CN103878280A - 一种超高强度铝合金的模锻方法 - Google Patents
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Abstract
一种超高强度铝合金的模锻方法，涉及铝合金的锻造技术领域，特别是涉及超高强度铝合金的锻造技术领域；通过在原有超高强度铝合金的锻造方法基础上，将固溶热处理后冷变形的自由锻改成冷变形的分段模锻，在固溶热处理前增加热模锻，降低了锻件后续加工中的原材料消耗和工作量，减少了对零件表面金属流线的切断所导致的对零件力学性能和疲劳寿命的影响，提高了由超高强度铝合金制作的零部件质量，为稳定批量地生产超高强度铝合金锻件提供了一种新的选择途径。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金的锻造技术领域，特别是涉及超高强度铝合金的锻造技术领域。
背景技术
变形铝合金依据其强度可以分成高强度铝合金和超高强度铝合金；所述超高强度铝合金，因其具有高比强度和良好的韧性以及耐腐蚀性，多用于飞机机体部件。通常超高强度铝合金的飞机机体部件是由板坯锻造成锻件后，再经机械加工而成。由板坯锻造成锻件的过程为：首先将板材加热后锻造成锻坯，空冷、排伤后进行固溶热处理，然后进行自由锻冷变形制成所需锻件的形状后再进行沉淀热处理，最后再经空冷、排伤、检验后得到最终所需的超高强度铝合金锻件；但是由于上述方法中所采用的自由锻，而自由锻对于复杂的锻件难以控制所需锻件的形状，故此不得不增大锻造后的加工余量导致原材料消耗大，无形中也增加了后续机械加工的工作量和加工周期；并且在随后的机械加工过程中增加了锻件表面金属流线被切断的量，导致零件的力学性能和疲劳寿命受到影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：降低锻件后续加工中的原材料消耗和工作量，减少对表面金属流线的切断所导致的对零件力学性能和疲劳寿命的影响。
本发明的技术方案是:为了降低锻件后续加工中的原材料消耗和工作量，减少对表面金属流线的切断所导致的对零件力学性能和疲劳寿命的影响，在原有超高强度铝合金的锻造方法基础上，将固溶热处理后冷变形的自由锻改成冷变形的分段模锻；为了便于冷变形分段模锻方法的实施，避免过大的冷变形量所导致的锻件开裂，在固溶热处理前增加一个热模锻工序，热模锻的模具型腔与所需锻制的锻件相比四周大1%、高度方向大5%，热模锻时将加热后的锻坯放入预热后的热锻模具中进行；为了降低冷变形过程中所需压机的吨位和加工成本，将固溶热处理后的冷变形模锻分成中部模锻和中部以外的模锻，即分别进行中部和中部以外的冷变形模锻，所述冷变形模锻是将锻坯放入预热后的冷锻模具中进行。
所述热模锻和冷模锻的模具均采用模具钢，优先选用Cr-Ni-Mo系模具钢，优选5CrNiMo模具钢。
所述热模锻和冷模锻时其所用模具均预热至250℃～350℃。
本发明的有益效果是：通过在原有超高强度铝合金的锻造方法基础上，将固溶热处理后冷变形的自由锻改成冷变形的分段模锻，在固溶热处理前增加热模锻，降低了锻件后续加工中的原材料消耗和工作量，减少了对零件表面金属流线的切断所导致的对零件力学性能和疲劳寿命的影响，提高了由超高强度铝合金制作的零部件质量，为稳定批量地生产超高强度铝合金锻件提供了一种新的选择途径。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的方法进行详细地说明。
某飞机用V字形零件要求采用7050超高强度铝合金，要求经过锻造加工后制成。据此，为了降低V字形零件机械加工中的材料消耗并提高其力学性能和疲劳寿命，采用本发明的模锻方法进行锻造加工；其中热锻模具和冷变形模具均选用5CrNiMo模具钢，根据7050超高强度铝合金的热收缩特性，确定热锻模具的型腔与所需锻件相比四周大1%、高度方向大5%；采用630KJ对击锤实施热锻和冷锻，首先将7050超高强度铝合金的板材加热至410℃后锻制成V字形锻坯，然后空冷、排伤；再将V字形锻坯加热至410℃后放入预热至300℃的热锻模具中进行锻造，锻后经空冷、排伤后进行477℃、170分钟的固溶处理，其次将经上述固溶处理后的V字形锻坯分别放入预热至300℃的中部冷变形模具中进行中部冷变形模锻和中部以外预热至300℃的冷变形模具中进行中部以外的冷变形模锻，最后得到所需的7050超高强度铝合金锻件。
通过上述的锻造方法，使得该7050超高强度铝合金材料消耗比原有的锻造方法减少了30%，由于锻件的外形尺寸更加接近所需加工的零件尺寸，减少了零件机加过程对锻造流线的切割，与此同时也减少了零件机械加工的工作量和加工周期；提高了零件的性能和质量，保证了批量生产时的产品性能以及质量的稳定性。
Claims (9)
1.一种超高强度铝合金的模锻方法，首先将板材加热后锻制成锻坯，空冷、排伤后进行固溶热处理，然后进行冷变形制成所需锻件的形状后再进行沉淀热处理，最后再经空冷、排伤、检验后得到最终所需的超高强度铝合金锻件，其特征在于：固溶热处理后采用模锻冷变形，固溶热处理前进行热模锻。
2.根据权利要求1所述的超高强度铝合金的模锻方法，其特征在于：所述固溶热处理后的模锻冷变形为分别进行中部和中部以外的冷变形模锻，所述冷变形模锻是将锻坯放入预热后的冷锻模具中进行。
3.根据权利要求2所述的超高强度铝合金的模锻方法，其特征在于：所述冷模锻时其所用模具采用预热至250℃～350℃。
4.根据权利要求1或2所述的超高强度铝合金的模锻方法，其特征在于：所述模锻冷变形中所采用的模具为模具钢。
5.根据权利要求4所述的超高强度铝合金的模锻方法，其特征在于：所述模锻冷变形中所采用的模具为Cr-Ni-Mo系模具钢或5CrNiMo模具钢。
6.根据权利要求1所述的超高强度铝合金的模锻方法，其特征在于：所述固溶热处理前的热模锻模具型腔与所需锻制的锻件相比四周大1%、高度方向大5%，热模锻时将加热后的锻坯放入预热后的热锻模具中进行。
7.根据权利要求6所述的超高强度铝合金的模锻方法，其特征在于：所述热模锻时其所用模具采用预热至250℃～350℃。
8.根据权利要求1或6所述的超高强度铝合金的模锻方法，其特征在于：所述热模锻中所采用的模具为模具钢。
9.根据权利要求8所述的超高强度铝合金的模锻方法，其特征在于：所述热模锻中所采用的模具为Cr-Ni-Mo系模具钢或5CrNiMo模具钢。
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