CN110527875A - 一种高强度铝合金套筒的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铝合金紧固件技术领域，且公开了一种高强度铝合金套筒的加工方法，包括以下重量份数配比的原料：所述合金元素配比：0.2～6wt.％的Zn，0.2～6wt.％的Mg，0.2～3wt.％的Mn，0.2～4wt.％的Cu，0.1～2wt.％的Sc，0.1～2wt.％的Yb，0.1～1wt.％的Tb，0.2～2wt.％的Zr，余量为Al。该高强度铝合金套筒的加工方法，选择的合金成分通过时效处理后满足抗拉强度450MPa以上，硬度160HV以上。对该材料进行温镦成型，控制热温度、加热时间及生产速度，保证产品成型不开裂，同时满足力学性能无明显降低，采用温镦技术生产效率可达50件/分钟以上，材料利用率达90％以上，相对于传统机加工方式效率提高100倍以上，大大降低产品加工成本。

Description

一种高强度铝合金套筒的加工方法
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，具体为一种高强度铝合金套筒的加工方法。
背景技术
紧固件成型工艺中，冷镦技术是主要工艺之一，该技术是在常温状态下， 对金属施加外力，使金属在预定的模具内成形，适用于钢制紧固件的大批量 生产。目前行业上高强度铝合金由于高强度、低塑性无法实现冷镦成型，故 在行业上多采用机加工成型方式进行生产加工，但是该工艺加工效率低、产 生的废料多、能源消耗大、生产成本高。解决这类高强度铝合金的镦造成型 加工紧固件，要么需对材料进行改制，使其软化后冷镦，然后再进行固溶时 效提高强度，但此工艺需要系统性地研究合金材料，目前行业上还没有太大进展，且产品固溶时可能变形造成尺寸超差。若直接温镦这类时效处理后的 高强铝合金，可简化生产流程，保证产品性能，降低加工成本。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高强度铝合金套筒的加工方法， 具备简化生产流程、保证产品性能、降低加工成本等优点，解决了制备高强 度铝合金的工艺加工效率低和生产成本高的问题。
(二)技术方案
为实现上述简化生产流程，保证产品性能，降低加工成本的目的，本发 明提供如下技术方案：
S1：选料：选取一种高强度铝合金材料，其配比为：0.2～6.5wt.％的Zn、 0.2～3wt.％的Mg、0.2～3wt.％的Mn、0.2～5wt.％的Cu、0.1～2wt.％的Sc、 0.1～2wt.％的Yb、0.1～1wt.％的Tb、0.2～2wt.％的Zr，余量为Al。
S2：对合金材料进行双级时效处理，先在70～120℃时效处理4～12h， 然后在130～200℃时效处理1h～30h，两次时效处理后分别进行空冷处理， 满足时效后产品硬度达到160HV以上，抗拉强度达到450MPa以上。
S3：对时效处理后的材料进行温镦加工，温镦利用电阻加热并使材料温 度保持在250℃～400℃，生产速度50～80件/分钟，可保证材料60％以上压缩 变形不开裂，且避免材料高温过烧，同时保证产品硬度及抗拉强度无明显下 降。
S4：对温镦后的产品进行攻牙加工，加工速度50～80件/分钟。
S5：对螺纹加工后的产品进行表面清洗除油，浸泡时间10～30分钟，离 心甩干速度800～1000转/分钟。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种高强度铝合金套筒的加工方法，具 备以下有益效果：
1、该高强度铝合金套筒的加工方法，通过对合金材料进行合金成分的控 制和双级时效处理，先在70～120℃时效处理4～12h，然后在130～200℃时 效处理1h～30h，两次时效处理后分别进行空冷处理，满足时效后产品硬度达 到160HV以上，抗拉强度达到450MPa以上，保证了基础材料的高强度，为温 镦后产品强度提供了基础保证。
