CN110586678B - 一种去除铝合金表面粗晶环的挤压加工方法 - Google Patents

一种去除铝合金表面粗晶环的挤压加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种去除铝合金表面粗晶环的挤压加工方法，步骤包括：步骤1、准备坯料；步骤2、配制反向挤压装置；步骤3、装料及组装挤压装置；步骤4、进行挤压，4.1)推动挤压轴下压，挤压轴施加力于堵板，并将力传递至挤压筒内衬，挤压筒外套跟随挤压筒内衬一起向下运动；4.2)在推动挤压轴的同时，再施加一个力F于挤压筒内衬和挤压筒外套上表面，铝合金坯料随挤压筒内衬及挤压筒外套一起运动，使铝合金坯料被连续向下挤压，通过挤压模具成形为挤压制品，挤压制品从空心模轴的轴心孔向下流出。本发明方法使得金属变形均匀，沿挤压制品长度上的组织及力学性能基本一致。

Description

一种去除铝合金表面粗晶环的挤压加工方法
技术领域
本发明属于铝合金制造技术领域，涉及一种去除铝合金表面粗晶环的挤压加工方法。
背景技术
2A12铝合金属于Al-Cu-Mg系高强铝合金，具有强度高、密度小、耐热性好等优点，被广泛用于军工和民用结构件。但是，由于2A12铝合金的固溶温度间隙很小，淬火敏感性较高，其挤压棒材无法进行在线固溶热处理。2A12铝合金棒材中容易形成粗晶环缺陷，粗晶环不仅会降低2A12铝合金挤压制品的纵、横向抗拉强度和屈服强度，而且也会使疲劳性能下降，严重影响材料的力学性能和服役寿命，在工业生产中对粗晶环应予以控制。
目前，有研究发现通过优化铝坯化学成分和铸锭均匀化处理，使铝合金挤压棒材粗晶环减少；合理的润滑挤压可以有效减少粗晶区尺寸，适宜的挤压速度和温度可以减少粗晶的出现；有较短定径带的挤压模具有利于减少粗晶环组织。
发明内容
本发明的目的是提供一种去除铝合金表面粗晶环的挤压加工方法，解决了现有技术制造的铝合金，其表面的粗晶环处理不彻底，影响产品综合使用性能的问题。
本发明采用的技术方案是，一种去除铝合金表面粗晶环的挤压加工方法，利用一种反向挤压装置，按照以下步骤实施：
步骤1、准备坯料，
将常规铝合金挤压材料制成相应直径的圆柱形棒材，即为铝合金坯料；
步骤2、配制反向挤压装置，
配制反向挤压装置中各个部件，根据所需挤压制品的直径尺寸设置挤压模具和空心模轴相关尺寸；
步骤3、装料及组装挤压装置，
将挤压模具套装在空心模轴上端口沿内，在挤压筒内衬的内腔中装入空心模轴，固定好空心模轴，在挤压筒内衬中装入铝合金坯料；在挤压筒内衬上端装好堵板，并在堵板上安装挤压轴；
步骤4、进行挤压，
4.1)先启动挤压轴的动力设备，推动挤压轴下压，挤压轴施加力于堵板，并将力传递至挤压筒内衬，挤压筒外套跟随挤压筒内衬一起向下运动；
4.2)在推动挤压轴的同时，再施加一个力F于挤压筒内衬和挤压筒外套上表面，铝合金坯料随挤压筒内衬及挤压筒外套一起运动，使铝合金坯料被连续向下挤压，通过挤压模具成形为挤压制品，挤压制品从空心模轴的轴心孔向下流出。
本发明的有益效果是，包括以下几个方面：
1)由于不存在锭坯与挤压筒间的摩擦力，因而挤压力比正向挤压时低得多。在反向挤压过程中，在挤压轴全行程范围内，挤压力保持不变。可在较低的温度下用较高的挤压系数挤压难变形材料。
2)金属变形均匀，沿挤压制品长度上的组织及力学性能基本一致。
3)与正向挤压相比，压余等废料损失显著降低，有较高的成品率；可采用较大的锭坯，有助于提高设备效率和生产的连续化。
4)由于坯料受力均匀，所以金属材料的动态再结晶过程较均匀，避免金属制品在成形过程中粗晶环的产生。即在进行反向挤压的同时，施加与挤压方向相同的力于挤压筒，该力使坯料受力均匀，改善了挤压过程中金属的流动性，应力分布更均匀，坯料的动态再结晶过程更均匀，从而避免了粗晶环的产生。
附图说明
图1为本发明方法实施过程中所采用反向挤压装置的结构示意图。
图中，1.铝合金坯料，2.挤压筒内衬，3.挤压模具，4.空心模轴，5.挤压制品，6.挤压筒外套，7.堵板，8.挤压轴。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。
