CN108004443A - 一种航空用铝合金薄壁导管的制造方法 - Google Patents

一种航空用铝合金薄壁导管的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种航空用铝合金薄壁导管的制造方法，本发明涉及铝合金薄壁导管的制造方法。本发明要解决现有铝合金导管的内部组织较差，加工时容易出现裂口、褶皱，内部质量不好的问题。方法：一、称取并熔炼；二、铸造；三、切断；四、去表面氧化皮；五、退火；六、一次电阻加热炉加热；七、一次挤压；八、切断、镗孔及车皮；九、二次电阻加热炉加热；十、二次挤压；十一、切断、矫直；十二、轧制拉伸；十三、整径拉伸；十四、涡流探伤；十五、成品退火。本发明用于航空用铝合金薄壁导管的制造方法。

Description

一种航空用铝合金薄壁导管的制造方法
技术领域
本发明涉及铝合金薄壁导管的制造方法。
背景技术
目前，航空用产品需要一种薄壁的铝合金导油管；要求此种合金导管具有优良的加工成型性能、均匀的组织性能、较高的表面质量，但现有合金和工艺无法满足此种要求。
现有技术制备的铝合金导管的内部组织较差，加工时容易出现裂口、褶皱，内部质量不好，满足不了用户使用需求，性能指标抗拉强度仅为170MPa，延伸率仅为17％。
发明内容
本发明要解决现有铝合金导管的内部组织较差，加工时容易出现裂口、褶皱，内部质量不好的问题，而提供一种航空用铝合金薄壁导管的制造方法。
一种航空用铝合金薄壁导管的制造方法是按以下步骤完成的：
一、称取并熔炼：
首先按质量百分比为1.8％～2.6％Mg、0.20％～0.6％Mn、Cr＜0.05％、Si＜0.40％、Fe＜0.40％、Cu＜0.10％、Zn＜0.20％、Ti＜0.10％和余量的Al称取镁板、铝锭及铝锰中间合金，在温度为700℃～760℃的条件下，将铝锭加入到干燥的熔炼炉中，熔炼4h～5h，得到铝熔液，将称取的镁板加入到铝熔液中，然后加入铝锰中间合金，在温度为700℃～760℃的条件下，熔炼2h～3h，得到铝合金熔液；
二、铸造：
将铝合金熔液在铸造温度为705℃～730℃、铸造速度为80mm/min～85mm/min、冷却水强度为0.05MPa～0.10MPa和冷却水温度为10℃～30℃的条件下进行铸造，得到外径为327mm～330mm及内径为76mm～80mm的空心铸锭；
三、切断：
将外径为327mm～330mm及内径为76mm～80mm的空心铸锭切断，得到长度为745mm～755mm的空心铸锭；
四、去表面氧化皮：
将长度为745mm～755mm的空心铸锭车去表面的铸造氧化皮，得到外径为297mm～300mm及内径为106mm～109mm的空心铸锭；
五、退火：
将外径为297mm～300mm及内径为106mm～109mm的空心铸锭进行均匀化退火，在退火温度为460℃～475℃的条件下，保温24h～28h，得到退火处理的空心铸锭；
六、一次电阻加热炉加热：
将退火处理的空心铸锭置于电阻加热炉中，加热至温度为380℃～450℃，得到一次加热后的空心铸锭；
七、一次挤压：
将一次加热后的空心铸锭经过空心模具挤压，挤压温度为400℃～450℃，得到外径为131.5mm～133mm及内径为46mm～48mm的空心铸锭；
八、切断、镗孔及车皮：
将外径为131.5mm～133mm及内径为46mm～48mm的空心铸锭进行切断、镗孔及车皮，得到长度为275mm～285mm的空心铸锭；
九、二次电阻加热炉加热：
将长度为275mm～285mm的空心铸锭置于电阻加热炉中，加热至温度为380℃～450℃，得到二次加热后的空心铸锭；
十、二次挤压：
将二次加热后的空心铸锭经过空心模具挤压，挤压温度为400℃～450℃，得到外径为52mm～54mm及壁厚为3.5mm～4.0mm的空心铸锭；
十一、切断、矫直：
将外径为52mm～54mm及壁厚为3.5mm～4.0mm的空心铸锭进行切断及矫直，得到长度为2000mm～4000mm的管材坯料；
十二、轧制拉伸：
将长度为2000mm～4000mm的管材坯料进行轧制，得到外径为40.3mm～41.8mm及壁厚为1.43mm～1.48mm的管材坯料；
十三、整径拉伸：
将外径为40.3mm～41.8mm及壁厚为1.43mm～1.48mm的管材坯料进行整径拉伸，得到外径为32.35mm～36mm及壁厚为1.35mm～1.6mm的管材坯料；
