CN101885049A

CN101885049A - 一种高强铝合金复杂零件的成型方法

Info

Publication number: CN101885049A
Application number: CN 201010212168
Authority: CN
Inventors: 朱远志
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2030-06-22
Also published as: CN101885049B

Abstract

本发明具体涉及一种高强铝合金复杂零件的成型方法。其技术方案是：将高纯铝合金板料在石墨坩埚中加热至660℃～700℃，制得合金固相分数为50％～60％的浆料，将浆料注入到要制备复杂零件的热成型模具中，凝固；先在模具中热压制至复杂零件的最终成型高度的1.2倍，当模具中的毛坯温度冷却到合金的再结晶温度～480℃时，压制至复杂零件的最终成型高度的1.1倍，当模具中的毛坯温度冷却到280～310℃时，压制至复杂零件的最终成型高度的1.05倍；自然冷后开模取出复杂零件的毛坯；然后将该复杂零件的毛坯冷压成型至复杂零件的最终成型高度，经机械加工至最终设计要求。本发明具有强度高、成本低和加工简单的特点。

Description

一种高强铝合金复杂零件的成型方法

技术领域

本发明属于铝合金成型技术领域。具体涉及一种高强铝合金复杂零件的成型方法。

背景技术

铝是地球上含量最丰富的元素之一。铝合金密度小、比强度高且具有较高的耐腐蚀性，被广泛应用到航空航天领域及汽车零部件的制造领域，而高纯铝合金在这些领域更具有其他金属难以比拟的优势。铝合金强度越高，航空、航天器件及机械零件就可以更加薄或体积更小，有利于以较轻的重量承担较重的载荷。然而，高强铝合金中的合金元素比较多，其强度主要靠固溶强化和析出第二相强化及加工硬化来提高。因而综合性能相对较好的高强铝合金一般为变形铝合金，其主要原因是由于多组元的铝合金在铸造过程中容易形成偏析、疏松和气孔等，会降低合金的强度和塑性。因而，用一般的铸造方法很难生产性能优异的高强铝合金零件，更不用说形状复杂的高强铝合金零件了。

如用粉末冶金方法似乎可以制造比较复杂形状的铝合金零件，如“粉末冶金法制备高强度铝合金”(CN02109897.2，)专利技术，也可以制造强度比较高的零件，但是，粉末冶金方法只适用于小尺寸零件的制造，难以用于制造较大尺寸零件。若通过先制造大尺寸铝锭或板材，然后通过机械加工成零件，则不仅效率低，而且材料浪费大。

发明内容：

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种强度高、成本低和加工简单的高强铝合金复杂零件的成型方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：成型过程采取如下步骤：

第一步：将高纯铝合金板料在石墨坩埚中加热至660℃～700℃，制得合金固相分数为50％～60％的浆料；将浆料注入到制备复杂零件的热成型模具中，凝固；在该模具中进行热成型压制，压制至复杂零件的最终成型高度的1.2倍，即得该复杂零件的毛坯；

第二步：当热成型模具中的毛坯温度冷却到合金的再结晶温度～480℃时，在该模具中进行第二次热成型压制，压制至复杂零件的最终成型高度的1.1倍；当热成型模具中的毛坯温度冷却到280～310℃时，在该模具中进行第三次热成型压制，压制至复杂零件的最终成型高度的1.05倍；自然冷却至室温，开模取出复杂零件的毛坯；

第三步：再将该复杂零件的毛坯放入与上述热成型模具相匹配的冷成型模具中，在室温条件下进行冷成型压制，压制至复杂零件的最终成型高度；

第四步：将压制成型的复杂零件进行机械加工，机械加工至最终设计要求。

所述的高纯铝合金是指：铝合金中的氧含量和氢含量均小于5ppm，除合金元素以外的其它杂质元素的含量总和小于0.05wt％。

所述的成型压制为机压，压力为550Mpa。

由于采用上述技术方案，本发明针对已有技术的铸造缺陷，对于形状复杂的异形件，采取相应的措施使金属产生强制流动，以达到使各型腔充满的目的。对于流动性的问题采用了相应的工艺参数，通过分步成型，精确控制成型过程中的变形量和温度，提高合金的流动性，得到高强度、形状复杂的铝合金零件。所制备的零件强度达到500MPa以上。铝合金零件强度可达到同类型高强铝合金轧制板材的强度。

