CN106607530B - 一种大型铝合金非加工面精锻件的锻造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锻造技术领域，涉及一种大型铝合金非加工面精锻件的锻造方法。通过本发明中的设计方法，解决了大型框类件由于收缩率不合适而导致的锻件尺寸和重量不合格的问题；通过本发明中的热处理方法，解决了锻件的由于内应力不均造成的翘曲问题。根据本发明公式计算出的热锻件尺寸加工出的模具，生产的锻件尺寸精度高，可满足高精度锻件的尺寸公差要求。尺寸合格后，可有效解决锻件重量问题。锻件垂直进入淬火介质的方式，可有效防止锻件因为内应力不均引起的翘曲问题。

Description

一种大型铝合金非加工面精锻件的锻造方法
技术领域
本发明属于锻造技术领域，涉及一种大型铝合金非加工面精锻件的锻造方法。
背景技术
随着现代飞机设计理念由无裂纹寿命和裂纹扩展寿命向损伤容限寿命发展，设计者对零件毛坯的流线方向提出了严格的要求。另外，面对发动机推力技术障碍，现代飞机尽量采用轻质、高强韧性材料做为首选材料。
高强度铝合金具有质量轻、强度高的特点，被广泛应用于航空领域。非加工面零件由于保留了大部分的锻件型面，不进行或少进行机加，不破坏锻件的原始锻件流线纤维，对零件的力学性能，特别是KIC、da/dN等有重要的影响。因此，对于表面质量要求不高的零件，推荐直接使用非加工面锻件。
目前，非加工面零件多用于直升机旋翼系统。随着国内外直升机逐渐向大型化发展，直升机旋翼系统的零件也逐渐增大，相应的锻件也逐渐增大。这导致大型非加工面铝合金锻件由于受到收缩率的影响，锻件尺寸很难控制到毫米单位，难以达到零件要求。另外，大型铝合金锻件热处理时，由于受到内应力的影响，容易发生翘曲，造成锻件平行度不高，难以达到飞机的装配要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：通过本发明中的设计方法，解决大型框类件由于收缩率不合适而导致的锻件尺寸和重量不合格的问题；通过本发明中的热处理方法，解决锻件的由于内应力不均造成的翘曲问题。
本发明的技术方案是：一种大型铝合金非加工面精锻件的锻造方法，包括如下步骤：
步骤1：使用如下公式计算出热锻件的所有尺寸，并设计出热锻件图：
L热＝[1+(α锻T锻-α模T模)]L冷
其中：L热——热锻件尺寸；
L冷——锻件尺寸；
α锻——锻件热膨胀系数；
α模——模具热膨胀系数；
T锻——锻件加热温度；
T模——模具加热温度；
步骤2：根据热锻件图加工模具，加工模具时，根据锻件的精度要求，选择可满足锻件精度要求的数控机加车床加工模具；
步骤3：模锻：严格按照设计中设定的锻件和模具加热温度加热，锻造设备选用可控制下压量的设备。
步骤4：热处理：按照产品要求的合金热处理制度进行热处理，需淬火的锻件，在进入淬火介质前尽量保证锻件最大尺寸方向与淬火介质上表面保持垂直；
步骤5：完成锻造过程。
本发明有益效果是：根据本发明公式计算出的热锻件尺寸加工出的模具，生产的锻件尺寸精度高，可满足高精度锻件的尺寸公差要求。尺寸合格后，可有效解决锻件重量问题。锻件垂直进入淬火介质的方式，可有效防止锻件因为内应力不均引起的翘曲问题。
具体实施方式
下面通过具体实例对本发明进行进一步的详细说明。
某直升机用旋翼系统动环锻件，锻件外廓尺寸为锻件要求尺寸公差，锻件翘曲要求≤0.6mm，锻件材料：LC9，热处理工艺：淬火+一次时效+二次时效。查阅相关资料，查出LC9铝合金加热温度为：420℃，线膨胀系数为：24.0×10-6 mm/mm·℃。设计的模具材料为：5CrNiMo，线膨胀系数为：12.55×10-6mm/mm·℃，模具加热温度为：300℃。
1)设计热锻件图：使用式1计算热锻件尺寸，以最大外廓尺寸为例：L热＝[1+ (24.0×10-6×420-12.55×10-6×300)]820＝825.2。
2)加工模具：使用数控高速铣床机加模具。
3)锻造：使用10000T油压机锻造锻件。
4)热处理：
淬火：471～482℃×210min，WC；
在入淬火介质前尽量保证锻件最大尺寸方向与淬火介质上表面保持垂直。
一次时效：121℃×3～6h，AC；
二次时效：177℃×6～10h，AC。
根据以上方案锻造的LC9铝合金锻件，锻件尺寸全部在公差范围内，且锻件重量在设计所要求的公差范围内。热处理后，翘曲≤0.6mm。满足飞机零件装配的要求。

Claims (1)

1.一种大型铝合金非加工面精锻件的锻造方法，包括如下步骤：
步骤1：使用如下公式计算出热锻件的所有尺寸，并设计出热锻件图：
L热＝[1+(α锻T锻-α模T模)]L冷
其中：L热——热锻件尺寸；
L冷——锻件尺寸；
α锻——锻件热膨胀系数；
α模——模具热膨胀系数；
T锻——锻件加热温度；
T模——模具加热温度；
步骤2：根据热锻件图加工模具，加工模具时，根据锻件的精度要求，选择可满足锻件精度要求的数控机加工车床加工模具；
步骤3：模锻：严格按照设计中设定的锻件和模具加热温度加热，锻造设备选用可控制下压量的设备；
步骤4：热处理：按照产品要求的合金热处理制度进行热处理，需淬火的锻件，在进入淬火介质前尽量保证锻件最大尺寸方向与淬火介质上表面保持垂直；
步骤5：完成锻造过程。
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