十四、涡流探伤：
将外径为32.35mm～36mm及壁厚为1.35mm～1.6mm的管材坯料进行涡流探伤，得到涡流探伤合格的管材；
十五、成品退火：
将涡流探伤合格的管材进行成品退火，在温度为380℃～450℃的条件下保温1h～1.5h，保温后，以冷却速度为25℃/h～35℃/h，将温度由380℃～450℃冷却至270℃以下，然后出炉空冷，得到航空用铝合金薄壁导管。
本发明的有益效果是：
本发明通过合金成分的合理配比，使得航空用铝合金导管加工性能优良。采用均匀化退火消除晶内偏析和铸造应力，使其具有较好的加工性能和组织性能；采用添加少量微量元素、轧制、拉伸及退火等工艺，使组织均匀，无粗大晶粒，保证了导管的最终加工性能的稳定。
本发明制备的铝合金导管实体尺寸、表面、内部质量良好，工业生产中成型性能好、加工性能优良、组织均匀细密。适合制作铝合金导油管，性能指标抗拉强度可达200MPa，延伸率可达19％。
本发明用于一种航空用铝合金薄壁导管的制造方法。
附图说明
图1为实施例一制备的航空用铝合金薄壁导管管口的数码照片图；
图2为实施例一制备的航空用铝合金薄壁导管管长的数码照片图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式所述的一种航空用铝合金薄壁导管的制造方法是按以下步骤完成的：
一、称取并熔炼：
首先按质量百分比为1.8％～2.6％Mg、0.20％～0.6％Mn、Cr＜0.05％、Si＜0.40％、Fe＜0.40％、Cu＜0.10％、Zn＜0.20％、Ti＜0.10％和余量的Al称取镁板、铝锭及铝锰中间合金，在温度为700℃～760℃的条件下，将铝锭加入到干燥的熔炼炉中，熔炼4h～5h，得到铝熔液，将称取的镁板加入到铝熔液中，然后加入铝锰中间合金，在温度为700℃～760℃的条件下，熔炼2h～3h，得到铝合金熔液；
二、铸造：
将铝合金熔液在铸造温度为705℃～730℃、铸造速度为80mm/min～85mm/min、冷却水强度为0.05MPa～0.10MPa和冷却水温度为10℃～30℃的条件下进行铸造，得到外径为327mm～330mm及内径为76mm～80mm的空心铸锭；
三、切断：
将外径为327mm～330mm及内径为76mm～80mm的空心铸锭切断，得到长度为745mm～755mm的空心铸锭；
四、去表面氧化皮：
将长度为745mm～755mm的空心铸锭车去表面的铸造氧化皮，得到外径为297mm～300mm及内径为106mm～109mm的空心铸锭；
五、退火：
将外径为297mm～300mm及内径为106mm～109mm的空心铸锭进行均匀化退火，在退火温度为460℃～475℃的条件下，保温24h～28h，得到退火处理的空心铸锭；
六、一次电阻加热炉加热：
将退火处理的空心铸锭置于电阻加热炉中，加热至温度为380℃～450℃，得到一次加热后的空心铸锭；
七、一次挤压：
将一次加热后的空心铸锭经过空心模具挤压，挤压温度为400℃～450℃，得到外径为131.5mm～133mm及内径为46mm～48mm的空心铸锭；
八、切断、镗孔及车皮：
将外径为131.5mm～133mm及内径为46mm～48mm的空心铸锭进行切断、镗孔及车皮，得到长度为275mm～285mm的空心铸锭；
九、二次电阻加热炉加热：
将长度为275mm～285mm的空心铸锭置于电阻加热炉中，加热至温度为380℃～450℃，得到二次加热后的空心铸锭；
十、二次挤压：
将二次加热后的空心铸锭经过空心模具挤压，挤压温度为400℃～450℃，得到外径为52mm～54mm及壁厚为3.5mm～4.0mm的空心铸锭；
十一、切断、矫直：
将外径为52mm～54mm及壁厚为3.5mm～4.0mm的空心铸锭进行切断及矫直，得到长度为2000mm～4000mm的管材坯料；
十二、轧制拉伸：
将长度为2000mm～4000mm的管材坯料进行轧制，得到外径为40.3mm～41.8mm及壁厚为1.43mm～1.48mm的管材坯料；
十三、整径拉伸：
将外径为40.3mm～41.8mm及壁厚为1.43mm～1.48mm的管材坯料进行整径拉伸，得到外径为32.35mm～36mm及壁厚为1.35mm～1.6mm的管材坯料；
十四、涡流探伤：
