CN102430676A - 一种铝合金结构件的冷锻方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铝合金结构件的冷锻方法，包括以下步骤，退火，将所述铝合金进行退火处理；润滑，将退火后的铝合金进行润滑；粗锻，将润滑后的铝合金进行锻压成粗胚；固溶处理，将所述粗胚进行固溶处理；精锻，将固溶处理的粗胚锻压成型为结构件；时效处理，将所述结构件进行时效处理；其中，所述润滑依次为皮膜处理和皂化处理。用本发明的方法制备的产品表面光滑、外观好、没有气泡和砂眼，该方法适用于各种铝合金。

Description

一种铝合金结构件的冷锻方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金结构件的锻压方法，尤其涉及一种铝合金的冷锻方法。
背景技术
冷锻是对物料再结晶温度以下的成型加工，是在回复温度以下进行的锻造。生产中习惯把不加热毛坯进行的锻造称为冷锻。冷锻材料大都是室温下变形抗力较小、塑性较好的铝及其合金、铜及其合金、低碳钢、中碳钢、低合金结构钢等。冷锻件表面质量好，尺寸精度高，能代替一些切削加工。冷锻能使金属强化，提高零件的强度。
目前国内复杂的手机结构件等精密零部件主要采用的是压铸方法。但是此类产品有以下几大缺点：(1)压铸要求原材料具有极好的流动性，这样就限制了使用的材料型号；(2)压铸件表面粗糙、外观差；(3)压铸件表面有气泡、砂眼。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的压铸成型的铝合金结构件使用材料型号有限、表面粗糙、外观差、有气泡、砂眼的缺陷，从而提供一种适用各种铝合金、表面光滑、外观好、没有气泡和砂眼的铝合金结构件的冷锻方法。
本发明提供了一种铝合金结构件的冷锻方法，包括以下步骤，
退火，将所述铝合金进行退火处理；
润滑，将退火后的铝合金进行润滑；
粗锻，将润滑后的铝合金进行锻压成粗胚；
固溶处理，将所述粗胚进行固溶处理；
精锻，将固溶处理的粗胚锻压成型为结构件；
时效处理，将所述结构件进行时效处理；其中，所述润滑依次为皮膜处理和皂化处理。
用本发明的方法制备的产品表面光滑、外观好、没有气泡和砂眼，该方法适用于各种铝合金。
具体实施方式
本发明提供了一种铝合金结构件的冷锻方法，包括以下步骤，
退火，将所述铝合金进行退火处理；
润滑，将退火后的铝合金进行润滑；
粗锻，将润滑后的铝合金进行锻压成粗胚；
固溶处理，将所述粗胚进行固溶处理；
精锻，将固溶处理的粗胚锻压成型为结构件；
时效处理，将所述结构件进行时效处理；其中，所述润滑依次为皮膜处理和皂化处理。
根据本发明所提供的铝合金结构件的冷锻方法，所述皮膜处理为将铝合金结构件放在皮膜剂中浸泡处理，所述皮膜剂为石英粉、氧化锆、氧化锌和磷酸的混合物。所述石英粉、氧化锆、氧化锌和磷酸的重量百分比为1∶1-2∶5-7∶5-7。所述皮膜处理的作用是在铝合金表面形成固体润滑层。该润滑层可以提高材料流动性，润滑模具。所述皮膜处理的时间没有特别限制，只要能在铝合金表面附着一层均匀的皮膜剂即可，为了使铝合金表面均匀附着一层皮膜剂并且节约时间，优选地，所述皮膜处理的时间为10-30s。
根据本发明所提供的铝合金结构件的冷锻方法，所述皂化处理所用皂化液为硬脂酸和磷酸三钠的混合物。所述硬脂酸钠和磷酸三钠的重量百分比为1∶1-1.5。所述皂化处理的作用是在铝合金表面形成固体润滑层。该润滑层可以提高材料流动性，润滑模具。所述皂化处理的时间没有特别限制，只要能在铝合金表面附着一层均匀的皂化层即可，为了使铝合金表面均匀附着一层皂化层并且节约时间，优选地，所述皂化处理的时间为20-50s。
