CN110735025A - 一种高性能铝合金收口筒体的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高性能铝合金收口筒体的制备方法,主要包括固溶‑淬火‑高温短时预时效‑快速水冷‑低温长时预时效‑‑峰时效‑过时效的热处理过程。采用本发明的技术方案，能够提高塑性和耐蚀性，并减少构件热处理变形，提高收口筒体的性能和制备合格率。

Description

一种高性能铝合金收口筒体的制备方法

本发明是专利申请号201810104263.5、发明名称为“防变形热处理工装及收口筒体高强韧耐蚀热处理工艺”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种收口筒体的制备方法，尤其涉及一种高性能铝合金收口筒体的制备方法。

背景技术

收口筒体是应用较广泛的一种储存容器，为实现轻量化，已开始使用高强铝合金替代铜和钢，特别是对轻量化要求较高的领域，如航空、个人便携产品等。高强铝合金与现有用于收口筒体的铜和钢性能上有较大的差别。高强铝合金的强度可达到一些牌号铜和钢的水平，但塑性较差，延伸率偏低。为满足某些承受机械等冲击的变壁厚薄壁收口筒体的使用要求，高强铝合金需提高塑性，为满足高耐蚀的要求，还需提高耐蚀性能。此外，由于有些收口筒体为变壁厚薄壁结构，最薄处小于0.5mm，最厚处厚度是最薄处的数倍以上，且为长径比大，口部小，结构见图1所示。如何在保证变壁厚薄壁铝合金收口筒体强度的前提下，提高塑性和耐蚀性，并保证在热处理过程中经受剧冷剧热不变形或变形不超设计的尺寸范围是其难点。为实现高强铝合金在变壁厚薄壁收口筒体上的成功应用，基于现有高强铝合金材料的性能及热处理工艺，有必要开发出一种变壁厚薄壁高强铝合金筒体热处理工艺及防变形工装，在保证强度满足要求的前提下，提高塑性和耐蚀性，并减少构件热处理变形，提高筒体性能和制备合格率。

发明内容

本发明目的在于提供一种高性能铝合金收口筒体的制备方法，保证变壁厚薄壁铝合金收口筒体强度的前提下，提高变壁厚薄壁铝合金收口筒体的塑性及耐腐蚀性能；解决变壁厚薄壁铝合金收口筒体在热处理过程中的变形问题。

本发明提供的一种高性能铝合金收口筒体的制备方法，包括如下步骤：

步骤A：根据变壁厚薄壁铝合金收口筒体的筒体口部与筒体底部的结构尺寸，设计防变形热处理工装；

该防变形热处理工装，能够实现对壁厚薄壁收口筒体进行稳定安装，并且能够提高塑性和耐蚀性，并减少构件热处理变形，提高收口筒体的性能和制备合格率。该防变形热处理工装，包括由上及下一一对应的上部固定盘和下部固定盘，所述上部固定盘和所述下部固定盘之间通过外边缘设置的多个固定杆进行支撑；

所述上部固定盘具有多个用于支撑插销穿过的第一通孔，所述插销用于与收口筒体的筒体口部卡接；

所述下部固定盘具有多个第二通孔，所述第二通孔用于盛放收口筒体的筒底；

每个所述第一通孔垂直对应一个所述第二通孔。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述固定杆为顶部弯折的结构。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述固定杆设置有三个，三个所述固定杆均匀布设在所述上部固定盘及所述下部固定盘的外周。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述上部固定盘与所述下部固定盘之间的间距高于收口筒体高度10mm～20mm。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述第二通孔为倒锥台形孔结构，形成上口结构和下口结构；

所述上口结构的孔径大于收口筒体直径0.5mm～1mm；

所述下口结构的孔径小于收口筒体直径0.5mm～1mm。

步骤B：根据设计的防变形热处理工装图纸，选用强度满足要求的钢，采用机械加工的方法制备出工装；

步骤C：根据强度、塑性以及耐蚀性要求，设计出满足性能要求的热处理工艺，并提出详细技术要求；

步骤D：将工装垂直放置，将变壁厚薄壁铝合金收口筒体底部放置在工装下部固定盘的第二通孔中，保持筒体垂直，从工装上部固定盘对应位置的第一通孔处将中空T型支撑插销插入筒体的口部；