将外径为32.35mm～36mm及壁厚为1.35mm～1.6mm的管材坯料进行涡流探伤，得到涡流探伤合格的管材；
十五、成品退火：
将涡流探伤合格的管材进行成品退火，在温度为380℃～450℃的条件下保温1h～1.5h，保温后，以冷却速度为25℃/h～35℃/h，将温度由380℃～450℃冷却至270℃以下，然后出炉空冷，得到航空用铝合金薄壁导管。
本实施方式Cr＜0.05％、Si＜0.40％、Fe＜0.40％、Cu＜0.10％、Zn＜0.20％、Ti＜0.10％均为称取过程中的杂质含量。
本实施方式整径拉伸具体为通过冷拉模具，将已接近成品尺寸公差及表面质量要求的管材，达到标准所要求的尺寸公差及表面质量。
本实施方式的有益效果是：
本实施方式通过合金成分的合理配比，使得航空用铝合金导管加工性能优良。采用均匀化退火消除晶内偏析和铸造应力，使其具有较好的加工性能和组织性能；采用添加少量微量元素、轧制、拉伸及退火等工艺，使组织均匀，无粗大晶粒，保证了导管的最终加工性能的稳定。
本实施方式制备的铝合金导管实体尺寸、表面、内部质量良好，工业生产中成型性能好、加工性能优良、组织均匀细密。适合制作铝合金导油管，性能指标抗拉强度可达200MPa，延伸率可达19％。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中按质量百分比为1.8％～2.6％Mg、0.36％Mn、Cr＜0.02％、Si＜0.12％、Fe＜0.13％、Cu＜0.05％、Zn＜0.01％、Ti＜0.05％和余量的Al称取镁板、铝锭及铝锰中间合金。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：步骤二中将铝合金熔液在铸造温度为710℃、铸造速度为83mm/min、冷却水强度为0.08MPa和冷却水温度为15℃的条件下进行铸造，得到外径为327mm及内径为76mm的空心铸锭。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤三中将外径为327mm及内径为76mm的空心铸锭切断，得到长度为750mm的空心铸锭。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤五中将外径为297mm及内径为106mm的空心铸锭进行均匀化退火，在退火温度为466℃的条件下，保温24h，得到退火处理的空心铸锭。其它与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤六中将退火处理的空心铸锭置于电阻加热炉中，加热至温度为400℃，得到一次加热后的空心铸锭。其它与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤七中将一次加热后的空心铸锭经过空心模具挤压，挤压温度为420℃，得到外径为132.5mm及内径为48mm的空心铸锭。其它与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤九中将长度为280mm的空心铸锭置于电阻加热炉中，加热至温度为405℃，得到二次加热后的空心铸锭。其它与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤十中将二次加热后的空心铸锭经过空心模具挤压，挤压温度为410℃，得到外径为53mm及壁厚为4.0mm的空心铸锭。其它与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤十五中将涡流探伤合格的管材进行成品退火，在温度为390℃的条件下保温1.5h，保温后，以冷却速度为30℃/h，将温度由390℃冷却至270℃以下，然后出炉空冷，得到航空用铝合金薄壁导管。其它与具体实施方式一至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
一种航空用铝合金薄壁导管的制造方法是按以下步骤完成的：
一、称取并熔炼：
首先按质量百分比为2.1％Mg、0.36％Mn、Cr＜0.02％、Si＜0.12％、Fe＜0.13％、Cu＜0.05％、Zn＜0.01％、Ti＜0.05％和余量的Al称取镁板、铝锭及铝锰中间合金，在温度为715℃的条件下，将铝锭加入到干燥的熔炼炉中，熔炼4.5h，得到铝熔液，将称取的镁板加入到铝熔液中，然后加入铝锰中间合金，在温度为715℃的条件下，熔炼2.5h，得到铝合金熔液；
