一种2219铝合金C形截面环锻件制造方法与流程

本发明涉及锻件制作领域，尤其是一种2219铝合金C形截面环锻件制造方法。

背景技术：

2219铝合金具有比强度、室温拉伸强度和布氏硬度高的特点，低温和高温力学性能好，抗应力腐蚀性能好等特点，适用于在高温315℃下工作的结构件、高强度焊接件。其化学成分如下表：

表1：2219铝合金的化学成分

2219铝合金在航空和航天工业中获得广泛的应用。2219铝合金C形截面环件是航空发动机上常用的一种零件类型，对于2219铝合金C形截面环件的常用的生产方法是使用板材卷曲焊接得到环件，或是生产矩形环件机械加工得到异形环件，此种生产方法存在以下缺点：

1、通过板材焊接后得到的异形环件，其焊缝处材料组织与零件其它区域组织存在差异，造成零件性能下降。

2、焊接后存在焊接应力，后续加工和使用过程中会因应力释放产生较大变形，导致产品报废。

3、若生产矩形环件，其后续机械加工切削去除的材料较多，破坏了锻件的流线完整性，降低了其比强度、室温拉伸强度和布氏硬度高，而且加工的周期较长，材料利用率低，造成浪费，不符合可持续发展的要求。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种2219铝合金C形截面环锻件制造方法，包括以下步骤：

1)锯切；将2219铝合金棒材按规格进行锯切；

2)淬火处理；

3)将淬火处理的2219铝合金棒材进行镦粗、冲孔、马架扩孔获得矩形环坯；

4)异形环坯制作，将矩形环坯放在环轧机上，环轧机的主辊模具A的转速为0.2～0.4rad/s，芯辊按照以下进给速度对矩形环坯进行环轧：轧制咬入阶段，将芯辊进给速度由0mm/s增加到0.3mm/s，使环坯咬入轧制；轧制稳定轧制阶段，将芯辊进给速度由0.3mm/s增加到0.6mm/s，使环坯稳定轧制，直径不断长大；校圆、整形阶段，将芯辊进给速度由0.6mm/s逐渐减小到0.2mm/s，使环件的椭圆度和尺寸符合要求，获得异形环坯；

5)锻件，将异形环坯放在环轧机上，环轧机的主辊模具B的转速为0.2～0.4rad/s，终轧芯辊按照以下进给速度对异形环坯进行环轧：轧制咬入阶段，将芯辊进给速度由0mm/s增加到0.3mm/s；使环坯咬入轧制；轧制稳定轧制阶段，将芯辊进给速度由0.3mm/s增加到0.6mm/s；使环坯稳定轧制，直径不断长大；校圆、整形阶段将芯辊，进给速度由0.6mm/s逐渐减小到0.2mm/s，使环件的椭圆度和尺寸符合要求，获得锻件。

进一步的，所述的淬火处理为：将锯切好的2219铝合金棒材加热至440～460℃并保温，保温时间为：棒材的有效厚度×(2～4)min/mm，然后以2～5℃/min的速率冷却至200℃以下；

进一步的，所述的淬火处理的温度为450℃，处理时间为保温时间为：棒材的有效厚度×2.5min/mm，然后以3℃/min的速率冷却至200℃以下。

进一步的，所述的步骤3)的镦粗、冲孔、马架扩孔温度为400～430℃。

进一步的，所述的异形环坯在环轧成锻件前还进行二次淬火处理，具体为，加热至470～490℃并保温，保温时间同淬火保温时间，然后以2～5℃/min的速率冷却至200℃以下。

进一步的，所述的成品锻件还经过回火处理，具体为：先将锻件进行中温回火处理，温度为260～300℃，时间为2～8h；然后将锻件进行低温回火处理，温度为170～200℃，时间为5～10h。

本发明的技术效果为：采用本制造方法生产2219铝合金异形环件，由于锻件外形更接近零件，更能保持锻件流线完整，且后续的加工余量小，加工的周期短，材料利用率高。并且环件本身是完整的圆环，内部组织均匀，不需进行焊接，从而解决板材卷曲焊接的组织差异及变形的问题。同时通过增加淬火和回火处理，增加了其室温拉伸强度和布氏硬度。

附图说明

图1为本发明异形环坯环扎前的结构示意图。

图2为本发明异形环坯环扎中的结构示意图。

图3为本发明锻件环扎前的结构示意图。

图4为本发明锻件环扎中的结构示意图。

图中：1-矩形环坯，2-芯辊，3-主辊模具A，4-异形环坯，5-主辊模具。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