因此，本发明具有强度高、成本低和加工简单的特点。

具体实施方案：

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对保护范围的限制：

实施例1

一种高强铝合金复杂零件的成型方法：该复杂零件是采用高纯7075铝合金成型为锅形零件，高纯7075铝合金中的氧含量和氢含量均小于3ppm，除合金元素以外的其它杂质元素的含量总和小于0.02wt％。成型过程采取如下步骤：

第一步：将7075高纯铝合金板料在石墨坩埚中加热到660℃～680℃，制得合金固相分数为55％～60％的浆料；将浆料注入到要制备复杂零件的热成型模具中，凝固；在该模具中进行热成型压制，压制至锅形零件的最终成型高度的1.2倍，即得该锅形零件的毛坯。

第二步：当热成型模具中的锅形零件毛坯温度冷却到400～460℃时，在该模具中进行第二次热成型压制，压制至锅形零件的最终成型高度的1.1倍；当热成型模具中的锅形零件毛坯温度冷却到280～300℃时，在该模具中进行第三次热成型压制，压制至锅形零件的最终成型高度的1.05倍；自然冷却至室温，开模取出锅形零件的毛坯；

第三步：再将该锅形零件的毛坯放入与上述热成型模具相匹配的冷成型模具中，在室温条件下进行冷成型压制，压制至锅形零件的最终成型高度。

第四步：将压制成型的锅形零件进行机械加工，机械加工至最终设计要求。

所述的成型压制为机压，压力为550Mpa

本实施例制备的锅形合金零件，其强度达508MPa以上。

实例2

一种高强铝合金复杂零件的成型方法：该复杂零件是采用高纯7075铝合金成型为桶形零件，所述的高纯7075铝合金中的氧含量和氢含量均小于5ppm，除合金元素以外的其它杂质元素的含量总和小于0.05wt％。成型过程采取如下步骤：

第一步：将7075高纯铝合金板料在石墨坩埚中加热到680℃～700℃，制得合金固相分数为50％～55％的浆料；将浆料注入到制备复杂零件的热成型模具中，凝固；在该模具中进行热成型压制，压制至桶形零件的最终成型高度的1.2倍，即得该桶形零件的毛坯。

第二步：当热成型模具中的桶形零件毛坯温度冷却到460～480℃时，在该模具中进行第二次热成型压制，压制至桶形零件的最终成型高度的1.1倍；当热成型模具中的桶形零件毛坯温度冷却到290～310℃时，在该模具中进行第三次热成型压制，压制至桶形零件的最终成型高度的1.05倍；自然冷却至室温，开模取出桶形零件的毛坯；

第三步：再将该复杂零件的毛坯放入与上述热成型模具相匹配的冷成型模具中，在室温条件下进行冷成型压制，压制至桶形零件的最终成型高度。

所述的成型压制为机压，压力为550Mpa

本实施例制备的桶形合金零件，其强度达500MPa以上。

本具体实施方式采取相应的措施使金属产生强制流动，以达到使各型腔充满的目的。对于流动性的问题采用了相应的工艺参数，提高合金的流动性。通过分步成型，精确控制成型过程中的变形量和温度，得到高强度、形状复杂的铝合金零件。所制备的零件强度达到500MPa以上。铝合金零件外观形状和内在质量均可达到同类型高强铝合金轧制板材的强度。

因此，本具体实施方式具有强度高、成本低和加工简单的特点。

Claims

1.一种高强铝合金复杂零件的成型方法，其特征在于成型过程采取如下步骤：

2.根据权利要求1所述的高强铝合金复杂零件的成型方法，其特征在于所述的高纯铝合金是指：铝合金中的氧含量和氢含量均小于5ppm，除合金元素以外的其它杂质元素的含量总和小于0.05wt％。

3.根据权利要求1所述的高强铝合金复杂零件的成型方法，其特征在于所述的成型压制为机压，压力为550Mpa。