由于冷锻需要材料的流动性好，而且在粗锻和精锻过程中都比较剧烈。皮膜处理是化学氧化磷化，组织表面粗糙，它的润滑是由于其平行的分子结构(例如石墨)的结合力较弱，一旦受力，组织被破坏，断层滑动；如果单独选用皮膜处理，则由于在冷锻过程中的剧烈流动性，会导致铝合金表面的皮膜层很快脱落或堆积在一起，起不到润滑的目的；同时皂化是物理附着，表面润滑，但附着力不大，所以单独使用皂化也起不到润滑的作用。本发明的发明人发现在皮膜处理之后再进行皂化处理，由于皂化层比较光滑，摩擦力较小，在于皮膜层结合的情况下，可以长久的起到润滑的作用。
根据本发明所提供的铝合金结构件的冷锻方法，所述退火处理为：
首先将铝合金退火到温度为405-425℃，在该温度保温1-2h后常温空气冷却至室温。所述退火处理是将材料的强度降至最低，塑性最好，便于后面的塑性成型。
根据本发明所提供的铝合金结构件的冷锻方法，所述固溶处理为在525-535℃保温2-3h，然后用冷水进行冷却处理。所述固溶处理是将O态材料热处理至T6态。为了更好的控制铝合金的性能，所述铝合金产品从固溶处理的高温炉到完全入水的时间控制在30秒以内。为了保证铝合金的冷却速度，一般水温不大于30℃。
根据本发明所提供的铝合金结构件的冷锻方法，将固溶处理的铝合金锻压成型为结构件移至固熔淬火之后，由于高温固熔消除了应力，降低了因加工硬化而造成的产品硬度，将产品的平面度提高至0.1mm以下；该工艺的使用，减少了1/2以上锻压模具数量，降低了成本，提高了生产效率。
根据本发明所提供的铝合金结构件的冷锻方法，所述时效处理为在170-180℃保温7-8h。所述时效处理是固溶的后处理工艺，可以释放应力，消除残余应力。
根据本发明所提供的铝合金结构件的冷锻方法，在所述润滑之前还要进行震动研磨，所述震动研磨为采用研磨石采用PG-三角15X15和PG-圆锥型与磨削液采用15X15 SJ-305(抗氧化)震动研磨25-35min；所述震动耐磨的作用是去除铝合金表面的毛刺及尖角，提高皮膜的附着力，减少废屑的产生。
根据本发明所提供的铝合金结构件的冷锻方法，在所述固溶处理之前还进行粗抛。所述粗抛是采用机械抛光，以去除皮膜层因材料流动而形成的堆积层，修复因皮膜层堆积而造成的缺陷。
根据本发明所提供的铝合金结构件的冷锻方法，在将润滑后的铝合金锭进行锻压成粗胚之后对铝合金结构件进行皂化处理。在锻压成粗胚的时候，之前在铝合金表面形成的皂化膜有部分内毁坏，所以为了保持材料流动性和润滑模具，在将润滑后的铝合金锭进行锻压成粗胚之后对铝合金结构件进行皂化处理。
根据本发明所提供的铝合金结构件的冷锻方法，为了使铝合金结构件复合各种电子产品对外观的需求，优选地，在所述时效处理之后对铝合金结构件进行阳极氧化处理。所述阳极氧化可以对铝合金进行保护，也可以形成高光的多种单色，如红色、蓝色、黑色、金色、灰色等。
本发明的铝合金结构件的冷锻方法工艺简单、稳定可靠。本发明广泛应用于6061、6063、6463等铝合金手机结构件生产过程中，对手机结构件的美观和稳定可靠提供一种简单的操作工艺方法。与现有技术相比，由于采用了以上的方案，手机结构件产品内部组织好，机械性能优良，阳极效果好，工艺简单，生产效率高。
下面通过具体的实施例对本发明作进一步详细的描述。
实施例1
本实施列采用的是厚度5mm 6063铝合金。
将上述铝合金退火到415℃保温2h。将退火后的铝合金在皮膜剂中处理10s后在皂化液中进行皂化30s。接着将铝合金采用油压机锻压至中间厚度2mm的粗胚。固溶处理530℃保温3h后在20秒内将其置于水温为25℃的冷水中进行冷却。将固溶后产品锻压成手机结构件中间厚度为1.6mm，并保证锻压产品的平面度小于0.1mm；时效处理在175℃保温7h。最后进行阳极氧化处理。
实施例2
本实施列采用的是5mm6061铝合金。
