一种铝合金管材弯曲成形方法与流程

1.本技术涉及管材成形领域，尤其涉及一种铝合金管材弯曲成形方法。


背景技术：

2.铝合金薄壁管被广泛应用于航空器和航天器的液压、燃油、环控等系统中。薄壁、大口径、小弯曲半径弯管构件具有减重、空间高效性等优点，在先进飞机的管路系统中具有重要的地位。飞机管路系统压力高，但空间有限，因此常需选用可热处理强化铝合金薄壁管来保证服役性能。为了避免管路系统的空间干涉，铝合金薄壁管成形需满足弯曲半径小、弯曲角度大、单根导管弯曲段多的要求。
3.然而，现有成形技术在对铝合金管材进行弯曲成形时，铝合金管材的成形质量差。


技术实现要素：

4.本技术的主要目的是提供一种铝合金管材弯曲成形方法，旨在解决现有成形方法所获得的铝合金管材成形质量差的技术问题。
5.为解决上述技术问题，本技术提出了：一种铝合金管材弯曲成形方法，包括以下步骤：
6.将初始态铝合金管坯料进行热处理后，冷却，获得o状态铝合金；
7.将所述o状态铝合金进行弯曲成形，获得弯管铝合金构件；
8.将所述弯管铝合金构件进行固溶处理和时效处理，获得t状态铝合金管材。
9.作为本技术的一些可选实施方式，所述将初始态铝合金管坯料进行热处理后，退火，获得o状态铝合金的步骤，包括：
10.将初始态铝合金管坯料在350℃-370℃下保温处理40min-60min后，进行炉冷却，获得o状态铝合金。
11.作为本技术的一些可选实施方式，所述固溶处理的温度为510℃-530℃，保温时间12min，冷却方式为水温调节淬火。
12.作为本技术的一些可选实施方式，所述t状态铝合金管材的壁厚为1-2mm。
13.作为本技术的一些可选实施方式，所述时效处理包括自然时效和人工时效中的任一种。
14.作为本技术的一些可选实施方式，所述时效处理为自然时效时，时效温度为20℃-30℃，时效时间为100h-140h。
15.作为本技术的一些可选实施方式，所述时效处理为自然时效时，获得的为t42状态铝合金管材。
16.作为本技术的一些可选实施方式，所述时效处理为人工时效时，时效温度为160℃-180℃，时效时间为6h-10h。
17.作为本技术的一些可选实施方式，所述时效为人工时效时，获得的为t62状态铝合金管材。
18.为解决上述技术问题，本技术还提供了一种铝合金管材，通过由上述成形方法而得。
19.本技术基于铝合金材料不同热处理状态的力学性能差异，采用多阶段热处理调控，可以分别针对成形性能和服役性能需求，获得同时满足成形性能和服役性能的铝合金薄壁弯管构件。即先将初始态铝合金管坯料进行热处理后，冷却，获得o状态铝合金；此时o状态铝合金的强度较低但延伸率较高，因此当薄壁管弯曲成形时材料具有更好的塑性延展性，成形性能更好，基于此，本技术将所述o状态铝合金进行弯曲成形，获得弯管铝合金构件；可以看出，由于本技术在对铝合金进行弯曲成形时，其处于塑性延展性较好且成型性能较高的o状态，因此其在弯曲成形过程中不会造成弯曲外侧减薄拉裂、内侧失稳起皱等多种成形失稳缺陷；在弯曲成形获得弯曲构件后，将其进行固溶处理和时效处理，赋予其高强度、高硬化的特点，以使所获得的t状态铝合金管材在高强高压的环境中具有良好的服役性能。
附图说明
20.图1为本技术所述铝合金管材弯曲成形方法的流程示意图。
21.本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
22.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
23.铝合金薄壁管被广泛应用于航空器和航天器的液压、燃油、环控等系统中。薄壁、大口径、小弯曲半径弯管构件具有减重、空间高效性等优点，在先进飞机的管路系统中具有重要的地位。飞机管路系统压力高，但空间有限，因此常需选用可热处理强化铝合金薄壁管来保证服役性能。为了避免管路系统的空间干涉，铝合金薄壁管成形需满足弯曲半径小、弯曲角度大、单根导管弯曲段多的要求。然而，铝合金薄壁管在弯曲成形过程中，受到多模具的复杂约束，承受拉压不均匀的应力应变状态，弯曲成形难度高。可热处理强化的高强铝合金具有较高的强度和硬化能力，既具有服役性能优异的优点，也满足先进飞机的轻量化设计，但成形性能较差，在室温直接弯曲成形过程中极易引起不均匀塑性变形导致弯曲外侧减薄拉裂、内侧失稳起皱等多种成形失稳缺陷。因此，如何同时提升铝合金管路构件的成形性能和服役性能，突破薄壁管路构件的弯曲成形极限，成为提升铝合金管路构件材弯曲性能和制造能力的关键问题。
24.基于此，本技术实施例的主要解决方案是：一种铝合金管材弯曲成形方法，包括以下步骤：
25.将初始态铝合金管坯料进行热处理后，冷却，获得o状态铝合金；
26.将所述o状态铝合金进行弯曲成形，获得弯管铝合金构件；
27.将所述弯管铝合金构件进行固溶处理和时效处理，获得t状态铝合金管材。
