CN106584035A - 一种大型曲面构件成形用超宽幅铝合金薄板制备方法 - Google Patents

一种大型曲面构件成形用超宽幅铝合金薄板制备方法 Download PDF

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刘贤钙
杜鹏
胡捷
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Abstract

本发明涉及一种大型曲面构件成形用超宽幅铝合金薄板制备方法,其包括如下步骤:(1)铝合金铸锭锻造得到大直径环轧筒坯;(2)将环轧筒坯环轧成大直径旋压筒坯;(3)对旋压筒坯进行多道次温强力变薄旋压成形;(4)进行中间退火处理;(5)对筒坯进行多道次冷强力变薄旋压成形;(6)对所得筒坯进行抛光,并进行成品热处理,得到超大直径薄壁筒体,剖开展平成超宽幅铝合金薄板。本发明以局部加载省力成形为主导思路,首次提出将环轧和旋压两种局部加载技术相结合制造超宽幅铝合金薄板,超宽幅铝合金薄板材板宽可达7m,解决了铝合金大型封头等大型曲面构件成形用无焊缝整体超宽幅铝合金薄板制备投资巨大、成本高、制备难度大的瓶颈问题。

Description

一种大型曲面构件成形用超宽幅铝合金薄板制备方法
技术领域
本发明属于金属板材技术领域,特别涉及一种大型曲面构件成形用超宽幅铝合金薄板制备方法。
背景技术
铝合金大型封头等大型曲面构件是高性能装备轻量化发展不可或缺的基础零部件,在航空航天、核能和石油化工等领域具有良好的应用。目前,铝合金大型封头等大型曲面构件采用拼焊的方法制造,或通过拼焊板材,利用塑性加工的旋压或拉深等成形工艺制造。焊缝和焊接残余应力的存在显著降低产品的一致性和可靠性,缩短产品的服役寿命,进而影响到高性能装备的质量。生产3米以上宽幅铝合金薄板,需要大型轧制设备,投资巨大。
发明内容
针对现有技术不足,本发明提供了一种大型曲面构件成形用超宽幅铝合金薄板制备方法。
一种大型曲面构件成形用超宽幅铝合金薄板制备方法,包括如下步骤:
(1)将铝合金铸锭加热后,在锻造机上冲孔、扩孔和拔长,得到大直径环轧筒坯;
(2)在环轧机上将步骤(1)所得环轧筒坯环轧成大直径旋压筒坯;
(3)在大型强力数控旋压机上对步骤(2)所得旋压筒坯进行多道次温强力变薄旋压成形;
(4)对步骤(3)所得筒坯进行中间退火处理;
(5)在大型强力数控旋压机上对步骤(4)所得筒坯进行多道次冷强力变薄旋压成形;
(6)对步骤(5)所得筒坯进行抛光,并进行固溶处理和时效处理,得到超大直径薄壁筒体;
(7)将步骤(6)所得超大直径薄壁筒体剖开展平成超宽幅铝合金薄板。
步骤(1)中所述大直径环轧筒坯的外径为1m~2m,壁厚为150mm~300mm。
步骤(2)中所述大直径旋压筒坯的外径为1.5m~3m,壁厚为50mm~150mm。
步骤(3)中所述温强力变薄旋压的温度为200℃~400℃,道次减薄率为25%~45%。
步骤(3)中多道次温强力变薄旋压的总减薄率为50%~86%。
步骤(4)中所述中间退火处理的温度为400℃~550℃,保持时间为3h。
步骤(5)中所述冷强力变薄旋压的道次减薄率为25%~45%。
步骤(5)中,多道次冷强力变薄旋压成形之间进行中间退火处理。所述中间退火处理的温度为300℃~550℃,保持时间为2h~3h。
步骤(6)中,所述固溶处理,固溶温度为500℃~550℃,固溶时间为1h~3h;所述时效处理,时效温度为150℃~180℃,时效时间为8h~10h。
所述超宽幅铝合金薄板材板宽为3m~7m,板长为4m~6m,板厚为2mm~4mm。
本发明的有益效果为:
本发明以局部加载省力成形为主导思路,首次提出将环轧和旋压两种局部加载技术相结合制造超宽幅铝合金薄板,超宽幅铝合金薄板材板宽可达7m,解决了铝合金大型封头等大型曲面构件成形用无焊缝整体超宽幅铝合金薄板制备投资巨大、成本高、制备难度大的瓶颈问题,为大型铝合金封头等大型曲面构件的尖端/极端制造提供了基础原材料,提高轻质大型曲面构件的质量,有助于推动铝合金大型封头等大型曲面构件的尖端/极端制造。本发明的适用性强,虽然本发明主要针对铝合金超宽幅薄板的制造,该方法亦可推广到铜合金、钛合金及钢铁等变形金属及合金的超宽幅薄板制造,具有良好的通用性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。应该强调的是,下述说明仅仅是示例性的,而不是为了限制本发明的范围及其应用。
实施例1
2124Al合金超宽幅薄板为5.5m×5.5m×3mm(宽×长×厚)。将2124Al合金铸锭锻造并机加工成外径为Φ1.6m,壁厚为260mm的锻环,将锻环环轧并机加工成外径为Φ2.2m,壁厚为120mm的旋压筒坯。在大型强力数控旋压机上对旋压筒坯进行温旋和冷旋强力变薄旋压,经4道次温旋压成壁厚为28mm的半成品筒体,温旋压温度为300℃,道次减薄率为30%。对温旋半成品筒体进行中间退火处理,退火温度为405℃,保持时间为3h,然后随炉冷却至室温,退火间总减薄率为76.7%。随后进行冷强力变薄旋压,经3道次旋压成壁厚为8mm的半成品筒体,道次减薄率为35%。对冷旋压筒体进行中间退火处理,退火温度为350℃,保持时间为3h,然后随炉冷却至室温,退火间总减薄率为71.4%。继续进行冷强力变薄旋压,经3道次旋压成壁厚为3mm的大直径超薄壁筒体,道次减薄率为27.5%。对大直径超薄壁筒体进行抛光,即进行外表面滚光处理,去除旋压纹;然后进行固溶处理和时效处理,固溶温度为505℃,固溶时间为1.5h,时效温度180℃,时效时间为10h。最后展开成5.5m×5.5m×3mm(宽×长×厚)的2124Al超宽幅薄板。
实施例2
6061Al合金超宽幅薄板为5.5m×5.5m×3mm(宽×长×厚)。旋压筒坯制备过程和尺寸与实施例1相同,经6道次温旋压成壁厚为18mm的半成品筒体,温旋压温度为350℃,道次减薄率为27%,对温旋半成品筒体进行中间退火处理,退火温度为450℃,保持时间为3h,然后随炉冷却至室温,退火间总减薄率为85%。随后进行冷强力变薄旋压,经5道次旋压成壁厚为3mm的大直径超薄壁筒体,道次减薄率为30%。最后对6061Al合金大直径超薄壁筒体进行抛光,即进行外表面滚光处理,去除旋压纹;然后进行固溶处理和时效处理,固溶温度为525℃,固溶时间为1.5h,时效温度165℃,时效时间为8h。最后展开成5.5m×5.5m×3mm(宽×长×厚)的6061Al铝合金超宽幅薄板。
实施例3
6061Al合金超宽幅薄板为4.5m×4.5m×2.5mm(宽×长×厚)。将6061Al合金铸锭锻造并机加工成外径为Φ1.2m,壁厚为220mm的锻环,将锻环环轧并机加工成外径为Φ1.8m,壁厚为100mm的旋压筒坯。在大型强力数控旋压机上对旋压筒坯进行温旋和冷旋强力变薄旋压,经5道次温旋压成壁厚为14.5mm的半成品筒体,温旋压温度为350℃,道次减薄率为32%。对温旋半成品筒体进行中间退火处理,退火温度为450℃,保持时间为3h,然后随炉冷却至室温。随后进行冷强力变薄旋压,经4道次旋压成壁厚为2.5mm的大直径超薄壁筒体,道次减薄率为35%。最后对6061Al合金大直径超薄壁筒体进行抛光,即进行外表面滚光处理,去除旋压纹;然后进行固溶处理和时效处理,固溶温度为525℃,固溶时间为1.0h,时效温度165℃,时效时间为8h。最后展开成4.5m×4.5m×2.5mm(宽×长×厚)的6061Al铝合金超宽幅薄板。