步骤E:采用热处理炉对变壁厚薄壁铝合金收口筒体工装进行固溶热处理；

步骤F：将变壁厚薄壁铝合金收口筒体工装从固溶热处理炉中取出，进行淬火，取出，晾干；

步骤G：采用烘箱对变壁厚薄壁铝合金收口筒体工装进行双级预时效处理，包括高温(不超过峰时效温度)短时、快速水冷、低温长时的双级预时效工艺；

步骤H：采用烘箱对变壁厚薄壁铝合金收口筒体工装进行峰时效处理；

步骤I：采用烘箱对变壁厚薄壁铝合金收口筒体工装进行过时效处理；

步骤J：待装有变壁厚薄壁铝合金收口筒体工装冷却后，从上部固定盘上取下中空T型支撑插销，将筒体从工装上取下；

步骤K：热处理后对收口筒体进行质量检验。

在上述任一技术方案中，进一步地，在上述步骤B中工装材料采用的合金钢的抗拉强度应大于或等于600MPa。

在上述任一技术方案中，进一步地，在上述步骤C中热处理工艺依次包括：固溶-淬火-高温短时预时效-快速水冷-低温长时预时效--峰时效-过时效。

在上述任一技术方案中，进一步地，在上述步骤E中筒体的固溶处理保温温度为465～475℃，保温时间2.5～3.5h。

在上述任一技术方案中，进一步地，在上述步骤F中淬火的介质采用室温水，转移时间(开炉门到整体淬入室温水中)小于或等于20s。

在上述任一技术方案中，进一步地，在上述步骤G中双级预时效的高温预时效温度115～125℃，保温时间1～2h，到时后快速水冷，转移时间小于或等于20s，低温预时效温度55～65℃，时间10～12h，出炉空冷。

在上述任一技术方案中，进一步地，在上述步骤H中峰时效温度为115～125℃，保温时间20～24h，出炉空冷。

在上述任一技术方案中，进一步地，在上述步骤I中过时效保温温度为160～170℃，保温时间1～2h，出炉空冷。

本发明的有益效果如下：

采用本发明的防变形热处理工装，根据变壁厚薄壁铝合金收口筒体形状尺寸，设计防变形热处理工装；工装设计成双层筛盘式结构，包括上部固定盘和下部固定盘，两个固定盘之间的间距比收口筒体的高度长，两个固定盘之间使用三根钢棒焊接固定；下部固定盘上均匀分布着用于固定收口筒体底部的第二通孔，上部固定盘上分布着与下部固定盘对应的第一通孔，各第一通孔的中心轴与下部固定盘的第二通孔的中心轴同轴设置。该支撑插销为空心T型支撑插销，支撑插销用于固定收口筒体口部的杆采用钢管，T型支撑插销的杆部总长度应等于上部固定盘的厚度、收口筒体口部与上部固定盘之间的间距以及收口筒体口部长度的总长。能够将收口筒体相对上部固定盘和下部固定盘垂直固定放置，便于热处理工艺的顺利进行，可有效的使变壁厚薄壁铝合金收口筒体处于垂直状态，并通过中空T型支撑插销支撑口部，使口部不因淬火发生变形导致变壁厚薄壁铝合金收口筒体报废从而解决变壁厚薄壁铝合金收口筒体在热处理过程中的变形问题。

本发明高性能铝合金收口筒体的制备方法，采用高温短时+快速水冷+低温长时的双级预时效提高铝合金沉淀强化相数量及降低沉淀强化相尺寸，有利于提高收口筒体的强度，通过峰时效使强度达到最大值，并通过后续的过时效处理，在略降低筒体的强度的基础上，大幅度提变筒体的塑性，并使晶界沉淀强化相颗粒球化，由连续分布改为非连续分布，阻断晶界腐蚀通道，提高耐蚀性能；进一步解决变壁厚薄壁铝合金收口筒体在热处理过程中的变形问题，通过设计防变形热处理工装，可有效的使变壁厚薄壁铝合金收口筒体处于垂直状态，并通过中空T型支撑插销支撑口部，使口部不因淬火发生变形导致变壁厚薄壁铝合金收口筒体报废。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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方式，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为本发明实施例一～五提供的防变形热处理工装中收口筒体的半剖结构示意图；