实施例一

本实施例提供了一种2219铝合金C形截面环锻件制造方法，包括以下步骤：

1)锯切；将2219铝合金棒材按规格进行锯切；

2)淬火处理，将锯切好的2219铝合金棒材加热至440～460℃并保温，保温时间为：棒材的有效厚度×(2～4)min/mm，然后以2～5℃/min的速率冷却至200℃以下；本实施例优选加热温度为450℃，处理时间为保温时间为：棒材的有效厚度×2.5min/mm，然后以3℃/min的速率冷却至200℃以下；

3)将淬火处理的2219铝合金棒材进行镦粗、冲孔、马架扩孔获得矩形环坯1，整个过程的温度为400～430℃；本实施例优选为420℃；

4)异形环坯制作，如图1和图2所示，将矩形环坯放在环轧机上，环轧机的主辊模具A3的转速为0.2～0.4rad/s，芯辊2按照以下进给速度对矩形环坯进行环轧：轧制咬入阶段，将芯辊2进给速度由0mm/s增加到0.3mm/s，使环坯咬入轧制；轧制稳定轧制阶段将芯辊2进给速度由0.3mm/s增加到0.6mm/s，使环坯稳定轧制，直径不断长大；校圆、整形阶段将芯辊2进给速度由0.6mm/s逐渐减小到0.2mm/s，使环件的椭圆度和尺寸符合要求，获得异形环坯4；

5)锻件，如图3和图4所示，将异形环坯4放在环轧机上，环轧机的主辊模具B5的转速为0.2～0.4rad/s，终轧芯辊2按照以下进给速度对异形环坯进行环轧：轧制咬入阶段，将芯辊2进给速度由0mm/s增加到0.3mm/s；使环坯咬入轧制；轧制稳定轧制阶段，将芯辊2进给速度由0.3mm/s增加到0.6mm/s；使环坯稳定轧制，直径不断长大；校圆、整形阶段将芯辊2进给速度由0.6mm/s逐渐减小到0.2mm/s，使环件的椭圆度和尺寸符合要求，获得锻件。

实施例二

本实施例提供了一种2219铝合金C形截面环锻件制造方法，包括以下步骤：

1)锯切；将2219铝合金棒材按规格进行锯切；

2)淬火处理，将锯切好的2219铝合金棒材加热至440～460℃并保温，保温时间为：棒材的有效厚度×(2～4)min/mm，然后以2～5℃/min的速率冷却至200℃以下；本实施例优选加热温度为450℃，处理时间为保温时间为：棒材的有效厚度×2.5min/mm，然后以3℃/min的速率冷却至200℃以下；

3)将淬火处理的2219铝合金棒材进行镦粗、冲孔、马架扩孔获得矩形环坯1，整个过程的温度为400～430℃；本实施例优选为420℃；

4)异形环坯制作，如图1和图2所示，将矩形环坯放在环轧机上，环轧机的主辊模具A3的转速为0.2～0.4rad/s，芯辊2按照以下进给速度对矩形环坯进行环轧：轧制咬入阶段，将芯辊2进给速度由0mm/s增加到0.3mm/s，使环坯咬入轧制；轧制稳定轧制阶段将芯辊2进给速度由0.3mm/s增加到0.6mm/s，使环坯稳定轧制，直径不断长大；校圆、整形阶段将芯辊2进给速度由0.6mm/s逐渐减小到0.2mm/s，使环件的椭圆度和尺寸符合要求，获得异形环坯4；

5)二次淬火处理，具体为，将异形环坯4加热至470～490℃并保温，保温时间同淬火保温时间，然后以2～5℃/min的速率冷却至200℃以下；本实施例优选为以3℃/min的速率冷却至200℃以下；

6)锻件，如图3和图4所示，将异形环坯4放在环轧机上，环轧机的主辊模具B5的转速为0.2～0.4rad/s，终轧芯辊2按照以下进给速度对异形环坯进行环轧：轧制咬入阶段，将芯辊2进给速度由0mm/s增加到0.3mm/s；使环坯咬入轧制；轧制稳定轧制阶段，将芯辊2进给速度由0.3mm/s增加到0.6mm/s；使环坯稳定轧制，直径不断长大；校圆、整形阶段将芯辊2进给速度由0.6mm/s逐渐减小到0.2mm/s，使环件的椭圆度和尺寸符合要求，获得锻件。

实施例三

本实施例提供了一种2219铝合金C形截面环锻件制造方法，包括以下步骤：

1)锯切；将2219铝合金棒材按规格进行锯切；

2)淬火处理，将锯切好的2219铝合金棒材加热至440～460℃并保温，保温时间为：棒材的有效厚度×(2～4)min/mm，然后以2～5℃/min的速率冷却至200℃以下；本实施例优选加热温度为450℃，处理时间为保温时间为：棒材的有效厚度×2.5min/mm，然后以3℃/min的速率冷却至200℃以下；