Claims (10)

1.一种大型曲面构件成形用超宽幅铝合金薄板制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将铝合金铸锭加热后,在锻造机上冲孔、扩孔和拔长,得到大直径环轧筒坯;
(2)在环轧机上将步骤(1)所得环轧筒坯环轧成大直径旋压筒坯;
(3)在大型强力数控旋压机上对步骤(2)所得旋压筒坯进行多道次温强力变薄旋压成形;
(4)对步骤(3)所得筒坯进行中间退火处理;
(5)在大型强力数控旋压机上对步骤(4)所得筒坯进行多道次冷强力变薄旋压成形;
(6)对步骤(5)所得筒坯进行抛光,并进行固溶处理和时效处理,得到超大直径薄壁筒体;
(7)将步骤(6)所得超大直径薄壁筒体剖开展平成超宽幅铝合金薄板。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)中所述大直径环轧筒坯的外径为1m~2m,壁厚为150mm~300mm。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(2)中所述大直径旋压筒坯的外径为1.5m~3m,壁厚为50mm~150mm。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)中所述温强力变薄旋压的温度为200℃~400℃,道次减薄率为25%~45%。
5.根据权利要求1或4所述的方法,其特征在于,步骤(3)中多道次温强力变薄旋压的总减薄率为50%~86%。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(4)中所述中间退火处理的温度为400℃~550℃,保持时间为3h。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(5)中所述冷强力变薄旋压的道次减薄率为25%~45%。
8.根据权利要求1或7所述的方法,其特征在于,步骤(5)中,多道次冷强力变薄旋压成形之间进行中间退火处理。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述中间退火处理的温度为300℃~550℃,保持时间为2h~3h。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(6)中,所述固溶处理,固溶温度为500℃~550℃,固溶时间为1h~3h;所述时效处理,时效温度为150℃~180℃,时效时间为8h~10h。
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