CN106086733A - 汽车铝合金底盘类零件锻造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车铝合金底盘类零件锻造工艺，包括如下步骤：1）将铝合金坯料加热至固溶温度并保温，使强化相充分溶解；2）将保温后的铝合金坯料进行锻造成形；3）将成形后的铝合金锻件进行淬火处理；4）将淬火后的铝合金锻件进行时效处理。该工艺在充分满足产品性能要求的前提下，减少了生产周期和生产成本，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明属于材料加工领域，具体涉及一种汽车铝合金底盘类零件锻造工艺。
背景技术
铝合金具有是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，广泛应用于航空、航天、机械制造、船舶及化学工业中。铝合金可以在锻锤、机械压力机、压力机、顶锻机、扩孔机等各种锻造设备上锻造，可以自由锻、模锻、顶锻、滚锻和扩孔。汽车铝合金底盘类零件锻造时通常先将铝合金加热至锻造温度，温度稳定后进行塑性变形，塑性变形结束后进行固溶处理和时效处理。锻造中为提高铝合金锻造工艺塑性、减小变形抗力，应保证铝合金坯料尽量在单相状态下，因此汽车铝合金底盘类零件锻造中通常需多次加热以保证铝合金件处于合适的锻造温度内。为使铝合金中各相充分溶解，强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，便于继续加工或成形，需对铝合金进行固溶处理，即将铝合金件加热至固溶温度后保温，使各相充分溶解形成均匀固溶体，之后快速冷却（即淬火）将这种高温状态的固溶体固定下来得到过饱和固溶体，为时效做好准备。淬火后，铝合金锻件经时效处理后塑性下降，强度和硬度显著提升。实际生产中通常将淬火后的铝合金锻件加热至某一温度后保温一定时间，即进行人工时效。铝合金材料锻造成形时，锻造温度因此需经多次变形的铝合金件在锻造过程通常需经多次加热。同时，锻造成形结束后，需对锻件进行固溶处理和人工时效，这使得铝合金锻造工艺过程中需对铝合金件进行多次加热处理，提高了实际成产周期和生产成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车铝合金底盘类零件锻造工艺，工艺路线为加热至固溶温度、保温、变形、淬火、时效处理，在充分满足产品性能要求的前提下，减少了生产周期和生产成本，提高了生产效率。
本发明所采用的技术方案是：
一种汽车铝合金底盘类零件锻造工艺，包括如下步骤，
1）将铝合金坯料加热至固溶温度并保温，使强化相充分溶解；
2）将保温后的铝合金坯料进行锻造成形；
3）将成形后的铝合金锻件进行淬火处理；
4）将淬火后的铝合金锻件进行时效处理。
进一步地，在步骤1）中，固溶温度为460℃-580℃，保温时间为10min-280min。
进一步地，在步骤2）中, 锻造温度为350℃—500℃，变形量为10%—95%。
进一步地，在步骤4）中，时效温度为95℃—240℃，时效时间为1h-96h。
进一步地，从锻造成形完成到开始淬火处理，时间在10秒以内。
本发明的有益效果是：
传统的汽车铝合金底盘类零件锻造成形的工艺路线是加热保温、锻造变形、冷却、加热固溶、时效处理，本发明所采用的工艺路线是加热至固溶温度、保温、锻造变形、淬火、时效处理，与传统的多火次锻造工艺相比，在充分满足产品性能要求的前提下，极大减少生产周期和生产成本。本工艺将固溶处理与锻造成形结合，首先将铝合金坯料加热至固溶温度并保温，使铝合金中起强化作用的溶质，如铜、镁、硅、锌等最大限度地溶入铝固溶体中，形成过饱和固溶体，然后，锻造中的塑性变形增加了铝合金中的缺陷（主要为位错）密度并改变了各种晶体缺陷的分布，变形时导入的位错，为降低能量往往通过滑移、攀移等运动组合成二维或三维的位错网络，由于铝的堆垛层错能较高，扩展位错较窄，极易发生动态回复而形成亚晶组织，再次，高温变形后快冷（淬火），再结晶过程可能被抑制，高温变形时形成的亚晶会保留下来，高温形变热处理工艺为热变形后直接淬火并时效，与常规热处理比较，形变热处理后铝合金的主要组织特征是具有高的位错密度以及由位错网络形成的亚结构（亚晶），形变热处理所带来的形变强化的实质就是这种亚结构强化，由于淬火状态下存在亚结构，时效时过饱和固溶体分解更为均匀，强化相沿亚晶界及亚晶内位错析出，因而使强度提高。另外，固溶体分解均匀，晶粒碎化以及晶界弯折使合金经高温形变热处理后塑性不会降低。再有，因晶界呈锯齿状以及亚晶界被沉淀质点所钉扎，使合金具有更高的组织热稳定性，有利于提高合金的耐热强度。
附图说明
图1是本发明中铝合金件温度与时间关系示意图。
图2是本发明的工艺流程示意图。
图3是本发明的工艺过程示意图。
图4是实施例1中坯料尺寸示意图。
图5是实施例1中锻件尺寸示意图。
图6是实施例1中维氏硬度测量点分布位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
本发明提供一种汽车铝合金底盘类零件锻造工艺，包括如下步骤：
1）将铝合金坯料加热至固溶温度并保温，使强化相充分溶解，其中，固溶温度为460℃-580℃，保温时间为10min-280min；
2）将保温后的铝合金坯料进行锻造成形，其中，锻造温度为350℃—500℃，变形量为10%—95%；
3）将成形后的铝合金锻件进行淬火处理；
