CN110423961A - 一种金属旋压件的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种金属旋压件的制作方法，包括以下步骤：步骤1：将金属原料预拉伸成为饼状坯料；步骤2：将坯料进行第一道次旋压后进行完全退火处理，得到一次处理产品；步骤3：将一次处理产品进行第二道次旋压后进行不完全退火、淬火处理，得到二次处理产品；步骤4：将二次处理产品进行第三道次旋压后进行淬火、时效处理，得到金属旋压件。通过本方法可消除或大幅度减少产品的裂纹敏感率，制作得到的产品，可以使旋压产品的表面开裂现象减少90％以上，避免旋压过程中产品的冷作硬化严重，导致旋压零件外表面裂纹深度加深、开裂和报废。

Description

一种金属旋压件的制作方法
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种适用于消除或大幅度降低金属旋压件表面裂纹的工艺方法。
背景技术
在国防、航空及航天领域，大量使用到LD10铝合金板材制造重要结构产品，封头钣金零件作为某型号的重要结构件，其材料为LD10铝合金板材，采用普旋加工的方法，将金属坯料加工成封头零件。旋压成型过程中坯料经受较大旋压变形，产品的外表面受拉应力较大，零件变形量极大，材料冷作硬化严重，再加上旋压过程中的应力释放，使得产品的内外表面出现密集裂纹现象，一旦出现大量裂纹或裂纹扩展开裂，产品将直接报废。
发明内容
基于以上问题，本发明的目的在于提供一种金属旋压件的制作方法，通过本方法可消除或大幅度减少产品的裂纹敏感率，制作得到的产品，可以使旋压产品的表面开裂现象减少90％以上，避免旋压过程中产品的冷作硬化严重，导致旋压零件外表面裂纹深度加深、开裂和报废。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种金属旋压件的制作方法，包括以下步骤：
步骤1：将金属原料预拉伸成为饼状坯料；
步骤2：将坯料进行第一道次旋压后进行完全退火处理，得到一次处理产品；
步骤3：将一次处理产品进行第二道次旋压后进行不完全退火、淬火处理，得到二次处理产品；
步骤4：将二次处理产品进行第三道次旋压后进行淬火、时效处理，得到金属旋压件。
本发明提供的金属旋压件的制作方法，将坯料进行一道次旋压后，产品因受到较大旋压变形而冷作硬化严重，产品内部产生大量的位错和裂纹，通过完全退火处理使产品内产生回复效应，应力释放，消除一道次旋压过程中产生的冷作硬化，提高材料塑性，便于后续变形加工；然后进行二道次旋压，再经过不完全退火，产品发生回复与再结晶，得到细小的等轴晶粒，产品内的位错和裂纹得到愈合和消除，产品组织更加均匀，再经过淬火处理，抗拉强度和延伸率得到提高；在第三道次旋压时，产品可以抵抗旋压应力，不会因内应力出现裂纹，最后经过淬火、时效强化处理提高零件的强度与硬度，从而得到没有裂纹或裂纹很少的，同时强度较高的金属旋压件。
优化的，所述步骤1中采用水压机将金属原料预拉伸成为饼状坯料，设定水压机的压力值为1～30MPa。
优化的，所述步骤2、3、4中分别在产品上涂覆润滑剂后进行第一道次旋压、第二道次旋压以及第三道次旋压。
优化的，所述润滑剂为二硫化钼和抗磨液压油的混合物，二硫化钼和抗磨液压油的重量比为：1：(1～3)。
优化的，所述步骤2中完全退火方法为：先升温至100～400℃，保温1～10h，然后随炉降温；所述步骤3中不完全退火方法为：先升温至100～400℃，保温1～10h，然后以10～100℃/h的速率降温；随炉降温是进行完全退火，主要目的是让材料内产生回复效应，去除内应力，提高材料塑性，便于后续变形加工；以10～100℃/h的速率降温，是进行不完全退火，主要目的材料内部进行再结晶处理，得到细小的等轴晶粒，产品内的位错和裂纹得到愈合和消除，产品组织更加均匀。
优化的，所述步骤3、4中的淬火方法具体为：升温至400～550℃，保温时间为10～100min，然后以自来水作为淬火介质进行淬火。