二、铸造：
将铝合金熔液在铸造温度为710℃、铸造速度为83mm/min、冷却水强度为0.08MPa和冷却水温度为15℃的条件下进行铸造，得到外径为327mm及内径为76mm的空心铸锭；
三、切断：
将外径为327mm及内径为76mm的空心铸锭切断，得到长度为750mm的空心铸锭；
四、去表面氧化皮：
将长度为750mm的空心铸锭车去表面的铸造氧化皮，得到外径为297mm及内径为106mm的空心铸锭；
五、退火：
将外径为297mm及内径为106mm的空心铸锭进行均匀化退火，在退火温度为466℃的条件下，保温24h，得到退火处理的空心铸锭；
六、一次电阻加热炉加热：
将退火处理的空心铸锭置于电阻加热炉中，加热至温度为400℃，得到一次加热后的空心铸锭；
七、一次挤压：
将一次加热后的空心铸锭经过空心模具挤压，挤压温度为420℃，得到外径为132.5mm及内径为48mm的空心铸锭；
八、切断、镗孔及车皮：
将外径为132.5mm及内径为48mm的空心铸锭进行切断、镗孔及车皮，得到长度为280mm的空心铸锭；
九、二次电阻加热炉加热：
将长度为280mm的空心铸锭置于电阻加热炉中，加热至温度为405℃，得到二次加热后的空心铸锭；
十、二次挤压：
将二次加热后的空心铸锭经过空心模具挤压，挤压温度为410℃，得到外径为53mm及壁厚为4.0mm的空心铸锭；
十一、切断、矫直：
将外径为53mm及壁厚为4.0mm的空心铸锭进行切断及矫直，得到长度为2500mm的管材坯料；
十二、轧制拉伸：
将长度为2500mm的管材坯料进行轧制，得到外径为41mm及壁厚为1.45mm的管材坯料；
十三、整径拉伸：
将外径为41mm及壁厚为1.45mm的管材坯料进行整径拉伸，得到外径为36mm及壁厚为1.5mm的管材坯料；
十四、涡流探伤：
将外径为36mm及壁厚为1.5mm的管材坯料进行涡流探伤，得到涡流探伤合格的管材；
十五、成品退火：
将涡流探伤合格的管材进行成品退火，在温度为390℃的条件下保温1.5h，保温后，以冷却速度为30℃/h，将温度由390℃冷却至200℃，然后出炉空冷，得到航空用铝合金薄壁导管。
本实施例Cr＜0.02％、Si＜0.12％、Fe＜0.13％、Cu＜0.05％、Zn＜0.01％及Ti＜0.05％均为称取过程中的杂质含量。
图1为实施例一制备的航空用铝合金薄壁导管管口的数码照片图，图2为实施例一制备的航空用铝合金薄壁导管管长的数码照片图，由图可知，铝合金导管实体尺寸、表面、内部质量良好，工业生产中成型性能好、加工性能优良、组织均匀细密。
实施例一制备的航空用铝合金薄壁导管经过拉力试验机测试，得到性能指标抗拉强度可达200MPa，延伸率可达19％。

Claims (10)

1.一种航空用铝合金薄壁导管的制造方法，其特征在于一种航空用铝合金薄壁导管的制造方法是按以下步骤完成的：
一、称取并熔炼：
首先按质量百分比为1.8％～2.6％Mg、0.20％～0.6％Mn、Cr＜0.05％、Si＜0.40％、Fe＜0.40％、Cu＜0.10％、Zn＜0.20％、Ti＜0.10％和余量的Al称取镁板、铝锭及铝锰中间合金，在温度为700℃～760℃的条件下，将铝锭加入到干燥的熔炼炉中，熔炼4h～5h，得到铝熔液，将称取的镁板加入到铝熔液中，然后加入铝锰中间合金，在温度为700℃～760℃的条件下，熔炼2h～3h，得到铝合金熔液；
二、铸造：
将铝合金熔液在铸造温度为705℃～730℃、铸造速度为80mm/min～85mm/min、冷却水强度为0.05MPa～0.10MPa和冷却水温度为10℃～30℃的条件下进行铸造，得到外径为327mm～330mm及内径为76mm～80mm的空心铸锭；
三、切断：
将外径为327mm～330mm及内径为76mm～80mm的空心铸锭切断，得到长度为745mm～755mm的空心铸锭；
四、去表面氧化皮：
将长度为745mm～755mm的空心铸锭车去表面的铸造氧化皮，得到外径为297mm～300mm及内径为106mm～109mm的空心铸锭；
五、退火：
将外径为297mm～300mm及内径为106mm～109mm的空心铸锭进行均匀化退火，在退火温度为460℃～475℃的条件下，保温24h～28h，得到退火处理的空心铸锭；
