２Ａ７０铝合金薄壁环件的辗轧成形方法技术

本发明专利技术公开了一种２Ａ７０铝合金薄壁环件的辗轧成形方法，为轧制成形尺寸精度高及组织和性能优良的薄壁环件，其技术方案为：先把经加热到变形温度的铝合金预轧坯和预热的随动模套套装进轧环机，随动模套被套在预轧坯内，由轧环机的主辊、芯辊、抱辊和上、下锥辊对该两个工件进行定位；再启动轧环机，由其芯辊沿径向朝主辊方向作进给运动并与主辊一起以１００ＫＮ～２５００ＫＮ的轧制力在随动模套的支撑下辗轧预轧坯，使其以４ｍｍ／ｓ～１１ｍｍ／ｓ的速度沿径向展宽，壁厚逐渐减小，其变形量达３５％～５５％后被辗轧成薄壁环件。采用该方法轧制成形的铝合金薄壁环件的壁厚最小值是２５ｍｍ，高厚比的最大值是２５ｍｍ，该环件主要用于航空航天等领域使用的筒形壳体等回转体零部件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种环形锻件的轧制成形方法，特别是涉及了 2A70铝合金薄壁环件 的辗轧成形方法。
技术介绍
2A70铝合金是可热处理强化的铝合金。采用该合金环轧成形的航空航天等领域使 用的筒形壳体等回转体零部件，要求在200 250°C的温度范围内使用时具有高的耐热性。 轧制时，由于合金变形量较小，环件壁厚较薄，尺寸精度、性能及组织要求较高，增加了轧制 成形的难度。2008年10月8日公开的中国专利技术专利说明书CN 101279344A公开了一种铝合金 异形环锻件的辗轧成形方法，该方法把按规格下料的合金棒料经镦粗、冲孔、轧环制坯(不 使用辗轧模具)，再把坯料装进轧环机辗轧模具内辗轧成形，通过在轧环制坯过程和在各工 艺步骤中控制准确的变形量，轧制出了组织和性能良好的异形环锻件。采用该方法轧制壁 厚较薄的2A70铝合金薄壁环件时，由于辗轧模具被固定在轧辊上(即主辊和芯辊上)，轧制 时辗轧模具的孔型与预轧坯之间产生激烈的摩擦不仅使轧制过程非常不稳定对生产造成 影响，而且还容易导致预轧坯温度升高对合金的组织和性能产生影响，如出现组织变异、晶 粒粗大等缺陷。在采用上述方法及直接使用轧环机的主辊和芯辊轧制(如上述方法中的轧环制 坯)薄壁的2A70铝合金薄壁环件时，由于受轧环机的芯辊等部件刚度的影响，加上薄壁环 件的结构刚度较差和加工余量较小，轧制过程中易导致预轧坯出现塑性失稳而产生轧扁、 喇叭口等现象，造成环件形状和尺寸达不到设计使用或机加工要求而报废，这对价格昂贵 的铝合金材料来说损失较大。辗轧过程中，预轧坯刚开始轧制时由于先向其转动方向一侧的抱辊偏移，再向另 一侧的抱辊偏移，使预轧坯在轧制过程中有朝其两侧的抱辊左右摆动的现象，受抱辊扶持 产生的反作用力影响，环件容易被轧扁而报废。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种采用随动模套来实现2A70铝合金薄壁环件 的辗轧成形方法，采用该方法能够轧制出尺寸精度高并具有优良组织和性能的薄壁环件。为解决上述技术问题，本专利技术所述2A70铝合金薄壁环件的辗轧成形方法，其技术 方案包括以下步骤加热2A70铝合金预轧坯到455°C 475°C的变形温度，并预热随动模套到220°C 270°C的温度；把所述预轧坯和随动模套装进轧环机，使预轧坯套住随动模套、随动模套套住芯 辊并且沿主辊和芯辊的中心距方向预轧坯与主辊的外周面之间、预轧坯的内环面与随动模 套的外周面之间、以及随动模套的内环面与芯辊的外周面之间分别相切接触，预轧坯被两个抱辊在其外周面扶持，上锥辊和下锥辊沿随动模套和预轧坯的上、下端面夹持该两个工 件；启动轧环机使其主辊旋转并驱动预轧坯、随动模套、芯辊和两个抱辊转动，同时由 轧环机驱动上锥辊和下锥辊夹持住随动模套和预轧坯一起转动，芯辊沿径向朝主辊方向作 进给运动并与主辊一起以100KN 2500KN的轧制力在随动模套的支撑下辗轧预轧坯，预轧 坯以4mm/s llmm/s的速度沿径向展宽，壁厚逐渐减小，其变形量达35% 55%后被辗轧 成薄壁环件。并且，所述随动模套在设计时，其最小壁厚按下式计算D0 = L-D1-R1-R2式中 为随动模套的最小壁厚；L为主辊与芯辊的最小中心距；D1为薄壁环件的径向最小壁厚；R1为主辊的半径；&为芯辊的半径。采用上述辗轧成形方法轧制成形的薄壁环件，其壁厚最小值是25mm，高厚比的最 大值是25mm0与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下本专利技术把加热到变形温度的2A70铝合金预轧坯和经预热的随动模套套装进轧环 机定位后，由其芯辊沿径向朝主辊方向作进给运动并与主辊一起在随动模套的支撑下辗轧 预轧坯使其变形成形，获得了薄壁及组织和性能优良的薄壁环件。辗轧过程中，由于随动模套只进行了预热处理，其在轧制过程中几乎是不会变形 的。