图2为本发明实施例一～五提供的防变形热处理工装中收口筒体的图1的左视结构示意图；

图3为本发明实施例一～五提供的防变形热处理工装装有收口筒体的轴侧结构示意图；

图4为本发明实施例一～五提供的下部固定盘的倒锥台形孔的设计要求；

图5为本发明实施例一～五提供的变壁厚薄壁高强铝合金收口筒体热处理工艺温度-时间示意；

图6为本发明实施例一～五提供的热处理工艺后晶界沉淀相形貌。(a)峰时效热处理，晶界沉淀相连续分布；(b)本发明热处理工艺，晶界沉淀相分散分布。

附图标记：

100-收口筒体；200-防变形热处理工装；

101-内筒腔体；102-筒底；103-内筒底部；104-小孔；105-筒体外壁；106-筒体内壁；107-渐变厚度；

201-固定杆；202-上部固定盘；203-支撑插销；204-第二通孔；205-下部固定盘；

2041-上口直径；2042-下口直径。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图6详细描述本实施例一、二、三、四、五的防变形热处理工装及变壁厚薄壁铝合金收口筒体高强韧耐蚀热处理工艺的技术方案。

实施例一

本实施例的具体实施方式如下：

如图1-4所示，为本实施例提供的收口筒体100结构的半剖结构示意图及左视结构示意图，具体的，该收口筒体100为变壁厚薄壁高强铝合金筒体结构，包括由筒体口部到筒体底部径向尺寸逐渐变大的结构，形成筒体内壁106和筒体外壁105，筒体内壁106壁与筒体外壁105之间形成壁厚渐变扩大的渐变厚度107；筒体底部与内筒腔体101之间可以贯通设置有小孔104，即内筒底部103与筒底102之间形成有小孔104；或者，筒体底部与内筒腔体101之间为实体连接。

如图3所示，为防变形热处理工装200的轴侧结构示意图，防变形热处理工装200包括：由上及下一一对应的上部固定盘202和下部固定盘205，上部固定盘202和下部固定盘205之间通过外边缘设置的多个固定杆201进行支撑；上部固定盘202具有多个用于支撑插销203穿过的第一通孔，插销用于与收口筒体100的筒体口部卡接；下部固定盘205具有多个第二通孔204，第二通孔204用于盛放收口筒体100的筒底102；每个第一通孔垂直对应一个第二通孔204。

本实施例的可选方案为，固定杆201为顶部弯折的结构。

本实施例的可选方案为，固定杆201设置有三个，三个固定杆201均匀布设在上部固定盘202及下部固定盘205的外周。

本实施例的可选方案为，上部固定盘202与下部固定盘205之间的间距高于收口筒体100高度10mm～20mm。

本实施例的可选方案为，第二通孔204为倒锥台形孔结构，形成上口结构和下口结构；上口结构的孔径大于收口筒体100直径0.5mm～1mm；下口结构的孔径小于收口筒体100直径0.5mm～1mm。

需要说明的是，本实施例的第二通孔204采用倒锥台形孔结构，能够增强第二通孔204与收口筒体100底部的固定卡接作用，避免热处理过程中产生收口筒体100倾倒或偏离的问题。

采用本实施例的防变形热处理工装200，主要应用于收口筒体100的热处理工艺，根据变壁厚薄壁铝合金收口筒体100形状尺寸，设计防变形热处理工装200；工装设计成双层筛盘式结构，包括上部固定盘202和下部固定盘205，两个固定盘之间的间距比收口筒体100的高度长，两个固定盘之间使用三根钢棒焊接固定；下部固定盘205上均匀分布着用于固定收口筒体100底部的第二通孔204，上部固定盘202上分布着与下部固定盘205对应的第一通孔，各第一通孔的中心轴与相对应的下部固定盘205的第二通孔204的中心轴同轴设置。该支撑插销203为空心T型支撑插销203，支撑插销203用于固定收口筒体100口部的杆采用钢管，T型支撑插销203的杆部总长度应等于上部固定盘202的厚度、收口筒体100口部与上部固定盘202之间的间距以及收口筒体100口部长度的总长。能够将收口筒体100相对上部固定盘202和下部固定盘205垂直固定放置，便于热处理工艺的顺利进行，可有效的使变壁厚薄壁铝合金收口筒体100处于垂直状态，并通过中空T型支撑插销203支撑口部，使口部不因淬火发生变形导致变壁厚薄壁铝合金收口筒体100报废从而解决变壁厚薄壁铝合金收口筒体100在热处理过程中的变形问题。

