CN110695278B - 2014铝合金航空精密轮毂模锻件的预压件制作方法 - Google Patents

2014铝合金航空精密轮毂模锻件的预压件制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种2014铝合金航空精密轮毂模锻件的预压件制作方法,包括:上一工序的毛压件材质为2014铝合金,其出炉时的温度不低于450℃,运输至预压模具,运输完成后最低温度为410℃,预压模具材质为5CrNiMo,预压模具加热至不低于430℃,其合模转运的时间为13min‑17min,到达压机时,预压模具型腔温度不小于430℃,预压模具外壁温度为300℃‑400℃,预压模具平均温度为420℃,上下模分离安装在压机上的时间为13min‑17min,此时预压模具的型腔温度为350℃‑380℃,预压模具平均温度为376℃,毛压件加热完成后直至放置预压模具中的时间为80s‑100s。能够提高产品质量。

Description

2014铝合金航空精密轮毂模锻件的预压件制作方法
技术领域
本发明涉及航空精密轮毂模锻件制造技术领域,尤其涉及一种2014铝合金航空精密轮毂模锻件的预压件制作方法。
背景技术
大型飞机上具有一个典型规格锻件,为高强2014铝合金航空精密轮毂模锻件中的最大模锻件:半轮(舱内侧)模锻件。该半轮(舱内侧)模锻件为精密模锻件,为圆盘类模锻件,零件最大外轮毂尺寸φ593.3×309.1mm mm,模锻件最大外轮廓尺寸为φ616.5×314.2mm。
半轮舱内侧零件如图1和图2所示,图1为本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的第一侧视结构示意图;图2为本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的第二侧视结构示意图,是一个比较复杂的大型铝合金锻件,该锻件的最大外形尺寸为φ600mm×310mm,筒形最大深度为240mm,筒壁最小处仅为7.6mm,筒壁最厚处为16mm,是一个典型的深筒薄壁件,其基本体为筒体12,筒体12的上部具有环形的外延部11,外延部11的上方具有内凹部,内凹部与筒体12的内壁交接处具有呈环形排列的9个凸耳14,筒体12的底部具有呈环形的9个椭圆形凹坑13,具体的,该零件在筒形底部较薄,同时存在9个均匀分布的椭圆形凹坑13,形状复杂;对应在零件上侧存在9个凸耳14,该凸耳14高度较高、壁厚薄、斜度小,竖直方向投影面积较小,属于较难成型及易出现缺陷部分。
半轮(舱内侧)模锻件本身为精密模锻件,为圆盘类模锻件,型腔深、壁薄、高筋、圆角小、内腔和底部的凸台多、型腔较复杂。半轮(舱内侧)模锻件为有大量非加工面、机加工余量小,表面质量要求高,尺寸精度要求极高;模锻件型腔深,筋高且薄,精密模锻成型难;2014合金容易产生粗晶,组织性能均匀性控制难;轮毂安全性能要求高,综合性能要求极高。因此,轮毂模锻件最大的难点为尺寸控制难度大、组织性能均匀性控制难度大。
因此,如何提供一种2014铝合金航空精密轮毂模锻件的预压件制作方法,以提高产品质量,是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种2014铝合金航空精密轮毂模锻件的预压件制作方法,以提高产品质量。
为了达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种2014铝合金航空精密轮毂模锻件的预压件制作方法,包括:
上一工序的毛压件,其材质为2014铝合金,其出炉时的温度不低于450℃,运输至预压模具中,运输完成后的最低温度为410℃,
采用的所述预压模具的材质为5CrNiMo,将所述预压模具加热至不低于430℃,其合模转运的时间为13min-17min,到达压机时,所述预压模具的型腔温度不小于430℃,所述预压模具的外壁温度为300℃-400℃,所述预压模具的平均温度为420℃,
然后上下模分离安装在所述压机上的时间为13min-17min,此时所述预压模具的型腔温度为350℃-380℃,所述预压模具的平均温度为376℃,
所述毛压件加热完成后直至放置所述预压模具中的时间为80s-100s。
优选的,上述毛压件出炉时的温度为470℃。
优选的,上述毛压件运输完成后的最高温度为443℃,最低温度为410℃,平均温度为426℃,温度均方差9.63℃。
优选的,将所述预压模具加热至450℃,到达所述压机时,所述预压模具的型腔温度为450℃。
优选的,到达所述压机时,所述预压模具的外壁上的棱角处温度为295℃。
优选的,当上下模分离安装在所述压机后,所述预压模具的温度均方差34.4℃。
优选的,上述毛压件在所述预压模具的成型过程中,所述毛压件的温度不低于400℃。
优选的,上述毛压件出炉后直至放置所述预压模具中的时间为90s。
优选的,上述毛压件在所述预压模具成型后,锻后整个锻件的最低温度为390℃,最高温度为432℃,平均温度为408℃,温度标准差为9.05。
本发明提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的预压件制作方法,包括:上一工序的毛压件,其材质为2014铝合金,其出炉时的温度不低于450℃,运输至预压模具中,运输完成后的最低温度为410℃,采用的所述预压模具的材质为5CrNiMo,将所述预压模具加热至不低于430℃,其合模转运的时间为13min-17min,到达压机时,所述预压模具的型腔温度不小于430℃,所述预压模具的外壁温度为300℃-400℃,所述预压模具的平均温度为420℃,然后上下模分离安装在所述压机上的时间为13min-17min,此时所述预压模具的型腔温度为350℃-380℃,所述预压模具的平均温度为376℃,所述毛压件加热完成后直至放置所述预压模具中的时间为80s-100s。