轧制时由于在预轧坯和芯辊之间隔了一层随动模套，并且随动模套在预轧坯内与其一 起同向转动，克服了预轧坯与随动模套之间由于产生激烈的摩擦使轧制过程不稳定和易导 致预轧坯温度升高的现象，从而有利于组织生产和获得优质锻件。辗轧过程中，由于预轧坯的内环面紧贴在随动模套的外周面上并与其一起同向、 同步转动，避免了预轧坯受芯辊刚性部件的影响，从而避免其出现塑性失稳而产生轧扁、喇 叭口等现象，而且与预轧坯一起同向、同步转动的随动模套还可对预轧坯的内环面进行整 圆防止其轧扁和出现喇叭口等现象，可实现精密轧制成形尺寸精度高的环件，节省贵重的 铝合金材料。辗轧过程中，由于预轧坯内套装有随动模套，对预轧坯起到了较好的支撑和稳固 作用，从而可以有效减轻预轧坯在轧制过程中朝其两侧的抱辊左右摆动的现象，防止环件 被轧扁而报废。经检测该合金薄壁环件的尺寸精度，达到了相应尺寸的3%。(千分之三)。经检测该合金薄壁环件的室温拉伸性能，其纵向抗拉强度为410MPa 425MPa (大 于设计使用要求的382MPa)，断后伸长率为12% 16% (大于设计使用要求的5% )，布氏 硬度为115HB 123HB(大于设计使用要求的110HB)。经检测该合金薄壁环件的金相组织并对环件进行探伤检测，达到了《航空航天用 铝合金锻件规范》(GJB 2351)航空航天行业标准的要求。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1是2A70铝合金预轧坯的立体结构示意图。图2是随动模套和预轧坯的装机定位及辗轧状态示意图。图3是预轧坯辗轧成薄壁环件的立体结构示意图。具体实施例方式实施本专利技术所述的2A70铝合金薄壁环件的辗轧成形方法需要提供锻造加热炉、 压力机、轧环机、机械手等设备。该合金的主要化学元素含量(重量百分比)为含Cu量1.9% 2.5%、含Mg量 1. 4% 1. 8%、含 Fe 量 0. 9% 1. 5%、含 Ni 量 0. 9% 1. 5%、含 Ti 量 0. 02% 0. 10%、 含Mn量0. 20%、含Si量0. 30%、含Si量0. 、其他元素单个< 0. 05%且总和<0. 10%, 余量为Al。该合金从棒料到生产出合格的薄壁环件的工艺步骤如下步骤1 制坯。把按规格下料的2A70铝合金棒料经加热、镦粗、冲孔、拔长、预轧后制取预轧坯 10°，其形状如图1所示。步骤2:装机。如图2所示，把预轧坯10°在锻造加热炉内加热到455 °C 475 °C的变形温度后装 进轧环机并平放在该机的底盘上(图中未示出)，预轧坯10°套进轧环机的芯辊2，其外周 面与轧环机的主辊1及两个抱辊3的外周面相切接触，两个抱辊3对预轧坯10°起扶持作 用；同时把随动模套4在锻造加热炉内预热到220°C 270°C后装进轧环机套进轧环机的芯 辊2并套在预轧坯10°内后平放在该机的底盘上(图中未示出)，预轧坯10°的外周面与 主辊1的外周面之间、预轧坯10°的内环面与随动模套4的外周面之间、及随动模套4的内 环面与芯辊2的外周面之间均沿芯辊2和主辊4的中心距方向相切接触；启动轧环机使其 上锥辊5和下锥辊6沿随动模套4和预轧坯10°的上下端面夹持该两个工件，完成该两个 工件的装机定位。装机时工件的装运主要通过机械手操作完成。步骤3:辗轧。启动轧环机使其主辊1按图2所示方向旋转，主辊1驱动预轧坯10°、随动模套 4、芯辊2和两个抱辊3按图2所示的方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种２Ａ７０铝合金薄壁环件的辗轧成形方法，其特征在于，包括以下步骤：加热２Ａ７０铝合金预轧坯到４５５℃～４７５℃的变形温度，并预热随动模套到２２０℃～２７０℃的温度；把所述预轧坯和随动模套装进轧环机，使预轧坯套住随动模套、随动模套套住芯辊并且沿主辊和芯辊的中心距方向预轧坯与主辊的外周面之间、预轧坯的内环面与随动模套的外周面之间、以及随动模套的内环面与芯辊的外周面之间分别相切接触，预轧坯被两个抱辊在其外周面扶持，上锥辊和下锥辊沿随动模套和预轧坯的上、下端面夹持该两个工件；启动轧环机使其主辊旋转并驱动预轧坯、随动模套、芯辊和两个抱辊转动，同时由轧环机驱动上锥辊和下锥辊夹持住随动模套和预轧坯一起转动，芯辊沿径向朝主辊方向作进给运动并与主辊一起以１００ＫＮ～２５００ＫＮ的轧制力在随动模套的支撑下辗轧预轧坯，预轧坯以４ｍｍ／ｓ～１１ｍｍ／ｓ的速度沿径向展宽，壁厚逐渐减小，其变形量达３５％～５５％后被辗轧成薄壁环件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴永安，张华，卢漫宇，宋捷，项春花，雷镇威，刘小刚，
申请(专利权)人：贵州航宇科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：52