实施例二

本实施例提供的变壁厚薄壁铝合金收口筒体100高强韧耐蚀热处理工艺，包括如下步骤：

步骤A：防变形热处理工装200设计

根据变壁厚薄壁铝合金收口筒体100形状尺寸，设计防变形热处理工装200。工装设计成双层筛盘式结构，包括上部固定盘202和下部固定盘205，两个固定盘之间的间距比收口筒体100的高度长，两个固定盘之间使用三根钢棒，即固定杆201焊接固定。下部固定盘205上均匀分布着固定收口筒体100底部的倒锥型孔，即倒锥台形孔，上部固定盘202上分布着与下部固定盘205的倒锥台形孔对应的第一通孔，第一通孔的轴与下部固定盘205的中心轴同轴设置，并设计出空心T型支撑插销203，支撑插销203用于固定收口筒体100口部的杆采用钢管，T型支撑插销203的杆部总长度应等于上部固定盘202的厚度、收口筒体100口部与上部固定盘202之间的间距以及收口筒体100口部长度的总长。

步骤B、防变形热处理工装200制备

根据设计的防变形热处理工装200图纸，选用强度满足要求的钢，采用机械加工的方法制备出工装。

步骤C、强韧化耐蚀热处理工艺设计

根据铝合金强度、塑性以及耐蚀性要求，设计出满足性能要求的热处理工艺，并提技术要求。

步骤D、变壁厚薄壁铝合金收口筒体100在工装上的安装将工装垂直放置，将变壁厚薄壁铝合金收口筒体100底部放置在工装的下部固定盘205的倒锥台形孔中，保持筒体垂直，从工装上部固定盘202对应位置的空处将中空T型支撑插销203插入筒体口部，即对收口筒体100口部的固定。

步骤E、变壁厚薄壁铝合金收口筒体100的固溶热处理

采用热处理炉对收口筒体100进行固溶处理。将热处理炉升温到设定的固溶温度，打开炉门，放入装有变壁厚薄壁铝合金收口筒体100的工装，保持工装垂直放置，关闭炉门，待温度重新达到设定温度后开始计时，并保温到设定的时间。

步骤F、变壁厚薄壁铝合金收口筒体100的淬火处理

将装有变壁厚薄壁铝合金收口筒体100的工装从固溶热处理炉中取出，快速淬入室温水中。取工装出炉和淬入室温水过程中，工装应保持垂直状态；待筒体和工装完全冷却后，取出，晾干。

步骤G、变壁厚薄壁铝合金收口筒体100的双级预时效处理

采用烘箱对收口筒体100进行双级预时效处理。将烘箱升温到设定的高温预时效温度，将晾干的装有变壁厚薄壁铝合金收口筒体100的工装放入烘箱，保持垂直放置，关闭炉门，待温度重新达到设定温度后开始计时，并保温到设定的时间，快速水冷。水冷过程保持工装处于垂直状态。将烘箱升温到设定的低温预时效温度，将晾干的装有变壁厚薄壁铝合金收口筒体100的工装放入烘箱，保持垂直放置，关闭炉门，待温度重新达到设定温度后开始计时，并保温到设定的时间，出炉空冷。

步骤H、变壁厚薄壁铝合金收口筒体100的峰时效处理

将烘箱升温至峰时效温度，打开炉门，将装有变壁厚薄壁铝合金收口筒体100的工装垂直放入烘箱中，关闭炉门，待温度重新达到设定温度后开始计时，并保温到设定的时间，出炉空冷。

步骤I、变壁厚薄壁铝合金收口筒体100的过时效处理

采用烘箱对收口筒体100进行过时效处理。将烘箱升温到设定的过时效处理温度，打开炉门，将装有变壁厚薄壁铝合金收口筒体100的工装垂直放入烘箱中，关闭炉门，待温度重新达到设定温度后开始计时，并保温到设定的时间，出炉空冷。

步骤J、变壁厚薄壁铝合金收口筒体100从工装上卸下

待装有变壁厚薄壁铝合金收口筒体100的工装冷却后，从上部固定盘202上取下中空T型支撑插销203，将筒体从工装上取下。

步骤K、热处理后变壁厚薄壁铝合金收口筒体100的检验首先用肉眼检查变壁厚薄壁铝合金收口筒体100有无明显变形，再用卡尺检验筒体口部直径，检测三个部位的直径均在图样要求的尺寸范围内才算合格。