参照图1，本发明方法在实施过程中采用的反向挤压装置结构是，包括由挤压筒外套6与挤压筒内衬2套装为一体组成的挤压筒，挤压筒外套6与挤压筒内衬2之间为过盈装配，在挤压筒内衬2的上沿设置有堵板7，堵板7的外台阶坐放在挤压筒内衬2上端口沿，堵板7上表面用于承受挤压轴8的下压力；在挤压筒内衬2的内腔中套装有空心模轴4，挤压筒内衬2与空心模轴4滑动接触，空心模轴4上端口沿套装有挤压模具3，挤压模具3的上端面与空心模轴4的上端面平齐，挤压模具3的定径孔与空心模轴4的轴心孔同心并且直径相同。
本发明的去除铝合金表面粗晶环的挤压加工方法，工作原理是，
将需要挤压的铝合金坯料1放在挤压筒内衬2内腔的挤压模具3上，盖好堵板7，挤压轴8将挤压力通过堵板7传递到挤压筒内衬2上，与此同时，在挤压筒外套6和挤压筒内衬2上表面向下施加均匀力F，这样会使作用在挤压筒和铝合金坯料1的力变得均匀，由于挤压筒外套6与挤压筒内衬2之间是过盈装配，挤压筒外套6与挤压筒内衬2一体向下运动，而空心模轴4固定不动；由于挤压筒内衬2与铝合金坯料1间的高摩擦应力，铝合金坯料1随挤压筒内衬2一起运动，促使铝合金坯料1受到连续向下的挤压力而从挤压模具3中被挤出，形成的挤压制品5经过空心模轴4轴心孔流出。这种挤压加工方法沿金属流动方向施力于挤压筒，利用挤压筒同铝合金坯料1间的高摩擦应力促使铝合金坯料1在挤压模具3中成型，挤压时，在挤压筒又施加力F，使坯料受力均匀。挤压筒作用给铝合金坯料1的摩擦力的方向与通常正向挤压时的相反，从而使摩擦力得到有效利用，所以该方法被称为有效反向挤压法。这种有效反向挤压的方法促进了金属的流动速度，改善了挤压过程中金属的流动性，使其应力分布更均匀，铝合金坯料1的动态再结晶过程更均匀，从而避免了粗晶环的产生。
本发明去除铝合金表面粗晶环的挤压加工方法，利用上述的反向挤压装置，按照以下步骤实施：
步骤1、准备坯料，
将常规铝合金挤压材料制成相应直径的圆柱形棒材，即为铝合金坯料1；
步骤2、配制反向挤压装置，
配制反向挤压装置中的各个部件，比如根据所需挤压制品5的直径尺寸设置挤压模具3和空心模轴4的相关尺寸；
步骤3、装料及组装挤压装置，
将挤压模具3套装在空心模轴4上端口沿内；在挤压筒内衬2的内腔中装入空心模轴4，固定好空心模轴4；在挤压筒内衬2中装入铝合金坯料1；在挤压筒内衬2上端装好堵板7，并在堵板7上安装挤压轴8；
步骤4、进行挤压，
4.1)先启动挤压轴8的动力设备，推动挤压轴8下压，挤压轴8施加力于堵板7，并将力传递至挤压筒内衬2，由于挤压筒外套6与挤压筒内衬2的过盈装配，挤压筒外套6跟随挤压筒内衬2一起向下运动；
4.2)在推动挤压轴8的同时，再施加一个力F于挤压筒内衬2和挤压筒外套6上表面，力F使坯料受力更加均匀，利用挤压筒内衬2与铝合金坯料1间的高摩擦应力，铝合金坯料1随挤压筒内衬2及挤压筒外套6一起运动，使铝合金坯料1被连续向下挤压，通过挤压模具3成形为挤压制品5，挤压制品5从空心模轴4的轴心孔向下流出。
在步骤4.2)中，在推动挤压轴8的同时，施加力F于挤压筒内衬2与挤压筒外套6，力F的方向与挤压方向一致，力F的大小范围为0～1.75×103kN。
综上所述，本发明利用一种反向挤压装置，运用有效反向挤压的方法去除铝合金表面的粗晶环，本发明的创新点具体包括：
1)推动挤压轴进行挤压时，由于挤压筒外套与挤压筒内衬之间的过盈装配，挤压筒外套与挤压筒内衬一起运动，利用挤压筒内衬和铝合金坯料间的高摩擦应力，铝合金坯料随挤压筒内衬与挤压筒外套一起运动，使铝合金坯料被连续向下挤压，在挤压模具中成形为挤压制品。
2)在推动挤压轴进行挤压的同时，施加力F于挤压筒内衬与挤压筒外套，力方向与挤压方向一致，力的大小范围为0～1.75×103kN。该力使坯料受力更加均匀，所以挤压过程中金属的应力分布也更加均匀。
3)这种挤压加工方法沿金属流动方向施力于挤压筒，利用挤压筒同坯料间的高摩擦应力促进金属流出挤压模定径带而形成挤压制品，挤压时，在挤压筒上又施加力F，使坯料受力更加均匀。挤压筒作用给锭坯的摩擦力的方向与通常正向挤压时的相反，从而使摩擦力得到有效利用。这种有效反向挤压的方法促进金属的流动速度，改善了挤压过程中金属的流动性，使其应力分布更均匀，坯料的动态再结晶过程更均匀，从而避免了粗晶环的产生。