4）将淬火后的铝合金锻件进行人工时效处理，其中，时效温度为95℃—240℃，时效时间为1h-96h。
传统的汽车铝合金底盘类零件锻造成形的工艺路线是加热保温、锻造变形、冷却、加热固溶、时效处理，本发明所采用的工艺路线是加热至固溶温度、保温、锻造变形、淬火、时效处理，与传统的多火次锻造工艺相比，在充分满足产品性能要求的前提下，极大减少生产周期和生产成本。本工艺将固溶处理与锻造成形结合，首先将铝合金坯料加热至固溶温度并保温，使铝合金中起强化作用的溶质，如铜、镁、硅、锌等最大限度地溶入铝固溶体中，形成过饱和固溶体，然后，锻造中的塑性变形增加了铝合金中的缺陷（主要为位错）密度并改变了各种晶体缺陷的分布，变形时导入的位错，为降低能量往往通过滑移、攀移等运动组合成二维或三维的位错网络，由于铝的堆垛层错能较高，扩展位错较窄，极易发生动态回复而形成亚晶组织，再次，高温变形后快冷（淬火），再结晶过程可能被抑制，高温变形时形成的亚晶会保留下来，高温形变热处理工艺为热变形后直接淬火并时效，与常规热处理比较，形变热处理后铝合金的主要组织特征是具有高的位错密度以及由位错网络形成的亚结构（亚晶），形变热处理所带来的形变强化的实质就是这种亚结构强化，由于淬火状态下存在亚结构，时效时过饱和固溶体分解更为均匀，强化相沿亚晶界及亚晶内位错析出，因而使强度提高。另外，固溶体分解均匀，晶粒碎化以及晶界弯折使合金经高温形变热处理后塑性不会降低。再有，因晶界呈锯齿状以及亚晶界被沉淀质点所钉扎，使合金具有更高的组织热稳定性，有利于提高合金的耐热强度。
实例1：采用本工艺对6061铝合金锻造成形。
第一步：将如图4所示6061铝合金坯料（该坯料为高15mm、直径10mm的棒料）加热至530℃±5℃，保温时间20min。
第二步：对所述第一步保温后的铝合金坯料进行锻造成形，锻造温度430℃-480℃，变形量40%，应变速率10/s，变形后铝合金锻件尺寸如图5所示。
第三步：将所述第二步锻造成形后的铝合金锻件淬火。
第四步：将所述第三步淬火后的铝合金锻件进行人工时效处理，时效温度175℃±5℃，时效时间8h。
表1为实施实例1后锻件硬度测试，对应硬度测试点分布如图6所示。针对某型汽车铝合金转向节硬度90-105HB的要求，实施实例1工艺后该工艺的硬度基本满足要求。
| 测试点 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 硬度（HV） | 98 | 105 | 109 | 101 | 99 | 106 |
| 测试点 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 硬度（HV） | 97 | 105 | 100 | 106 | 106 | 100 |
实例2：采用本工艺对2A14铝合金锻造成形。
第一步：将2A14铝合金坯料棒料加热至500℃±5℃，依坯料外形和尺寸选择保温时间，保温时间范围10-270min。
第二步：对所述第一步保温后的铝合金坯料进行锻造成形，锻造温度380℃-480℃，依所需锻件形状控制变形量，变形量范围10%-85%。
第三步：将所述第二步锻造成形后的铝合金锻件淬火，控制所述第二步至第三步过程中铝合金锻件转移时间在10秒内。
第四步：将所述第三步淬火后的铝合金锻件进行人工时效处理，时效温度160℃±5℃，依锻件外形和尺寸选择时效时间，时效时间范围4-15h。
实例3：采用本工艺对7075铝合金锻造成形。
第一步：将7075铝合金坯料棒料加热至475℃±5℃，依坯料外形和尺寸选择保温时间，保温时间范围10-270min。
第二步：对所述第一步保温后的铝合金坯料进行锻造成形，锻造温度360℃-450℃，依所需锻件形状控制变形量，变形量范围10%-85%。
第三步：将所述第二步锻造成形后的铝合金锻件淬火，控制所述第二步至第三步过程中铝合金锻件转移时间在10秒内。
第四步：将所述第三步淬火后的铝合金锻件进行人工时效处理，时效温度120℃±5℃，时效时间24h。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种汽车铝合金底盘类零件锻造工艺，其特征在于：包括如下步骤，
1）将铝合金坯料加热至固溶温度并保温，使强化相充分溶解；
2）将保温后的铝合金坯料进行锻造成形；
3）将成形后的铝合金锻件进行淬火处理；
4）将淬火后的铝合金锻件进行时效处理。
2.如权利要求1所述的汽车铝合金底盘类零件锻造工艺，其特征在于：在步骤1）中，固溶温度为460℃-580℃，保温时间为10min-280min。
3.如权利要求1所述的汽车铝合金底盘类零件锻造工艺，其特征在于：在步骤2）中, 锻造温度为350℃—500℃，变形量为10%—95%。
4.如权利要求1所述的汽车铝合金底盘类零件锻造工艺，其特征在于：在步骤4）中，时效温度为95℃—240℃，时效时间为1h-96h。
5.如权利要求1所述的汽车铝合金底盘类零件锻造工艺，其特征在于：从锻造成形完成到开始淬火处理，时间在10秒以内。
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| CN201610596470.8A CN106086733A (zh) | 2016-07-27 | 2016-07-27 | 汽车铝合金底盘类零件锻造工艺 |
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