具体的，步骤A中上部固定盘202和下部固定盘205之间的间距比变壁厚薄壁铝合金收口筒体100高10～20mm；下部固定盘205上倒锥台形孔的上口直径2041(图4中D3)比筒体底部直径(图4中D1)大0.5～1mm，倒锥台形孔的下口直径2042比筒体底部直径(如图4中D1)小0.5～1mm，即图3中D2标注的尺寸为下口直径2042的尺寸；上部固定盘202的第一通孔的直径与筒体口部内径相同；中空T型支撑插销203固定杆201直径比第一通孔小0.4～0.6mm；固定杆201内径尺寸控制在固定杆201外径尺寸的50％～80％。

具体的，步骤B中合金钢的抗拉强度应不低于600MPa，上部固定盘202和下部固定盘205的厚度控制在5～10mm(如图4中h1)，固定杆201直径控制在8～12mm。任意一个固定盘上的任意两孔的中心间距不低于第一通孔的直径的2倍，且均布在固定盘上，能够避免热处理过程中产生变形，上部固定盘202和下部固定盘205的对应孔的中心轴线同轴设置。

具体的，步骤C中设计的热处理工艺为：固溶-淬火-高温预时效-快速水冷-低温预时效-峰时效-过时效。

具体的，步骤E中选用额定温度1000℃的热处理炉，固溶保温温度465～475℃，保温时间2.5～3.5h。

具体的，步骤F中淬火选用室温水，淬火转移时间不超过20s。

具体的，步骤G中选用额定温度300℃的烘箱进行双级预时效处理。高温预时效保温温度115～125℃，保温时间1～2h，快速水冷，转移时间不超过20s；低温预时效保温温度55～65℃，保温时间10～12h，出炉空冷。

具体的，步骤H中选用额定温度300℃的烘箱进行峰时效处理。峰时效保温温度115～125℃，保温时间20～24h。

具体的，步骤I中选用额定温度300℃的烘箱进行过时效处理，过时效保温温度160～170℃，保温时间1～2h。

采用本实施例的变壁厚薄壁高强铝合金收口筒体100的热处理工艺在保证强度的前提下，提高了塑性和耐蚀性能，提高了此类构件的应用范围和寿命；具体的，通过固溶处理保证沉淀强化相元素充分回溶到铝合金基体，采用高温短时+快速水冷+低温长时的双级预时效处理，增加沉淀强化相形核率，为后续沉淀相均匀弥散析出做好组织保障，有利于提高合金沉淀强化效果；通过峰时效热处理，使变壁厚薄壁铝合金收口筒体100的强度达到最大值；再通过后续的过时效处理，能够进一步降低应力，增加了塑性；并且能够使晶界沉淀相合并长大，将峰时效时的连续链状分布改变为非连续分布，可阻断晶界腐蚀通道，有利于提高耐腐蚀性能。

采用上述实施例一的防变形热处理工装200进行变壁厚薄壁高强铝合金收口筒体100的热处理工艺，可避免变壁厚薄壁高强铝合金收口筒体100热处理过程中经历剧烈温度变化导致变壁厚薄壁筒体变形或减少变形量，提高变壁厚薄壁高强铝合金收口筒体100热处理合格率。设计出垂直夹持工装，确保变壁厚薄壁高强铝合金收口筒体100在热处理过程中轴向和径向变形均匀，并使轴向可以自由伸缩；口部采用中空仿型支撑插销203，保证淬火或其他水冷及冷却过程中口部收缩受到支撑插销203的四周均匀支撑，避免或减少变形量，并保证淬火过程中淬火水汽化产生的气体从口部释放。

进一步解决了高强铝合金应用于变壁厚薄壁铝合金收口筒体100的技术难题，高强铝合金相对与铜和钢具有较大的轻量化优势，其密度分别为铜和钢的30％、35％，但是高强铝合金的塑性比铜和钢的低很多，需在保证铝合金强度的基础上提高塑性，并减少热处理过程中因铝的导热性好、壁厚差异大而产生的变形而导致报废。

