一种提升大型厚壁2a14锥形件综合性能的制造工艺，包括以下步骤：
3、a)锻造制坯：
4、a1)备料：采用圆铸锭进行备料，确定圆铸锭的直径和长度；
5、a2)锻造和冲孔：对步骤a1)的圆铸锭进行镦拔，其中，最后一镦为旋转镦粗，且在最后一镦过程中，圆柱坯上端抹油润滑、下端不抹油，从而制得圆
6、a3)扩孔：对所述带孔圆台坯进行分段扩孔，得到锥形环坯；
7、b)淬火前机加工：
8、采用数控车床将步骤a)所得锥形环坯加工至图纸要求尺寸；所述尺寸为在工件成品基础上单边放余量5～10mm；
9、c)热处理：
10、c1)淬火热处理：
11、对步骤b)所得锻件进行淬火热处理，其中，各项工艺参数和手段的选取控制原则如下：
12、淬火温度：淬火温度低于材料过烧温度5～10℃，淬火温度公差为±3℃或±4℃；
13、空气保温时间：根据锻坯的最大热处理厚度确定保温时间，以壁厚≤38mm的最少保温时间120min为基准，壁厚每增加12.7mm，保温时间增加30min；其中，壁厚增加量不足12.7mm的按照12.7mm计算；
14、料间距：料间距须大于或等于锻坯的最大热处理厚度；
15、淬火水温：淬火前、后水温温差不超过10℃，且淬火水温≤30℃；
16、转移时间：控制转移时间≤15s；
17、浸泡时间：按照锻坯的最大热处理厚度每25mm至少2min控制浸泡时间；
18、料框抖动次数：锻件在水中应往复至少5次升降，且在浸泡时间内不得露出水面；
19、c2)时效热处理：
20、对步骤c1)所得锻件进行时效热处理，控制时效热处理温度为150～180℃，时间为5～15h；
21、c3)退火热处理：
22、对步骤c2)所得锻件进行退火热处理，控制退火热处理温度为190～210℃，时间为6～10h；
23、d)零件机加工：
24、根据零件图纸，将步骤c)所得锻件毛坯加工成零件图纸要求尺寸。
25、优选的，步骤a1)中，圆铸锭的直径d和长度h的选取原则为：h/d比值≤3。
26、优选的，步骤a1)中，在备料过程中控制投料重量；
27、投料重量的控制原则为：确定坯料重量，然后按照投料系数1.2～2.0进行投料。
28、优选的，投料重量的控制原则为：按照该合金的密度2.8g/cm3确定坯料重量，然后按照投料系数1.2～2.0进行投料。
29、优选的，步骤a2)中，所述镦拔可为两镦一拔、三墩两拔或四镦三拔。
30、优选的，步骤a2)中，所述冲孔过程中，冲头直径的选择原则如下：(1)冲头直径小于小端扩孔后的孔径；(2)小端外径/冲头直径的比值≥2.5。
31、优选的，所述冲头直径为≤320mm。
32、优选的，步骤c1)中：
33、淬火温度：淬火温度501℃，淬火温度公差±3℃；
34、空气保温时间：6.5h，保温时间公差+30min；
35、料间距：≥160mm；
36、淬火水温：淬火水温≤30℃，淬火后水温温升≤5℃。
37、优选的，步骤c2)中，时效热处理制度为170±3℃、9h。
38、优选的，步骤c3)中，退火热处理制度为200±10℃、7h。
39、本专利技术提供了一种提升大型厚壁2a14锥形件综合性能的制造工艺，具体步骤如前文所述。其中，锻造开坯时，利用“旋转镦粗+圆柱坯一端润滑一端不润滑”的方法，实现圆柱坯到圆台坯(亦称异形坯)的制坯过程；利用“冲孔+分段扩孔”的方法，实现圆台坯到锥形环坯的制坯过程；通过减少金属投料量、降低锻件毛坯壁厚的方法，提升1/2壁厚处晶粒的变形程度，从而提升1/2壁厚处的延伸率；通过“淬火前机加工减薄+最终去应力退火”的双重降残余应力方法，降低异形锻件的残余应力水平，从而降低成品机加工时锻件因应力释放不均导致的开裂风险。与现有技术相比，本专利技术成形方法简单、高效：仅需通过自由锻造法即可成形，不需要制造专用成形模具；可大幅降低该类锥形锻件的制造成本：无模具制造和采购成本；可提升大型厚壁锥形锻件的综合性能：锻件1/2壁厚处延伸率明显提升。
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1.一种提升大型厚壁2A14锥形件综合性能的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，步骤A1)中，圆铸锭的直径D和长度h的选取原则为：h/D比值≤3。
3.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，步骤A1)中，在备料过程中控制投料重量；
4.根据权利要求3所述的制造工艺，其特征在于，投料重量的控制原则为：按照该合金的密度2.8g/cm3确定坯料重量，然后按照投料系数1.2～2.0进行投料。
5.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，步骤A2)中，所述镦拔可为两镦一拔、三墩两拔或四镦三拔。
6.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，步骤A2)中，所述冲孔过程中，冲头直径的选择原则如下：(1)冲头直径小于小端扩孔后的孔径；(2)小端外径/冲头直径的比值≥2.5。
7.根据权利要求6所述的制造工艺，其特征在于，所述冲头直径为≤320mm。
8.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，步骤C1)中：
9.根据权利要求1所述的制造工艺，其特
10.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，步骤C3)中，退火热处理制度为200±10℃、7h。
...【技术特征摘要】
1.一种提升大型厚壁2a14锥形件综合性能的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，步骤a1)中，圆铸锭的直径d和长度h的选取原则为：h/d比值≤3。
3.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，步骤a1)中，在备料过程中控制投料重量；
4.根据权利要求3所述的制造工艺，其特征在于，投料重量的控制原则为：按照该合金的密度2.8g/cm3确定坯料重量，然后按照投料系数1.2～2.0进行投料。
5.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，步骤a2)中，所述镦拔可为两镦一拔、三墩两拔或四镦...
【专利技术属性】
技术研发人员：周亮，李晓勇，刘强，黄元春，盛智勇，丁杰，方清万，范曦，罗顺成，姜敖，卜根，付伟雄，
申请(专利权)人：湖南中创空天新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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