2、该高强度铝合金套筒的加工方法，温镦成型高强度铝合金套筒加热温 度不超过400℃，保温时间不超过3分钟，保证产品成型不开裂，材料性能与 加热前相比降低不超过5％，满足产品力学性能要求。
3、该高强度铝合金套筒的加工方法，通过采用温镦技术生产效率可达50 件/分钟以上，材料利用率达90％以上，效率相对传统机加工手段提高100倍 以上，温镦加工成本有望节约50％以上。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部 的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性 劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
一种高强度铝合金套筒的加工方法为：
S1：选取原料0.9wt.％的Zn，5.5wt.％的Mg，2.1wt.％的Mn，4wt.％ 的Cu，1.3wt.％的Sc，1.5wt.％的Yb，0.8wt.％的Tb，1.5wt.％的Zr，余 量为Al。。
S2：对合金材料进行双级时效处理，先在90℃时效处理8h，然后在140℃ 时效处理25h，两次时效处理后分别进行空冷处理。
S3：对时效处理后的材料进行温镦加工，在多工位冷镦机上进行温镦加 工，工序包括切料、整形、镦平、镦头、倒角、正反复合挤压等，温镦 利用电阻加热并使材料温度保持在250℃，生产速度80件/分钟。
S4：对温镦后的产品在自动攻牙机上进行攻牙加工，产品孔内切削加 工螺纹，加工速度60件/分钟。
S5：对攻牙后的产品进行表面清洗除油，将产品浸泡在除油槽中10 分钟，然后取出用离心机以1000转/分钟。
该合金产品在本工艺中，材料性能与加热前相比降低不超过3％，且产品 外观清洁光亮，满足成品交货要求。
实施例二：
一种高强度铝合金套筒的加工方法为：
S1：选取原料6wt.％的Zn，1wt.％的Mg，3wt.％的Mn，0.8wt.％的Cu， 2wt.％的Sc，1.5wt.％的Yb，0.85wt.％的Tb，0.6wt.％的Zr，余量为Al。
S2：对合金材料进行双级时效处理，先在110℃时效处理7h，然后在160℃ 时效处理22h，两次时效处理后分别进行空冷处理。
S3：对时效处理后的材料进行温镦加工，在多工位冷镦机上进行温镦加 工，工序包括切料、整形、镦平、镦头、倒角、正反复合挤压等，温镦 利用电阻加热并使材料温度保持在300℃，生产速度70件/分钟。
S4：对温镦后的产品在自动攻牙机上进行攻牙加工，产品孔内切削加 工螺纹，加工速度70件/分钟。
S5：对攻牙后的产品进行表面清洗除油，将产品浸泡在除油槽中20 分钟，然后取出用离心机以1000转/分钟。
该合金产品在本工艺中，材料性能与加热前相比降低不超过3％，且产品 外观清洁光亮，满足成品交货要求。
实施例三：
一种高强度铝合金套筒的加工方法为：
S1：选取原料5wt.％的Zn，1wt.％的Mg，1.8wt.％的Mn，3wt.％的Cu， 0.9wt.％的Sc，1.5wt.％的Yb，0.7wt.％的Tb，0.5wt.％的Zr，余量为Al。
S2：对合金材料进行双级时效处理，先在105℃时效处理10h，然后在180℃ 时效处理18h，两次时效处理后分别进行空冷处理。
S3：对时效处理后的材料进行温镦加工，在多工位冷镦机上进行温镦加 工，工序包括切料、整形、镦平、镦头、倒角、正反复合挤压等，温镦 利用电阻加热并使材料温度保持在350℃，生产速度70件/分钟。
S4：对温镦后的产品在自动攻牙机上进行攻牙加工，产品孔内切削加 工螺纹，加工速度70件/分钟。
S5：对攻牙后的产品进行表面清洗除油，将产品浸泡在除油槽中10 分钟，然后取出用离心机以900转/分钟。
该合金产品在本工艺中，材料性能与加热前相比降低不超过4％，且产品 外观清洁光亮，满足成品交货要求。
实施例四：
一种高强度铝合金套筒的加工方法为：
S1：选取原料3wt.％的Zn，2.4wt.％的Mg，1.3wt.％的Mn，3wt.％的 Cu，1.7wt.％的Sc，1.35wt.％的Yb，0.85wt.％的Tb，0.25wt.％的Zr，余 量为Al。
