CN102310133A

CN102310133A - 5a06铝合金厚壁筒形件温旋变薄成型方法

Info

Publication number: CN102310133A
Application number: CN2010102132469A
Authority: CN
Inventors: 刘忠柏; 赵源东; 陈广强; 徐晓冬; 许连辅; 周健; 邹玉宏
Original assignee: Harbin Jiancheng Group Co Ltd
Current assignee: Harbin Jiancheng Group Co Ltd
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2012-01-11

Abstract

5A06铝合金厚壁筒形件温旋变薄成型方法，它涉及一种筒形件温旋成型方法。本发明的目的是实现壁厚≥25mm的5A06铝合金厚壁筒形件可通过旋压成型的方式进行加工。本发明主要步骤为：毛坯零件加工；将毛坯零件在390±10℃的温度条件下进行加热，将完成加热的毛坯零件在3～4分钟内安装在旋压轴上；前三道次旋压过程中每个旋轮的压下量均为3～5mm，进给量均为32mm/min；旋压结束后再进行加热；进行第四道次旋压，第四道次旋压时的压下量每个旋轮为3～5mm、进给量位32mm/min；进行第五道次旋压，第五道次旋压时的压下量每个旋轮为1.4～2.0mm、进给量位64mm/min。采用本发明所述方法累计减薄率大于70％。温旋成型不但能提高零件的强度而且能增加成型零件的晶粒度。

Description

5A06铝合金厚壁筒形件温旋变薄成型方法

技术领域

本发明涉及一种筒形件温旋成型方法，具体涉及一种5A06铝合金厚壁筒形件温旋变薄成型方法，属于旋压成型技术。

背景技术

5A06铝合金是一种不可热处理强化的铝合金(5A06是铝合金的一个牌号或代号)，但其焊接性比较好。5A06铝合金零件一般主要是利用机械加工来成型，如图1和图2所示的5A06铝合金件，如果用厚壁管料进行机械加工成形，其材料利用率为20％左右，极大浪费了原材料。随着旋压成型技术的发展，5A06铝合金薄壁筒形件也由机械加工改成冷旋压成型(这里所述“冷旋压成型”是指待加工的铝筒在进行旋压之前不进行加热，直接在室温条件下进行旋压成形)，这样不但能提高材料的利用率而且也能节约成本、提高生产效率。但5A06铝合金厚壁筒形件采用“冷旋”方法成型时，只适于壁厚小于25mm的5A06铝合金薄壁筒形件；对于壁厚≥25mm的5A06铝合金厚壁筒形件无法实现旋压成型，只能通过机械加工来实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种5A06铝合金厚壁筒形件温旋变薄成型方法，以实现壁厚≥25mm的5A06铝合金厚壁筒形件可通过旋压成型的方式进行加工。本发明方法所述“温旋”是指待加工的铝筒在进行旋压之前需进行加热。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明所述的5A06铝合金厚壁筒形件温旋变薄成型方法按以下步骤来实现：

步骤一、毛坯零件加工：将5A06铝合金厚壁筒形件的毛坯一端的外圆加工倒角，所加工的倒角角度为30°。

步骤二、对完成步骤一的毛坯零件在390±10℃的温度条件下进行加热，加热时间为2h，使毛坯零件由原来的H112状态转变为退火状态以增加组织间的流动性；将完成加热的毛坯零件在3～4分钟内安装在旋压轴上；

步骤三、对装夹完的毛坯零件进行至少五道次旋压：五道次旋压的具体过程如下：

步骤三(一)、依次进行一道次旋压、二道次旋压、三道次旋压，一道次旋压、二道次旋压、三道次旋压过程中每个旋轮的压下量均为3～5mm，进给量均为32mm/min(旋轮每分钟向前走的距离)；

步骤三(二)、前三道次(一道次旋压、二道次旋压、三道次旋压)旋压结束后得到预成型筒件，再将预成型筒件在390±10℃的温度条件下进行加热，加热时间为2h；这样可消除因旋压而产生的加工硬化，让材料始终处于退火状态；将完成加热后的预成型筒件安装在旋压轴上；

步骤三(三)、进行第四道次旋压，第四道次旋压时每个旋轮的压下量为3～5mm、进给量位32mm/min；

步骤三(四)、进行第五道次旋压，第五道次旋压时每个旋轮的压下量为1.4～2.0mm、进给量位64mm/min；

步骤四、得到最终成型的5A06铝合金旋压件。

本发明的有益效果是：

本发明实现了壁厚≥25mm的5A06铝合金厚壁筒形件的旋压成型，解决了壁厚≥25mm的5A06铝合金厚壁筒形件只能加械加工而不能旋压成型技术难题，本发明所述的温旋方式可以使材料的利用率达到75％以上(如图1和图2所示的5A06铝合金件，如果利用筒形件进行旋压成型，可以使材料的利用率达到75％以上；如果利用筒形件进行机械加工成形，其材料利用率为20％左右)。5A06铝合金厚壁筒形件变薄旋压的极限减薄率不小于60％(冷旋)，若采用本发明所述方法(温旋)则累计减薄率应该大于70％。本发明方法使旋压成型方法的生产效率大大提高，为企业节约了生产成本。而且采用温旋成型不但能提高零件的强度而且能增加成型零件的晶粒度。