如下表1为高强韧耐蚀热处理后的收口筒体100的性能：

表1

实施例3

本实施例提供的一种变壁厚薄壁铝合金收口筒体100高强韧耐蚀热处理工艺及防变形工装，包括如下步骤：

第一步，防变形热处理工装200设计。上部固定盘202和下部固定盘205之间的间距比变壁厚薄壁高强铝合金收口筒体100高20mm；下部固定盘205的倒锥台型孔的上口直径2041比筒体底部直径大1mm，下口直径2042比筒体底部直径小1mm；上部固定盘202的第一通孔的直径与筒体口部内径相同；中空T型支撑插销203固定杆201直径比第一通孔小0.6mm；固定杆201内径尺寸控制在外径尺寸的80％，其中，第一通孔为插销孔。

第二步，根据设计的防变形热处理工装200图纸，选用强度不低于600MPa的钢，采用机械加工的方法制备出工装。

第三步，将变壁厚薄壁高强铝合金收口筒体100底部放置在工装下部固定盘205倒锥台型孔中，从工装上部固定盘202上对应的第一通孔将中空T型支撑插销203插入筒体口部，将筒体固定在工装上。

第四步，根据性能要求、变壁厚薄壁高强铝合金收口筒体100形状、尺寸、热处理数量等参数，确定设计的热处理工艺的各步的具体温度和时间参数。

第五步，固溶处理温度475℃，保温时间3.5h。

第六步，淬火的介质为室温水，转移时间20s

第七步，预时效处处理第一段温度为125℃，保温时间2h，快速水冷；预时效处理第二段温度65℃，保温时间12h，出炉后空冷。

第八步，峰时效处理温度125℃，保温时间24h，出炉后空冷。

第九步，过时效处理温度为170℃，保温2h，出炉后空冷。

第十步，将中空T型支撑插销203从上部固定盘202上取出，从工装上取下筒体。

第十一步，用肉眼检查变壁厚薄壁铝合金收口筒体100有无明显变形，并用卡尺检验筒体口部外径，至少检测三个部位，均合格后判定筒体热处理未变形。

实施例4

本实施例提供的一种变壁厚薄壁铝合金收口筒体100高强韧耐蚀热处理工艺及防变形工装，包括如下步骤：

第一步，防变形热处理工装200设计。上部固定盘202和下部固定盘205之间的间距比变壁厚薄壁高强铝合金收口筒体100高10mm；下部固定盘205倒锥台型孔的上口直径2041径比筒体底部直径大0.5mm，下口直径2042比筒体底部直径小0.5mm；上部固定盘202的插销孔(即第一通孔)的直径与筒体口部内径相同；中空T型支撑插销203固定杆201直径比插销孔(即第一通孔)小0.4mm；固定杆201内径尺寸控制在外径尺寸的50％。

第二步，根据设计的防变形热处理工装200图纸，选用强度不低于600MPa的钢，采用机械加工的方法制备出工装。

第三步，将变壁厚薄壁高强铝合金收口筒体100底部放置在工装下部固定盘205的倒锥台形孔中，从工装上部固定盘202上对应的第一通孔将中空T型支撑插销203插入筒体口部，将筒体壳固定在工装上。

第四步，根据性能要求、变壁厚薄壁高强铝合金收口筒体100形状、尺寸、热处理数量等参数，确定设计的热处理工艺的各步的具体温度和时间参数。

第五步，固溶处理温度465℃，保温时间2.5h。

第六步，淬火的介质为室温水，转移时间10s。

第七步，预时效处处理第一段温度为115℃，保温时间1h，快速水冷；预时效处理第二段温度55℃，保温时间10h，出炉后空冷。

第八步，峰时效处理温度115℃，保温时间20h，出炉后空冷。

第九步，过时效处理温度为160℃，保温1h，出炉后空冷。

第十步，将中空T型支撑插销203从上部固定盘202上取出，从工装上取下筒体。

第十一步，用肉眼检查变壁厚薄壁高强铝合金收口筒体100有无明显变形，并用卡尺检验筒体口部外径，至少检测三个部位，均合格后判定筒体热处理未变形。

实施例5

本实施例提供的一种变壁厚薄壁铝合金收口筒体100高强韧耐蚀热处理工艺及防变形工装，包括如下步骤：

第一步，防变形热处理工装200设计。上部固定盘202和下部固定盘205之间的间距比变壁厚薄壁高强铝合金收口筒体100高15mm；下部固定盘205倒锥台型孔的上口直径2041比筒体底部直径大0.8mm，下口直径2042比筒体底部直径小0.6mm；上部固定盘202插销孔(即第一通孔)的直径与筒体口部内径相同；中空T型支撑插销203固定杆201直径比插销孔(即第一通孔)小0.5mm；固定杆201内径尺寸控制在外径尺寸的70％。