六、一次电阻加热炉加热：
将退火处理的空心铸锭置于电阻加热炉中，加热至温度为380℃～450℃，得到一次加热后的空心铸锭；
七、一次挤压：
将一次加热后的空心铸锭经过空心模具挤压，挤压温度为400℃～450℃，得到外径为131.5mm～133mm及内径为46mm～48mm的空心铸锭；
八、切断、镗孔及车皮：
将外径为131.5mm～133mm及内径为46mm～48mm的空心铸锭进行切断、镗孔及车皮，得到长度为275mm～285mm的空心铸锭；
九、二次电阻加热炉加热：
将长度为275mm～285mm的空心铸锭置于电阻加热炉中，加热至温度为380℃～450℃，得到二次加热后的空心铸锭；
十、二次挤压：
将二次加热后的空心铸锭经过空心模具挤压，挤压温度为400℃～450℃，得到外径为52mm～54mm及壁厚为3.5mm～4.0mm的空心铸锭；
十一、切断、矫直：
将外径为52mm～54mm及壁厚为3.5mm～4.0mm的空心铸锭进行切断及矫直，得到长度为2000mm～4000mm的管材坯料；
十二、轧制拉伸：
将长度为2000mm～4000mm的管材坯料进行轧制，得到外径为40.3mm～41.8mm及壁厚为1.43mm～1.48mm的管材坯料；
十三、整径拉伸：
将外径为40.3mm～41.8mm及壁厚为1.43mm～1.48mm的管材坯料进行整径拉伸，得到外径为32.35mm～36mm及壁厚为1.35mm～1.6mm的管材坯料；
十四、涡流探伤：
将外径为32.35mm～36mm及壁厚为1.35mm～1.6mm的管材坯料进行涡流探伤，得到涡流探伤合格的管材；
十五、成品退火：
将涡流探伤合格的管材进行成品退火，在温度为380℃～450℃的条件下保温1h～1.5h，保温后，以冷却速度为25℃/h～35℃/h，将温度由380℃～450℃冷却至270℃以下，然后出炉空冷，得到航空用铝合金薄壁导管。
2.根据权利要求1所述的一种航空用铝合金薄壁导管的制造方法，其特征在于步骤一中按质量百分比为1.8％～2.6％Mg、0.36％Mn、Cr＜0.02％、Si＜0.12％、Fe＜0.13％、Cu＜0.05％、Zn＜0.01％、Ti＜0.05％和余量的Al称取镁板、铝锭及铝锰中间合金。
3.根据权利要求1所述的一种航空用铝合金薄壁导管的制造方法，其特征在于步骤二中将铝合金熔液在铸造温度为710℃、铸造速度为83mm/min、冷却水强度为0.08MPa和冷却水温度为15℃的条件下进行铸造，得到外径为327mm及内径为76mm的空心铸锭。
4.根据权利要求1所述的一种航空用铝合金薄壁导管的制造方法，其特征在于步骤三中将外径为327mm及内径为76mm的空心铸锭切断，得到长度为750mm的空心铸锭。
5.根据权利要求1所述的一种航空用铝合金薄壁导管的制造方法，其特征在于步骤五中将外径为297mm及内径为106mm的空心铸锭进行均匀化退火，在退火温度为466℃的条件下，保温24h，得到退火处理的空心铸锭。
6.根据权利要求1所述的一种航空用铝合金薄壁导管的制造方法，其特征在于步骤六中将退火处理的空心铸锭置于电阻加热炉中，加热至温度为400℃，得到一次加热后的空心铸锭。
7.根据权利要求1所述的一种航空用铝合金薄壁导管的制造方法，其特征在于步骤七中将一次加热后的空心铸锭经过空心模具挤压，挤压温度为420℃，得到外径为132.5mm及内径为48mm的空心铸锭。
8.根据权利要求1所述的一种航空用铝合金薄壁导管的制造方法，其特征在于步骤九中将长度为280mm的空心铸锭置于电阻加热炉中，加热至温度为405℃，得到二次加热后的空心铸锭。
9.根据权利要求1所述的一种航空用铝合金薄壁导管的制造方法，其特征在于步骤十中将二次加热后的空心铸锭经过空心模具挤压，挤压温度为410℃，得到外径为53mm及壁厚为4.0mm的空心铸锭。
10.根据权利要求1所述的一种航空用铝合金薄壁导管的制造方法，其特征在于步骤十五中将涡流探伤合格的管材进行成品退火，在温度为390℃的条件下保温1.5h，保温后，以冷却速度为30℃/h，将温度由390℃冷却至270℃以下，然后出炉空冷，得到航空用铝合金薄壁导管。
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