优化的，所述步骤4中的时效方法具体为：升温至100～200℃，保温1～12h。
本发明的有益效果为：
(1)、本发明提供的金属旋压件的制作方法，通过三次旋压将坯料进行定型，在第一次旋压后进行完全退火以消除旋压过程中产生的冷作硬化；在第二次旋压后依次进行不完全退火与淬火，以细化晶粒，均匀化组织，愈合和消除裂纹，同时提高抗拉强度和延伸率，在第三次旋压后进行淬火与时效强化处理以得到没有裂纹或裂纹很少的，同时强度较高的金属旋压件。
(2)、本发明提供的金属旋压件的制作方法，退火淬火的次数和时机决定了产品不同的参数控制方向，本发明整个过程中通过退火-淬火-退火-淬火的方法可消除旋压件表面90％以上的裂纹，得到裂纹少、质量合格的金属旋压件。
附图说明
图1为实施例1中经过第一道次旋压后产品的微观组织照片；
图2为实施例1中步骤3得到的二次处理产品的微观组织照片；
图3为实施例1中三道次旋压后得到的产品的微观组织照片；
图4为对照例中经过第一道次旋压后产品的微观组织照片；
图5为对照例中步骤3得到的二次处理产品的微观组织照片；
图6为对照例中三道次旋压后得到的产品的微观组织照片。
图7为实施例2中三道次旋压后得到的产品的微观组织照片；
图8为实施例3中三道次旋压后得到的产品的微观组织照片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例提供一种金属旋压件的制作方法，包括以下步骤：
步骤1：采用水压机将O态LD10铝合金板材预拉成为棒状坯料，设定水压机的压力值为20MPa；
步骤2：将坯料上涂覆润滑剂后置于间辊旋压机上进行第一道次旋压，主轴转速20r/min，主轴泵压10MPa，然后进行完全退火处理：先升温至300℃，保温3h，然后随炉降温，得到一次处理产品；
步骤3：将一次处理产品上涂覆润滑剂后置于间辊旋压机上进行第二道次旋压，主轴转速10r/min，主轴泵压15MPa；接着进行不完全退火处理：先升温至350℃，保温1h，以50℃/h的速率降温，然后升温至490℃，保温时间为40min后，自来水作为淬火介质进行淬火，得到二次处理产品；
步骤4：将二次处理产品上涂覆润滑剂后置于间辊旋压机上进行第二道次旋压，主轴转速30r/min，主轴泵压5MPa；接着升温至510℃，保温时间为60min后以自来水作为淬火介质进行淬火，然后进行时效处理：升温至150℃，保温12h，得到金属旋压件；
本实施例中所述润滑剂为二硫化钼和抗磨液压油的混合物，具体混合比例为：1:1。
实施例2
本实施例提供一种金属旋压件的制作方法，包括以下步骤：
步骤1：采用水压机将O态LD10铝合金板材预拉成为棒状坯料，设定水压机的压力值为20MPa；
步骤2：将坯料上涂覆润滑剂后置于间辊旋压机上进行第一道次旋压，主轴转速10r/min，主轴泵压20MPa，然后进行完全退火处理：先升温至320℃，保温3h，然后随炉降温，得到一次处理产品；
步骤3：将一次处理产品上涂覆润滑剂后置于间辊旋压机上进行第二道次旋压，主轴转速5r/min，主轴泵压30MPa；先进行不完全退火处理，升温至370℃，保温1h，然后以50℃/h的速率降温，然后再升温至485℃，保温时间为80min后以自来水作为淬火介质进行淬火，：先得到二次处理产品；
步骤4：将二次处理产品上涂覆润滑剂后置于间辊旋压机上进行第二道次旋压，主轴转速25r/min，主轴泵压10MPa；接着升温至505℃，保温时间为90min后以自来水作为淬火介质进行淬火，然后进行时效处理：升温至170℃，保温6h，得到金属旋压件；
本实施例中所述润滑剂为二硫化钼和抗磨液压油的混合物，具体混合比例为：1：2。
实施例3
本实施例提供一种金属旋压件的制作方法，包括以下步骤：
步骤1：采用水压机将O态LD10铝合金板材预拉成为棒状坯料，设定水压机的压力值为20MPa；
步骤2：将坯料上涂覆润滑剂后置于间辊旋压机上进行第一道次旋压，主轴转速r/min，主轴泵压20MPa，然后进行完全退火处理：先升温至250℃，保温8h，然后随炉降温，得到一次处理产品；