Claims (2)

1.一种去除铝合金表面粗晶环的挤压加工方法，其特征在于，利用一种反向挤压装置，按照以下步骤实施：
步骤1、准备坯料，
将常规铝合金挤压材料制成相应直径的圆柱形棒材，即为铝合金坯料(1)；
步骤2、配制反向挤压装置，
配制反向挤压装置中各个部件，根据所需挤压制品(5)的直径尺寸设置挤压模具(3)和空心模轴(4)的相关尺寸；
步骤3、装料及组装挤压装置，
将挤压模具(3)套装在空心模轴(4)上端口沿内，在挤压筒内衬(2)的内腔中装入空心模轴(4)，固定好空心模轴(4)，在挤压筒内衬(2)中装入铝合金坯料(1)；在挤压筒内衬(2)上端装好堵板(7)，并在堵板(7)上安装挤压轴(8)；
步骤4、进行挤压，
4.1)先启动挤压轴(8)的动力设备，推动挤压轴(8)下压，挤压轴(8)施加力于堵板(7)，并将力传递至挤压筒内衬(2)，挤压筒外套(6)跟随挤压筒内衬(2)一起向下运动；
4.2)在推动挤压轴(8)的同时，再施加一个力F于挤压筒内衬(2)和挤压筒外套(6)上表面，力F的方向与挤压方向一致，力F的大小范围为0～1.75×103kN，铝合金坯料(1)随挤压筒内衬(2)及挤压筒外套(6)一起运动，使铝合金坯料(1)被连续向下挤压，通过挤压模具(3)成形为挤压制品(5)，挤压制品(5)从空心模轴(4)的轴心孔向下流出。
2.根据权利要求1所述的去除铝合金表面粗晶环的挤压加工方法，其特征在于：所述的反向挤压装置结构是，包括由挤压筒外套(6)与挤压筒内衬(2)套装为一体组成的挤压筒，在挤压筒内衬(2)的上沿设置有堵板(7)，堵板(7)的外台阶坐放在挤压筒内衬(2)上端口沿，在挤压筒内衬(2)的内腔中套装有空心模轴(4)，挤压筒内衬(2)与空心模轴(4)滑动接触，空心模轴(4)上端口沿套装有挤压模具(3)；
所述的挤压模具(3)的上端面与空心模轴(4)的上端面平齐，挤压模具(3)的定径孔与空心模轴(4)的轴心孔同心并且直径相同；
所述的挤压筒外套(6)与挤压筒内衬(2)之间为过盈装配。
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