将上述铝合金退火到415℃保温1h。采用PG-三角15X15和PG-圆锥型与磨削液采用15X15 SJ-305震动研磨30min；将退火后的铝合金在皮膜剂中处理20s后在皂化液中进行皂化50s。接着将铝合金采用油压机锻压至中间厚度2mm的粗胚。粗抛：采用机械抛光将外光面抛光减少后续精锻的外观不良；固溶处理520℃保温2h后在25秒内将其置于水温为25℃的冷水中进行冷却。将固溶后产品锻压成手机结构件中间厚度为1.6mm，并保证锻压产品的平面度小于0.1mm；时效处理在170℃保温8h。最后进行阳极氧化处理。
实施例3
本实施列采用的是5mm6463铝合金。
将上述铝合金退火到415℃保温1h。采用PG-三角15X15和PG-圆锥型与磨削液采用15X15 SJ-305震动研磨25min；将退火后的铝合金在皮膜剂中处理30s后在皂化液中进行皂化20s。接着将铝合金采用油压机锻压至中间厚度2mm的粗胚。粗抛：采用机械抛光将外光面抛光减少后续精锻的外观不良；固溶处理525℃保温2h后在25秒内将其置于水温为25℃的冷水中进行冷却。将固溶后产品锻压成手机结构件中间厚度为1.6mm，并保证锻压产品的平面度小于0.1mm；时效处理在170℃保温8h。最后进行阳极氧化处理。
对比例1
本实施列采用的是5mm6463铝合金。
将铝合金放在压铸设备中进行压铸，然后经CNC精加工。最后进行阳极氧化处理。
测试方法
外观：用肉眼观察铝合金结构件的外观，结果见表1。
表1
  外观
 实施例1   表面光滑、没有气泡和砂眼，阳极氧化的颜色一致性好
 实施例2   表面光滑、没有气泡和砂眼，阳极氧化的颜色一致性好
 实施例3   表面光滑、没有气泡和砂眼，阳极氧化的颜色一致性好
 对比例1   表面有气泡、砂眼，阳极氧化颜色不一致。
从表1中可以看出，用本发明的方法制备得到的铝合金结构件表面光滑、没有气泡和砂眼，阳极氧化的颜色一致性好，而对比例得到的铝合金结构件表面有气泡、砂眼，阳极氧化颜色不一致。

Claims (11)

1.一种铝合金结构件的冷锻方法，其特征在于：包括以下步骤，
退火，将所述铝合金进行退火处理；
润滑，将退火后的铝合金进行润滑；
粗锻，将润滑后的铝合金进行锻压成粗胚；
固溶处理，将所述粗胚进行固溶处理；
精锻，将固溶处理的粗胚锻压成型为结构件；
时效处理，将所述结构件进行时效处理；
其中，所述润滑依次为皮膜处理和皂化处理。
2.如权利要求1所述的铝合金结构件的冷锻方法，其特征在于：所述退火处理为：首先将铝合金退火到温度为405-425℃，在该温度保温1-2h后常温空气冷却至室温。
3.如权利要求1所述的铝合金结构件的冷锻方法，其特征在于：所述皮膜处理为将铝合金结构件放在皮膜剂中浸泡处理，所述皮膜剂为石英粉、氧化锆、氧化锌和磷酸的混合物，所述石英粉、氧化锆、氧化锌和磷酸的重量比为1∶1-2∶5-7∶5-7。
4.如权利要求3所述的铝合金结构件的冷锻方法，其特征在于：所述皮膜处理的时间为10-30s。
5.如权利要求1所述的铝合金结构件的冷锻方法，其特征在于：所述皂化处理用皂化液为硬脂酸和磷酸三钠的混合物，所述硬脂酸和磷酸三钠的重量比为1∶1-1.5。
6.如权利要求5所述的铝合金结构件的冷锻方法，其特征在于：所述皂化处理的时间为20-50s。
7.如权利要求1所述的铝合金结构件的冷锻方法，其特征在于：所述固溶处理为：在525-535℃保温2-3h，然后用冷水进行冷却处理至室温。
8.如权利要求7所述的铝合金结构件的冷锻方法，其特征在于：所述时效处理为：在170-180℃保温7-8h。
9.如权利要求8所述的铝合金结构件的冷锻方法，其特征在于：在所述润滑之前还要进行震动研磨。
10.如权利要求9所述的铝合金结构件的冷锻方法，其特征在于：在所述固溶处理之前还进行粗抛。
11.如权利要求10所述的铝合金结构件的冷锻方法，其特征在于：在所述粗抛之后对铝合金结构件进行皂化处理。
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