第二步，根据设计的防变形热处理工装200图纸，选用强度不低于600MPa的钢，采用机械加工的方法制备出工装。

第三步，将变壁厚薄壁高强铝合金收口筒体100底部放置在工装下部固定盘205的倒锥台形孔中，从工装上部固定盘202上对应的第一通孔将中空T型支撑插销203插入筒体口部，将筒体固定在工装上。

第四步，根据性能要求，变壁厚薄壁高强铝合金收口筒体100形状、尺寸，热处理数量等参数，确定设计的热处理工艺的各步的具体温度和时间参数。

第五步，固溶处理温度470℃，保温时间3h。

第六步，淬火的介质为室温水，转移时间15s。

第七步，预时效处处理第一段温度为120℃，保温时间1.5h，快速水冷；预时效处理第二段温度60℃，保温时间11h，出炉后空冷。

第八步，峰时效处理温度120℃，保温时间22h，出炉后空冷。

第九步，过时效处理温度为165℃，保温1.5h，出炉后空冷。

第十步，将中空T型支撑插销203从上部固定盘202上取出，从工装上取下筒体。

第十一步，用肉眼检查变壁厚薄壁高强铝合金收口筒体100有无明显变形，并用卡尺检验筒体口部外径，至少检测三个部位，均合格后判定筒体热处理未变形。

Claims (8)

1.一种高性能铝合金收口筒体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A、防变形热处理工装（200）设计：

根据变壁厚薄壁铝合金收口筒体（100）形状尺寸，设计防变形热处理工装（200）；工装设计成双层筛盘式结构，包括上部固定盘（202）和下部固定盘（205），两个固定盘之间的间距比收口筒体（100）的高度长，两个固定盘之间使用三根钢棒，即固定杆（201）焊接固定；下部固定盘（205）上均匀分布着固定收口筒体（100）底部的倒锥型孔，即倒锥台形孔，上部固定盘（202）上分布着与下部固定盘（205）的倒锥台形孔对应的第一通孔，第一通孔的轴与下部固定盘（205）的中心轴同轴设置，并设计出空心T型支撑插销（203），支撑插销（203）用于固定收口筒体（100）口部的杆采用钢管，T型支撑插销（203）的杆部总长度应等于上部固定盘（202）的厚度、收口筒体（100）口部与上部固定盘（202）之间的间距以及收口筒体（100）口部长度的总长；

步骤B、防变形热处理工装（200）制备：

根据设计的防变形热处理工装（200）图纸，选用强度满足要求的钢，采用机械加工的方法制备出工装；

步骤C、强韧化耐蚀热处理工艺设计：

根据铝合金强度、塑性以及耐蚀性要求，设计出满足性能要求的热处理工艺，并提技术要求；

步骤D、变壁厚薄壁铝合金收口筒体（100）在工装上的安装：

将工装垂直放置，将变壁厚薄壁铝合金收口筒体（100）底部放置在工装的下部固定盘（205）的倒锥台形孔中，保持筒体垂直，从工装上部固定盘（202）对应位置的空处将中空T型支撑插销（203）插入筒体口部，即对收口筒体（100）口部的固定；

步骤E、变壁厚薄壁铝合金收口筒体（100）的固溶热处理：

采用热处理炉对收口筒体（100）进行固溶处理；将热处理炉升温到设定的固溶温度，打开炉门，放入装有变壁厚薄壁铝合金收口筒体（100）的工装，保持工装垂直放置，关闭炉门，待温度重新达到设定温度后开始计时，并保温到设定的时间；

步骤F、变壁厚薄壁铝合金收口筒体（100）的淬火处理：

将装有变壁厚薄壁铝合金收口筒体（100）的工装从固溶热处理炉中取出，快速淬入室温水中；取工装出炉和淬入室温水过程中，工装应保持垂直状态；待筒体和工装完全冷却后，取出，晾干；