附图说明

图1是常用的5A06铝合金件的主视图。图2是图1的左视图；图3是待加工的5A06铝合金筒的毛坯图；图4是旋压后零件的成形图，图5是毛坯零件(待加工的5A06铝合金筒)与旋轮、旋压轴的工作状态位置关系示意图，

图6是旋轮的结构图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式所述的5A06铝合金厚壁筒形件温旋变薄成型方法是按以下步骤来实现：

步骤四、得到最终成型的5A06铝合金旋压件。

毛坯零件(原材料)的入厂状态为H112，由于该状态的力学性能比退火状态的高，为避免旋压过程中产生裂纹，原材料必须为退火状态。因此毛坯零件的加热温度定为390±10℃，保温2h。加热保温时间结束后，零件必须在3min以内安装在旋压轴上，进行旋压。

实现上述实施方式的方法所采用的旋压装置包括旋压轴3和三个旋轮2，三个旋轮2由第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮组成；毛坯零件1固装在旋压轴3上，三个旋轮2分布在毛坯零件1的外表面上，三个旋轮2的轴线与毛坯零件1的轴线平行；三个旋轮2与毛坯零件1的径向、轴向相对位置可自由调整，在进入工作状态的过程中，第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮先后依次与毛坯零件1的外表面接触，然后，三个旋轮2再同时与毛坯零件1的外表面接触。在旋压时，三个旋轮2依次从毛坯零件1加工有倒角端向无倒角端进行旋压。一道次旋压完成后，三个旋轮2退回到原位，再进行二道次旋压，依次类推。旋轮采用R型(R型旋轮为现有技术)、且R＝50～70mm，每个旋轮错距为5mm(即第一旋轮朝向毛坯零件1的前端面与第二旋轮朝向毛坯零件1的前端面之间的距离为5mm，第二旋轮朝向毛坯零件1的前端面与第三旋轮朝向毛坯零件1的前端面之间的距离为5mm)。为避免因旋压过程中旋压轴3温度稍高，产生自回火从而影响旋压轴的硬度，因此旋压轴用5CrNiMo材料制成(尺寸为：15000+0.02mm)，参见图1至图6。

具体实施方式二：本实施方式在步骤三(二)中的预成型筒件加热前还包括车削加工的步骤：车掉预成型筒件外表面的堆积部分，然后再进行加热。其它步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式在步骤三(四)中，第五道次旋压时的压下量每个旋轮为1.7mm。其它步骤与具体实施方式一或二相同。

实施例：

选用如图2所示的毛坯图，其壁厚为39mm，对于壁厚为39mm的旋压毛坯零件，旋轮采用R型、R＝60mm，每个旋轮错距为5mm。

一、二、三道次旋压过程中每个旋轮的压下量为3mm，进给量位32mm/min，前三道次旋压结束后。零件外圆会出现稍许堆积，因此必须车掉堆积部分，前三道次旋压后零件的全长应该大于500mm，零件壁厚大于21mm。前三道次旋压后的加热温度也为390±10℃，保温2h。这样可以消除因旋压而产生的加工硬化，让材料始终处于退伙状态。

第四道次旋压时的压下量每个旋轮为3mm、进给量位32mm/min。第四道次旋压后的零件全长大于653mm。

第五道次旋压时的压下量每个旋轮为1.7mm、进给量位64mm/min，这样小压下量是让零件表面的光洁度达到一定的要求，大进给量是消除零件因旋压产生的胀径现象。第五道次旋压后的零件全长大于740mm，壁厚大于14mm。

旋压后零件的成型尺寸如图3所示。

旋压后对其试件做力学性能试验，与原材料入场验收结果作了对比具体数据如下表所示：

表1旋压件力学性能与国标GB/T4437.1对比

通过对比可知旋压后试件的力学性能均比入厂验收的性能高。

根据哈尔滨焊接研究所的金相试验报告可知：原材料的晶粒度为5级，旋压件的晶粒度为6级。说明旋压后材料晶粒的致密度比原材料晶粒的致密度高。

Claims

1.一种5A06铝合金厚壁筒形件温旋变薄成型方法，其特征在于：所述方法按以下步骤来实现：

步骤三(二)、前三道次旋压结束后得到预成型筒件，再将预成型筒件在390±10℃的温度条件下进行加热，加热时间为2h；这样可消除因旋压而产生的加工硬化，让材料始终处于退火状态；将完成加热后的预成型筒件安装在旋压轴上；

步骤四、得到最终成型的5A06铝合金旋压件。

2.根据权利要求1所述的5A06铝合金厚壁筒形件温旋变薄成型方法，其特征在于：在步骤三(二)中的预成型筒件加热前还包括车削加工的步骤：车掉预成型筒件外表面的堆积部分，然后再进行加热。

3.根据权利要求1或2所述的5A06铝合金厚壁筒形件温旋变薄成型方法，其特征在于：在步骤三(四)中，第五道次旋压时的压下量每个旋轮为1.7mm。