3)将淬火处理的2219铝合金棒材进行镦粗、冲孔、马架扩孔获得矩形环坯1，整个过程的温度为400～430℃；本实施例优选为420℃；

4)异形环坯制作，如图1和图2所示，将矩形环坯放在环轧机上，环轧机的主辊模具A3的转速为0.2～0.4rad/s，芯辊2按照以下进给速度对矩形环坯进行环轧：轧制咬入阶段，将芯辊2进给速度由0mm/s增加到0.3mm/s，使环坯咬入轧制；轧制稳定轧制阶段将芯辊2进给速度由0.3mm/s增加到0.6mm/s，使环坯稳定轧制，直径不断长大；校圆、整形阶段将芯辊2进给速度由0.6mm/s逐渐减小到0.2mm/s，使环件的椭圆度和尺寸符合要求，获得异形环坯4；

5)锻件，如图3和图4所示，将异形环坯4放在环轧机上，环轧机的主辊模具B5的转速为0.2～0.4rad/s，终轧芯辊2按照以下进给速度对异形环坯进行环轧：轧制咬入阶段，将芯辊2进给速度由0mm/s增加到0.3mm/s；使环坯咬入轧制；轧制稳定轧制阶段，将芯辊2进给速度由0.3mm/s增加到0.6mm/s；使环坯稳定轧制，直径不断长大；校圆、整形阶段将芯辊2进给速度由0.6mm/s逐渐减小到0.2mm/s，使环件的椭圆度和尺寸符合要求，获得锻件；

6)回火处理，先将锻件进行中温回火处理，温度为260～300℃，时间为2～8h；然后将锻件进行低温回火处理，温度为170～200℃，时间为5～10h。

实施例四

本实施例提供了一种2219铝合金C形截面环锻件制造方法，包括以下步骤：

1)锯切；将2219铝合金棒材按规格进行锯切；

2)淬火处理，将锯切好的2219铝合金棒材加热至440～460℃并保温，保温时间为：棒材的有效厚度×(2～4)min/mm，然后以2～5℃/min的速率冷却至200℃以下；本实施例优选加热温度为450℃，处理时间为保温时间为：棒材的有效厚度×2.5min/mm，然后以3℃/min的速率冷却至200℃以下；

3)将淬火处理的2219铝合金棒材进行镦粗、冲孔、马架扩孔获得矩形环坯1，整个过程的温度为400～430℃；本实施例优选为420℃；

4)异形环坯制作，如图1和图2所示，将矩形环坯放在环轧机上，环轧机的主辊模具A3的转速为0.2～0.4rad/s，芯辊2按照以下进给速度对矩形环坯进行环轧：轧制咬入阶段，将芯辊2进给速度由0mm/s增加到0.3mm/s，使环坯咬入轧制；轧制稳定轧制阶段将芯辊2进给速度由0.3mm/s增加到0.6mm/s，使环坯稳定轧制，直径不断长大；校圆、整形阶段将芯辊2进给速度由0.6mm/s逐渐减小到0.2mm/s，使环件的椭圆度和尺寸符合要求，获得异形环坯4；

5)二次淬火处理，具体为，将异形环坯4加热至470～490℃并保温，保温时间同淬火保温时间，然后以2～5℃/min的速率冷却至200℃以下；本实施例优选为以3℃/min的速率冷却至200℃以下；

6)锻件，如图3和图4所示，将异形环坯4放在环轧机上，环轧机的主辊模具B5的转速为0.2～0.4rad/s，终轧芯辊2按照以下进给速度对异形环坯进行环轧：轧制咬入阶段，将芯辊2进给速度由0mm/s增加到0.3mm/s；使环坯咬入轧制；轧制稳定轧制阶段，将芯辊2进给速度由0.3mm/s增加到0.6mm/s；使环坯稳定轧制，直径不断长大；校圆、整形阶段将芯辊2进给速度由0.6mm/s逐渐减小到0.2mm/s，使环件的椭圆度和尺寸符合要求，获得锻件；

7)回火处理，先将锻件进行中温回火处理，温度为260～300℃，时间为2～8h；然后将锻件进行低温回火处理，温度为170～200℃，时间为5～10h。

本实施例还对上述四实施例的锻件力学性能进行检测。具体如下表2和表3，结果表明，该锻件的室温拉伸强度和布氏硬度高。

表2：力学指标A1

表3：力学指标A2