步骤3：将一次处理产品上涂覆润滑剂后置于间辊旋压机上进行第二道次旋压，主轴转速10r/min，主轴泵压20MPa；先进行不完全退火处理，升温至250℃，保温10h，然后以35℃/h的速率降温，然后再升温至550℃，保温时间为20min后以自来水作为淬火介质进行淬火，：先得到二次处理产品；
步骤4：将二次处理产品上涂覆润滑剂后置于间辊旋压机上进行第二道次旋压，主轴转速25r/min，主轴泵压10MPa；接着升温至420℃，保温时间为100min后以自来水作为淬火介质进行淬火，然后进行时效处理：升温至150℃，保温10h，得到金属旋压件；
本实施例中所述润滑剂为二硫化钼和抗磨液压油的混合物，具体混合比例为：1：2。
对照例
本实施例为实施例1的对照例，与实施例1的区别之处在于，省略步骤3中的不完全退火操作，其他操作与实施例1相同。
在实施例1、3中，经过第一道次旋压后，坯料受到较大得挤压变形，零件的外表面受拉应力较大，材料冷作硬化严重。并对板材微观组织进行分析，如图1、4所示，实施例1与对照例中经一道次旋压得到产品的晶粒破碎严重，破碎的晶粒内部存在大量位错和微裂纹，表明材料存在很大内应力；如图2所示，在第二道次旋压与不完全退火后，实施例1产品的裂纹消失，如图5所示，对照例产品在第二道次旋压后没有进行不完全退火，具有较多的裂纹，表明：二次旋压后的不完全退火使产品内破碎的晶粒重新恢复成细小的新生等轴状晶粒，大量位错和微裂纹得到愈合和消除；如图3所示，实施例1中最终经三次旋压得到的产品晶粒间无裂纹，晶粒内部析出很多强化相，是基本没有裂纹的高强度高品质合格产品；而对照例中在二次旋压后省略了不完全退火步骤，在二次旋压后只进行淬火处理得到的产品具有较多明显的裂纹，再经三次旋压后得到产品如图6所示，得到裂纹较多的低品质产品；如图7、8所示，实施例2、3与实施例1中相同的操作方法，区别之处在于相对于实施例1改变了一些温度与时间参数，仍能得到没有裂纹的产品，可见，采用本发明提供的方法，可以得到性能稳定、裂纹很少的高品质旋压件。
综上所述，本实施例提供的方法，稳定可靠，相对一道次常规旋压工艺方案而言，采用本方法消除旋压件表面90％以上的裂纹。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (7)

1.一种金属旋压件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将金属原料预拉伸成为饼状坯料；
步骤2：将坯料进行第一道次旋压后进行完全退火处理，得到一次处理产品；
步骤3：将一次处理产品进行第二道次旋压后进行不完全退火、淬火处理，得到二次处理产品；
步骤4：将二次处理产品进行第三道次旋压后进行淬火、时效处理，得到金属旋压件。
2.根据权利要求1所述的金属旋压件的制作方法，其特征在于，所述步骤1中采用水压机将金属原料预拉成为饼状坯料，设定水压机的压力值为1～30MPa。
3.根据权利要求1所述的金属旋压件的制作方法，其特征在于，所述步骤2、3、4中分别在产品上涂覆润滑剂后进行第一道次旋压、第二道次旋压以及第三道次旋压。
4.根据权利要求3所述的金属旋压件的制作方法，其特征在于，所述润滑剂为二硫化钼和抗磨液压油的混合物，其中，二硫化钼和抗磨液压油的重量比为：1:1～3。
5.根据权利要求1所述的金属旋压件的制作方法，其特征在于，所述步骤2中完全退火方法为：先升温至100～400℃，保温1～10h，然后随炉降温；所述步骤3中不完全退火方法为：先升温至100～400℃，保温1～10h，然后以10～100℃/h的速率降温。
6.根据权利要求1所述的金属旋压件的制作方法，其特征在于，所述步骤3、4中的淬火方法具体为：升温至400～550℃，保温时间为10～100min，然后以自来水作为淬火介质进行淬火。
7.根据权利要求1所述的金属旋压件的制作方法，其特征在于，所述步骤4中的时效方法具体为：升温至100～200℃，保温1～12h。
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