S2：对合金材料进行双级时效处理，先在105℃时效处理12h，然后在190℃ 处理15h，两次时效处理后分别进行空冷处理。
S3：对时效处理后的材料进行温镦加工，在多工位冷镦机上进行温镦加 工，工序包括切料、整形、镦平、镦头、倒角、正反复合挤压等，温镦 利用电阻加热并使材料温度保持在380℃，生产速度60件/分钟。
S4：对温镦后的产品在自动攻牙机上进行攻牙加工，产品孔内切削加 工螺纹，加工速度80件/分钟。
S5：对攻牙后的产品进行表面清洗除油，将产品浸泡在除油槽中10 分钟，然后取出用离心机以800转/分钟。
该合金产品在本工艺中，材料性能与加热前相比降低不超过5％，且产品 外观清洁光亮，满足成品交货要求。
实施例五：
一种高强度铝合金套筒的加工方法为：
S1：选取原料：0.2wt.％的Zn，3wt.％的Mg，1.5wt.％的Mn，4wt.％的 Cu，0.1wt.％的Sc，2wt.％的Yb，1wt.％的Tb，0.2wt.％的Zr，余量为Al。
S2：对合金材料进行双级时效处理，先在80℃时效处理12h，然后在150℃ 处理15h，两次时效处理后分别进行空冷处理。
S3：对时效处理后的材料进行温镦加工，在多工位冷镦机上进行温镦加 工，工序包括切料、整形、镦平、镦头、倒角、正反复合挤压等，温镦 利用电阻加热并使材料温度保持在320℃，生产速度70件/分钟。
S4：对温镦后的产品在自动攻牙机上进行攻牙加工，产品孔内切削加 工螺纹，加工速度80件/分钟。
S5：对攻牙后的产品进行表面清洗除油，将产品浸泡在除油槽中20 分钟，然后取出用离心机以800转/分钟。
该合金产品在本工艺中，材料性能与加热前相比降低不超过5％，且产品 外观清洁光亮，满足成品交货要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而 言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行 多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限 定。

Claims (5)

1.一种高强度铝合金材料配比，其特征在于：高强度铝合金配方为：0.2～6.5wt.％的Zn、0.2～3wt.％的Mg、0.2～3wt.％的Mn、0.2～5wt.％的Cu、0.1～2wt.％的Sc、0.1～2wt.％的Yb、0.1～1wt.％的Tb、0.2～2wt.％的Zr，余量为Al。
2.一种高强度铝合金套筒的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对该合金材料进行时效处理，提供合金强度及硬度，满足抗拉强度450MPa以上，硬度160HV以上；
2)对时效后的材料进行温镦加工；
3)对温镦后的产品进行螺纹加工；
4)对螺纹加工后的产品进行表面清洗除油。
3.根据权利要求2所述的一种高强度铝合金套筒的加工方法，其特征在于，对合金材料进行双级时效处理先在70～120℃时效处理4～12h，然后在130～200℃时效处理1h～30h；两次时效处理后均空冷至室温，满足时效后产品硬度达到160HV以上，抗拉强度达到450MPa以上。
4.根据权利要求2所述的一种高强度铝合金套筒的加工方法，其特征在于，对时效处理后的材料在多工位冷镦机上进行温镦加工，工序包括切料、整形、镦平、镦头、倒角、正反复合挤压，温镦利用电阻加热并使材料温度保持在250℃～400℃，生产速度50～80件/分钟，可保证材料60％以上变形量不开裂，且避免材料高温过烧，同时保证产品硬度及抗拉强度无明显下降。
5.根据权利要求2所述的一种高强度铝合金套筒的加工方法，其特征在于，温镦后的产品在攻牙机上进行螺纹加工，然后对产品进行表面清洗，去除表面油污。
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