在前13min-17min由于合模运输阶段,型腔温度与出炉温度相同为450℃,外壁温度范围为300℃-400℃,棱角处温度较低,大约295℃,此时整个模具平均温度为420℃。后13min-17min由于开模安装模具,型腔与侧壁温度均有较大温降,型腔温度范围为350℃-380℃,模具平均温度为376℃,温度均方差为34.4℃。整个模具温度在可锻温度范围,能满足锻造需求。
毛压件预压过程,其成型过程中锻件温度始终保持在400℃以上,变形初期温度较高,其范围一直在420℃-440℃区间,后期主要集中在400℃-420℃,均在金属的可锻范围。锻后整个锻件(包括飞边)的最低温度为390℃,最高温度为432℃,平均温度为408℃,温度标准差为9.05,整个锻件温度分布较为均匀,符合要求。
并且,轮毂毛压最终载荷为1.72wt。同时,根据对金属的分析将锻件晶粒统一设计为65μm,变形后,锻件底部晶粒变小,晶粒尺寸集中在32μm-48μm之间,而筒壁由于变形量较小,晶粒尺寸变化较小,大小基本没有变化,为65μm。成型结束后整个锻件晶粒最大为65μm,最小尺寸为32.8μm,平均晶粒尺寸为49.6μm,标准差为9.21,锻件整体微观除筒壁外均较均匀。
本发明提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的预压件制作方法,使得预压过程,整个模具温度在可锻温度范围,能满足锻造需求,整个锻件温度分布较为均匀,符合要求,并且锻件整体微观组织也较为均匀,提高了产品质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的第一侧视结构示意图;
图2为本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的第二侧视结构示意图;
图3为本发明实施例提供的圆柱形毛坯的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件的剖视结构示意图;
图6为本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的预压件的剖视结构示意图。
上图1-6中:
圆柱形毛坯1、外延部11、筒体12、椭圆形凹坑13、凸耳14、毛压件2、预压件3。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,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。
请参考图3-图6,图3为本发明实施例提供的圆柱形毛坯的结构示意图;图4为本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件的结构示意图;图5为本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件的剖视结构示意图;图6为本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的预压件的剖视结构示意图。
本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的预压件制作方法,包括:上一工序的毛压件2,毛压件2如图4和图5所示,其材质为2014铝合金,其出炉时的温度不低于450℃,运输至预压模具中,运输完成后的最低温度为410℃,采用的预压模具的材质为5CrNiMo,将预压模具加热至不低于430℃,其合模转运的时间为13min-17min,到达压机时,预压模具的型腔温度不小于430℃,预压模具的外壁温度为300℃-400℃,预压模具的平均温度为420℃,然后上下模分离安装在压机上的时间为13min-17min,此时预压模具的型腔温度为350℃-380℃,预压模具的平均温度为376℃,毛压件2加热完成后直至放置预压模具中的时间为80s-100s,之后预压模具压合进行制造,得到预压件3,如图6所示。毛压件2由圆柱形毛坯1采用模具制造而成,圆柱形毛坯1如图3所示。
在前13min-17min由于合模运输阶段,型腔温度与出炉温度相同为450℃,外壁温度范围为300℃-400℃,棱角处温度较低,大约295℃,此时整个模具平均温度为420℃。后13min-17min由于开模安装模具,型腔与侧壁温度均有较大温降,型腔温度范围为350℃-380℃,模具平均温度为376℃,温度均方差为34.4℃。整个模具温度在可锻温度范围,能满足锻造需求。
毛压件2预压过程,其成型过程中锻件温度始终保持在400℃以上,变形初期温度较高,其范围一直在420℃-440℃区间,后期主要集中在400℃-420℃,均在金属的可锻范围。锻后整个锻件(包括飞边)的最低温度为390℃,最高温度为432℃,平均温度为408℃,温度标准差为9.05,整个锻件温度分布较为均匀,符合要求。
并且,轮毂毛压最终载荷为1.72wt。同时,根据对金属的分析将锻件晶粒统一设计为65μm,变形后,锻件底部晶粒变小,晶粒尺寸集中在32μm-48μm之间,而筒壁由于变形量较小,晶粒尺寸变化较小,大小基本没有变化,为65μm。成型结束后整个锻件晶粒最大为65μm,最小尺寸为32.8μm,平均晶粒尺寸为49.6μm,标准差为9.21,锻件整体微观除筒壁外均较均匀。