步骤G、变壁厚薄壁铝合金收口筒体（100）的双级预时效处理：

采用额定温度300℃的烘箱对收口筒体（100）进行双级预时效处理，将烘箱升温到设定的高温预时效温度，将晾干的装有变壁厚薄壁铝合金收口筒体（100）的工装放入烘箱，保持垂直放置，关闭炉门，待温度重新达到设定温度后开始计时，并保温到设定的时间，快速水冷，水冷过程保持工装处于垂直状态；将烘箱升温到设定的低温预时效温度，将晾干的装有变壁厚薄壁铝合金收口筒体（100）的工装放入烘箱，保持垂直放置，关闭炉门，待温度重新达到设定温度后开始计时，并保温到设定的时间，出炉空冷；

所述高温预时效保温温度115～125℃，保温时间1～2h，快速水冷，转移时间不超过20s，低温预时效保温温度55～65℃，保温时间10～12h；

步骤H、变壁厚薄壁铝合金收口筒体（100）的峰时效处理：

将烘箱升温至峰时效温度，打开炉门，将装有变壁厚薄壁铝合金收口筒体（100）的工装垂直放入烘箱中，关闭炉门，待温度重新达到设定温度后开始计时，并保温到设定的时间，出炉空冷；

步骤I、变壁厚薄壁铝合金收口筒体（100）的过时效处理：

采用烘箱对收口筒体（100）进行过时效处理，将烘箱升温到设定的过时效处理温度，打开炉门，将装有变壁厚薄壁铝合金收口筒体（100）的工装垂直放入烘箱中，关闭炉门，待温度重新达到设定温度后开始计时，并保温到设定的时间，出炉空冷；

步骤J、变壁厚薄壁铝合金收口筒体（100）从工装上卸下：

待装有变壁厚薄壁铝合金收口筒体（100）的工装冷却后，从上部固定盘（202）上取下中空T型支撑插销（203），将筒体从工装上取下；

步骤K、热处理后变壁厚薄壁铝合金收口筒体（100）的检验：

首先用肉眼检查变壁厚薄壁铝合金收口筒体（100）有无明显变形，再用卡尺检验筒体口部直径。

2.如权利要求1所述高性能铝合金收口筒体的制备方法，其特征在于：步骤A中上部固定盘（202）和下部固定盘（205）之间的间距比变壁厚薄壁铝合金收口筒体（100）高10～20mm；下部固定盘（205）上倒锥台形孔的上口直径（2041）比筒体底部直径大0.5～1mm，倒锥台形孔的下口直径（2042）比筒体底部直径小0.5～1mm，即D2标注的尺寸为下口直径（2042）的尺寸；上部固定盘（202）的第一通孔的直径与筒体口部内径相同；中空T型支撑插销（203）固定杆（201）直径比第一通孔小0.4～0.6mm；固定杆（201）内径尺寸控制在固定杆（201）外径尺寸的50%～80%。

3.如权利要求1或2所述高性能铝合金收口筒体的制备方法，其特征在于：步骤B中合金钢的抗拉强度应不低于600MPa，上部固定盘（202）和下部固定盘（205）的厚度控制在5～10mm，固定杆（201）直径控制在8～12mm；任意一个固定盘上的任意两孔的中心间距不低于第一通孔的直径的2倍，且均布在固定盘上，能够避免热处理过程中产生变形，上部固定盘（202）和下部固定盘（205）的对应孔的中心轴线同轴设置。

4.如权利要求1、2或3所述高性能铝合金收口筒体的制备方法，其特征在于：步骤C中设计的热处理工艺为：固溶-淬火-高温预时效-快速水冷-低温预时效-峰时效-过时效。

5.如权利要求1-4任一项所述高性能铝合金收口筒体的制备方法，其特征在于：步骤E中选用额定温度1000℃的热处理炉，固溶保温温度465～475℃，保温时间2.5～3.5h。

6.如权利要求1-5任一项所述高性能铝合金收口筒体的制备方法，其特征在于：步骤F中淬火选用室温水，淬火转移时间不超过20s。

7.如权利要求1-6任一项所述高性能铝合金收口筒体的制备方法，其特征在于：步骤H中选用额定温度300℃的烘箱进行峰时效处理，峰时效保温温度115～125℃，保温时间20～24h。

8.如权利要求1-7任一项所述高性能铝合金收口筒体的制备方法，其特征在于：步骤I中选用额定温度300℃的烘箱进行过时效处理，过时效保温温度160～170℃，保温时间1～2h。

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