28.本技术基于铝合金材料不同热处理状态的力学性能差异，采用多阶段热处理调控，可以分别针对成形性能和服役性能需求，获得同时满足成形性能和服役性能的铝合金薄壁弯管构件。即先将初始态铝合金管坯料进行热处理后，冷却，获得o状态铝合金；此时o状态铝合金的强度较低但延伸率较高，因此当薄壁管弯曲成形时材料具有更好的塑性延展
性，成形性能更好，基于此，本技术将所述o状态铝合金进行弯曲成形，获得弯管铝合金构件；可以看出，由于本技术在对铝合金进行弯曲成形时，其处于塑性延展性较好且成型性能较高的o状态，因此其在弯曲成形过程中不会造成弯曲外侧减薄拉裂、内侧失稳起皱等多种成形失稳缺陷；在弯曲成形获得弯曲构件后，将其进行固溶处理和时效处理，赋予其高强度、高硬化的特点，以使所获得的t状态铝合金管材在高强高压的环境中具有良好的服役性能。
29.所述o状态是指经完全退火获得最低强度的加工产品，因此o状态下的铝合金强度较低但延伸率较高，本技术将所述初始态铝合金管坯料进行热处理后，冷却，获得o状态铝合金后，再对所述o状态铝合金进行弯曲成形处理；能有效避免弯曲成形过程中造成弯曲外侧减薄拉裂、内侧失稳起皱等多种成形失稳缺陷出现。
30.所述t状态是指热处理后，经过(或不经过)加工硬化达到稳定的产品，t代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字(一般为热处理强化型材料)，常见的非热处理强化型铝合金后面的状态代号一般是字母h加两位数字。而本技术所述铝合金管材时经过了热处理的，也就是说是热处理强化型材料，所以本技术中所获得的材料包括t42状态的铝合金管材和t62状态的铝合金管材，其中t42状态的铝合金管材是指o状态或f状态铝合金固溶热处理后，自然时效达到充分稳定状态的产品；t62状态的铝合金管材是指o状态或f状态铝合金固溶热处理后，人工时效达到充分稳定状态的产品。以6系薄壁铝合金管材为例，其t4态比o态抗拉强度高约100mpa，t6态比o态抗拉强度高约150mpa，直接弯曲成形过程容易发生断裂，尤其是弯曲半径小、弯曲角度大时更易发生断裂，成形性较差。
31.为了使初始态铝合金管坯料完全退火后能具有更低的强度同时，又具有较高的延伸率，从而能够在后续弯曲成形过程中具有更好的塑性延展性和成形性能，作为本技术的一些可选实施方式，所述将初始态铝合金管坯料进行热处理后，退火，获得o状态铝合金的步骤，包括：将初始态铝合金管坯料在350℃-370℃下保温处理40min-60min后，进行炉冷却，获得o状态铝合金。在后续弯曲成形步骤中，所述管材的进给速度和弯曲速度均可以根据管材的弯曲角度和弯曲半径进行调控，这里不再做赘述。
32.将所述弯管构件通过固溶+时效处理后，可以获得强度较高的铝合金管材，从而实现其在高强高压的环境中具有良好的服役性能；作为本技术的一些可选实施方式，以壁厚为1-2mm的6系薄壁铝合金管材为例，其所采用的时效处理为人工时效，所述固溶处理的温度为510℃-530℃，保温时间12min，冷却方式为水温调节淬火，时效处理如采用自然时效至t42态，时效温度为室温，时效时间为100-140小时；时效处理如采用人工时效至t62态，时效温度为160-180℃，6-10h。通过上述固溶+时效处理过程，一方面可以调控铝合金管材自身的力学性能，满足服役性能要求，另一方面可以消除室温弯曲成形过程中的局部不均匀冷作硬化，降低弯曲段应力集中，进一步提升服役性能。
33.需要说明的是，淬火获得的过饱和固溶体处于不平衡状态，又发生分解和析出第二相的自发倾向。如果合金在常温下便开始这种析出过程，成为自然时效，因为自然时效温度较低，一般只完成析出的初始阶段。如果合金在温度升高，原子活动能力增强才开始进行时效，称为人工时效。硬质铝合金一般采用自然时效，其他合金可采用人工时效。
34.为解决上述技术问题，本技术还提供了一种铝合金管材，通过由上述成形方法而得。
35.所述铝合金管材通过本技术所述成型方法获得，采用多阶段热处理调控，可以分别针对成形性能和服役性能需求，获得同时满足成形性能和服役性能的铝合金薄壁弯管构件。即先将初始态铝合金管坯料进行热处理后，冷却，获得o状态铝合金；此时o状态铝合金的强度较低但延伸率较高，因此当薄壁管弯曲成形时材料具有更好的塑性延展性，成形性能更好，基于此，本技术将所述o状态铝合金进行弯曲成形，获得弯管铝合金构件；可以看出，由于本技术在对铝合金进行弯曲成形时，其处于塑性延展性较好且成型性能较高的o状态，因此其在弯曲成形过程中不会造成弯曲外侧减薄拉裂、内侧失稳起皱等多种成形失稳缺陷；在弯曲成形获得弯曲构件后，将其进行固溶处理和时效处理，赋予其高强度、高硬化的特点，因此最终所获得的t状态铝合金管材在高强高压的环境中具有良好的服役性能。
36.以上仅为本技术的优选实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。