本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的预压件制作方法,使得预压过程,整个模具温度在可锻温度范围,能满足锻造需求,整个锻件温度分布较为均匀,符合要求,并且锻件整体微观组织也较为均匀,提高了产品质量。
为了进一步优化上述方案,毛压件2出炉时的温度为470℃。
为了进一步优化上述方案,毛压件2运输完成后的最高温度为443℃,最低温度为410℃,平均温度为426℃,温度均方差9.63℃。
为了进一步优化上述方案,将预压模具加热至450℃,到达压机时,预压模具的型腔温度为450℃。
为了进一步优化上述方案,到达压机时,预压模具的外壁上的棱角处温度为295℃。
为了进一步优化上述方案,当上下模分离安装在压机后,预压模具的温度均方差34.4℃。
为了进一步优化上述方案,毛压件2在预压模具的成型过程中,毛压件2的温度不低于400℃。
为了进一步优化上述方案,毛压件2出炉后直至放置预压模具中的时间为90s。
为了进一步优化上述方案,毛压件2在预压模具成型后,锻后整个锻件的最低温度为390℃,最高温度为432℃,平均温度为408℃,温度标准差为9.05。
具体实施时:
锻前温度分布:在上一工序,锻件毛压结束后对其进行切边,加热,从而进一步进行预压成型,其工艺参数与毛压成型相同。但由于毛压后其形状与预压相似,同时形状为一回转体,因此在坯料定位时时间较毛压短很多,因此将坯料的转运时间缩短致90s,模具转运时间不变。
毛压件2转运过程,毛压件2上侧温降较快,下侧温降较慢,但温度偏差范围都不大。毛压件2出炉时锻件温度470℃,运输完成后最高温度443℃,最低温度410℃,平均温度426℃,温度均方差9.63℃,锻件温度在设计的温度范围之内,并且与优化时采用的始锻温度420℃相差不大。
在前13min-17min由于合模运输阶段,型腔温度与出炉温度相同为450℃,外壁温度范围为300℃-400℃,棱角处温度较低,大约295℃,此时整个模具平均温度为420℃。后13min-17min由于开模安装模具,型腔与侧壁温度均有较大温降,型腔温度范围为350℃-380℃,模具平均温度为376℃,温度均方差为34.4℃。整个模具温度在可锻温度范围,能满足锻造需求。
毛压件2预压过程,其成型过程中锻件温度始终保持在400℃以上,变形初期温度较高,其范围一直在420℃-440℃区间,后期主要集中在400℃-420℃,均在金属的可锻范围。锻后整个锻件(包括飞边)的最低温度为390℃,最高温度为432℃,平均温度为408℃,温度标准差为9.05,整个锻件温度分布较为均匀,符合要求。
并且,轮毂毛压最终载荷为1.72wt。同时,根据对金属的分析将锻件晶粒统一设计为65μm,变形后,锻件底部晶粒变小,晶粒尺寸集中在32μm-48μm之间,而筒壁由于变形量较小,晶粒尺寸变化较小,大小基本没有变化,为65μm。成型结束后整个锻件晶粒最大为65μm,最小尺寸为32.8μm,平均晶粒尺寸为49.6μm,标准差为9.21,锻件整体微观除筒壁外均较均匀。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种2014铝合金航空精密轮毂模锻件的预压件制作方法,其特征在于,包括:
上一工序的毛压件,其材质为2014铝合金,其出炉时的温度不低于450℃,运输至预压模具中,所述毛压件运输完成后的最高温度为443℃,最低温度为410℃,平均温度为426℃,温度均方差9.63℃,
采用的所述预压模具的材质为5CrNiMo,将所述预压模具加热至不低于430℃,其合模转运的时间为13min-17min,到达压机时,所述预压模具的型腔温度不小于430℃,所述预压模具的外壁温度为300℃-400℃,所述预压模具的平均温度为420℃,
然后上下模分离安装在所述压机上的时间为13min-17min,此时所述预压模具的型腔温度为350℃-380℃,所述预压模具的平均温度为376℃,当上下模分离安装在所述压机后,所述预压模具的温度均方差34.4℃,
所述毛压件加热完成后直至放置所述预压模具中的时间为80s-100s,
所述毛压件在所述预压模具的成型过程中,所述毛压件的温度不低于400℃,
成型结束后整个锻件晶粒最大为65μm,最小尺寸为32.8μm,平均晶粒尺寸为49.6μm,标准差为9.21,锻件整体微观组织均匀。
2.根据权利要求1所述的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的预压件制作方法,其特征在于,所述毛压件出炉时的温度为470℃。
3.根据权利要求1所述的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的预压件制作方法,其特征在于,将所述预压模具加热至450℃,到达所述压机时,所述预压模具的型腔温度为450℃。
4.根据权利要求3所述的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的预压件制作方法,其特征在于,到达所述压机时,所述预压模具的外壁上的棱角处温度为295℃。
5.根据权利要求1所述的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的预压件制作方法,其特征在于,所述毛压件出炉后直至放置所述预压模具中的时间为90s。
6.根据权利要求1所述的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的预压件制作方法,其特征在于,所述毛压件在所述预压模具成型后,锻后整个锻件的最低温度为390℃,最高温度为432℃,平均温度为408℃,温度标准差为9.05。
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