一种铝合金高筒件加工工艺的制作方法

文档序号:8439414阅读:564来源:国知局
一种铝合金高筒件加工工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铝合金加工技术领域,尤其是一种适用于2A14铝合金高筒件的加工 工艺。
【背景技术】
[0002] 铝合金是飞机和航天器轻量化的首选材料,采用铝合金制造的回转体零部件,由 于锻件的高度较高,壁厚较薄,且对其三个方向的力学性能均要求较高,增加了成型难度。 目前实际生产中,2A14铝合金高筒件虽然形状简单,但具有薄壁,深腔等结构的特殊性。传 统的成型方法,生产效率不高,材料利用率低,需要较大的吨位,且变形不均匀,变形量不易 控制;现有的锻造再辗环工艺,因锻造,辗环过程的成型特点,2A14铝合金高筒件力学性能 的各向异性尤为明显,易出现热处理后力学性能不合格,尤其是径向伸长率达不到技术要 求,因此难以满足航空航天领域对其使用要求。

【发明内容】

[0003] 本申请人针对上述现有生产技术中的缺点,提供一种结构合理的铝合金高筒件加 工工艺,并优化热处理工艺,有效减小铝合金高筒件组织和性能的各向异性,提高产品力学 性能。
[0004] 本发明所采用的技术方案如下: 一种铝合金高筒件加工工艺,包括如下加工步骤: 第一步,准备原材料:所述原材料为通过半连续铸造铸成铝合金圆棒料; 第二步,下料:将原材料锯切成棒料; 第三步,加热:将第二步中的棒料室温装炉,加热至460°C ±5°C ; 第四步,锻造:在3600T液压机上进行锻造,其温度保持在420°C _450°C之间,所述锻造 过程如下:先轴向镦粗,然后进行两次径向拔长、镦粗,再轴向拔长,接着倒棱、滚圆、镦粗、 平端面,最后冲孔; 第五步,机加工:将锻造冲孔后的坯料空冷至室温,用卧式车床清理锻造缺陷; 第六步,加热:将机加工后的坯料室温装炉,加热至460°C ±5°C ; 第七步,马架扩孔:将Φ270πιπι芯棒预热至350°C _400°C对第六步中加热后的坯料进行 扩孔; 第八步,加热:将扩孔后的坯料加热至460°C ±5°C ; 第九步,芯轴拔长:将Φ350πιπι芯棒预热至350°C -400°C进行芯轴拔长; 第十步,加热:将芯轴拔长后的坯料加热至460°C ±5°C ; 第十一步,平端面:将第十步中加热的坯料放在预热至350°C -400°C的砧板上进行平 端面工序; 第十二步,加热:将平端面后的坯料加热至460°C ±5°C ; 第十三步,马架扩孔:将Φ330πιπι芯棒预热至350°C _400°C进行扩孔; 第十四步,加热:将扩孔后的坯料加热至460°C ±5°C ; 第十五步,平端面:将第十四步中加热的坯料放在预热至350°C _400°C的砧板上进行 平端面工序; 第十六步,加热:将平端面后的坯料加热至460°C ±5°C ; 第十七步,辗环:将扩孔后的铝合金预轧件用5m径轴向数控辗环机以0. lmm/ s-0. 3mm/s的速度均勾连续进行辗制成高筒件; 第十八步,热处理:将成型后的高筒件进行热处理,固溶温度为500°C,固溶保温时间 为4小时,一级时效为当前温度下放置48小时;二级时效的温度为150°C _170°C,时效保温 时间为7-12小时; 第十九步,机加工:将热处理后的高筒件加工成所需尺寸。
[0005] 作为上述技术方案的进一步改进: 所述第四步、第七步、第九步、第十三步、第十七步的加工过程中每步变形量均大于等 于 50%。
[0006] 成型过程中,预热所有需要使用的模具至350°C -400°c,且在模具内均匀涂抹润 滑剂,所述润滑剂包括动物油脂、石墨和水。
[0007] 所述润滑剂的动物油脂、石墨和水的配比分别为3 :5 :2。
[0008] 本发明的有益效果如下: 本发明通过热模锻造、扩孔和辗环相结合的成型方式,并通过自动化控制和人工监控 来实现成型过程最大程度的自动化生产,节省了后期加工整形的费用,时间与人力,使材料 利用率大幅提高;通过合理控制成型过程中的火次和径轴向的变形次数与变形量,保证每 次变形量不低于50%,最大限度的减少高筒环锻件组织和性能的各向异性;优化热处理工 艺,对成型后的高筒件采用固溶和双极时效处理方法,使各方向的力学性能均达标,并较为 接近,满足了该种铝合金在航空航天领域的应用。
【附图说明】
[0009] 图1为本发明的加工工艺流程图。
[0010] 图2为本发明的热处理工艺示意图。
[0011] 图3为本发明热处理后的铝合金高筒件在切向的微观组织图。
[0012] 图4为本发明热处理后的铝合金高筒件在轴向的微观组织图。
[0013] 图5为本发明热处理后的铝合金高筒件在径向的微观组织图。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图,说明本发明的【具体实施方式】。
[0015] 如图1、图2所示,本实施例铝合金高筒件加工工艺,包括如下加工步骤: 第一步,准备原材料:原材料为通过半连续铸造铸成铝合金圆棒料; 第二步,下料:将原材料按照工艺设计长度锯切成所需重量的棒料; 第三步,加热:将第二步中的棒料室温装炉,加热至460°C ±5°C,并保证炉温的均匀 性,以提高材料的塑变性能; 第四步,锻造:在3600T液压机上进行锻造,其温度保持在420°C _450°C之间,锻造过程 如下:先轴向镦粗,然后进行两次径向拔长、镦粗,再轴向拔长,接着倒棱、滚圆、镦粗、平端 面,最后冲孔; 第五步,机加工:将锻造冲孔后的坯料空冷至室温,用卧式车床清理锻造缺陷,如坯料 上的氧化皮、折叠或裂纹; 第六步,加热:将机加工后的坯料室温装炉,加热至460°C ±5°C ; 第七步,马架扩孔:将Φ270πιπι芯棒预热至350°C _400°C对第六步中加热后的坯料进行 扩孔; 第八步,加热:将扩孔后的坯料加热至460°C ±5°C ; 第九步,芯轴拔长:将Φ350πιπι芯棒预热至3
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