CN111215473B - 一种高精密小直径薄壁可扩口弯曲铝合金管材的制备方法 - Google Patents

一种高精密小直径薄壁可扩口弯曲铝合金管材的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高精密小直径薄壁可扩口弯曲铝合金管材的制备方法，属于金属加工技术领域。该方法包括：(1)截取一定长度的铝合金挤压管坯；(2)将步骤(1)的管坯进行一道次两辊轧制开坯；(3)将步骤(2)所得管坯进行去应力退火，消除加工硬化；(4)将步骤(3)所得管坯进行三旋轮强力旋压变形，截去旋压压余；(5)将步骤(4)所得管坯进行小变形量空拉减径；(6)将步骤(5)所得管材进行热处理，得到成品管材。本发明成品管材轴向和周向组织细化，力学性能优良，保证了成品优良的扩口弯曲成形性能；采用两辊大压下量减径开坯，保证坯料变形充分，晶粒细化的同时，提高了管材的加工效率，使得本发明制备的管材更具有经济性。

Description

一种高精密小直径薄壁可扩口弯曲铝合金管材的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高精密小直径薄壁可扩口弯曲铝合金管材的制备方法，属于金属加工技术领域。
背景技术
小直径薄壁铝合金管材主要用于航空飞行器环控、液压、燃油等系统中。小直径薄壁铝合金管材通常采用带孔挤压+多道次拉拔的方法进行生产，由于拉拔道次减薄量小，拉拔过程中需要多次退火，成形过程中晶粒难以破碎，成品管材组织粗大，弯曲、扩口后易产生褶皱等缺陷，系统的气密性合格率低，甚至发生抛锚滴漏等严重事故。
发明内容
本发明的目的主要是为了解决当前航空用小直径铝合金成品管材，晶粒粗大，后续弯曲扩口过程中易产生褶皱、开裂等问题，提供一种组织细小、成形性能优良的高精密小直径管材制备加工方法。
一种高精密小直径薄壁可扩口弯曲铝合金管材的制备方法，包括以下步骤：
(1)截取一定长度的铝合金挤压管坯；
(2)将步骤(1)的管坯进行一道次两辊轧制开坯；
(3)将步骤(2)所得管坯进行去应力退火，消除加工硬化；
(4)将步骤(3)所得管坯进行三旋轮强力旋压变形，截去旋压压余；
(5)将步骤(4)所得管坯进行小变形量空拉减径；
(6)将步骤(5)所得管材进行热处理，得到成品管材。
步骤(1)中，铝合金挤压管坯壁厚为3～5.5mm；外径为30～60mm；管坯内表面光洁度为Ra3.2以上，截取管坯长度为300～1000mm。
步骤(2)中，采用两辊冷轧管机进行轧制开坯，道次变形量为50％～80％；轧制开坯后管坯壁厚为1.5～2.3mm，外径为15～28mm。轧制速度为30～70次/分钟，每次送进量为1～4mm。
步骤(3)中，将开坯后的管坯进行去应力退火，消除加工硬化，退火温度为 350℃～450℃，保温时间为0.5～2h。
步骤(4)中，将两辊冷轧开坯后的管坯进行三旋轮强力旋压变形，旋压1道次，一道次减薄率为30％～50％；旋压变形后管材壁厚为0.9～1.4mm，外径为9～17mm。旋轮工作角为25°，芯模转速为60～100转/分钟，旋轮相对坯料进给速度为 60～100mm/min。
步骤(5)中，将旋压开坯后的管坯进行1～3道次的小变形量空拉减径；道次减径量为10％～15％，总变形量为15％～30％；最终壁厚为0.95～1.5mm，外径为 6～12mm。
步骤(6)中，将成品管材进行热处理，退火温度为350～450℃，固溶温度为 480～520℃。
本发明制备得到的成品管材的壁厚范围为0.95～1.5mm，壁厚允许偏差±0.02mm；外径范围为6～12mm，外径允许偏差：±0.05mm。成品管材可进行180°弯曲成形不发生褶皱、开裂、橘皮等缺陷；可进行20％以上的扩口成形不开裂，可通过着色试验。
本发明的优点：
本发明采用两辊冷轧大压下量开坯减径及三旋轮强力旋压结合的方法对管坯进行开坯。强力旋压变形属于点接触逐步局部塑性变形，变形过程中组织不仅沿管坯长度方向进行了充分变形，圆周方向也同样进行了充分的变形，因而成品管材轴向和周向组织细化，力学性能优良，从而保证了成品优良的扩口弯曲成形性能；采用两辊大压下量减径开坯，保证坯料变形充分，晶粒细化的同时，提高了管材的加工效率，使得本发明制备的管材更具有经济性。
管坯经过两辊大压下量开坯和三旋轮强力旋压后，管坯轴向和周向组织进行了充分变形细化，在此基础上进行小变形量空拉减径，管材的尺寸精度高，加工过程中退火次数少，保证了成品管材周向和轴向晶粒细小，可扩口可弯曲成形。
具体实施方式
本发明高精密小直径薄壁可扩口弯曲铝合金管材的制备方法，包括如下步骤：
(1)截取特定长度的挤压管坯；挤压管坯壁厚3～5mm；外径控制在30～60mm；确保管坯内表面光洁度达Ra3.2以上；
(2)将步骤(1)所得管坯采用两辊冷轧管机进行轧制开坯，道次变形量在50％～80％；壁厚控制在1.5～2.3mm，外径控制在15～28mm；轧制速度30～70次/分钟，每次送进量1～4mm；
(3)将步骤(2)所得管坯进行退火，消除加工硬化，退火温度350℃～450℃，保温时间0.5～2h；
(4)将步骤(3)所得管坯进行三旋轮强力旋压变形1道次，壁厚减薄率为 40％～50％；旋压变形后管材壁厚在0.9～1.4mm，外径控制在9～17mm；旋轮工作角 25°，芯模转速60～100转/分钟，旋轮相对坯料进给速度60～100mm/min；旋压完成后截去旋压压余；
(5)将步骤(4)所得管坯进行小变形量空拉减径，进行1～3道次的减径；道次减径量控制在10％～15％，总变形量控制在15％～30％；最终壁厚控制在 0.95～1.5mm；外径6～12mm；
(6)将步骤(5)所得管材进行热处理，得到成品管材；退火温度350～450℃，固溶温度为480～520℃。
下面以5A02，
Figure BDA0001877306830000031
管材的制备为实施例，对本发明的制备方法进行详细说明。
(1)截取5A02(Al-Mg系防锈铝)挤压管坯长度300～350mm；挤压管坯壁厚 4.8～5.2mm；外径控制在40±0.20mm；保证管坯内表面光洁度Ra3.2以上；
(2)将步骤(1)所得管坯采用两辊冷轧管机进行轧制开坯，道次变形量为60％；壁厚控制在2.3±0.15mm，外径控制在15±0.1mm；轧制速度为30～70次/分钟，每次送进量为1～4mm；
(3)将步骤(2)所得管坯进行半成品退火，消除加工硬化。退火温度为 410±10℃，保温时间为1小时，空冷；
(4)将步骤(3)所得管坯进行三旋轮强力旋压变形，旋压1道次，一道次减薄率40％；旋压变形后管材壁厚在1.4±0.05mm，外径控制在9±0.1mm；旋轮工作角25°，芯模转速为60～100转/分钟，旋轮相对坯料进给速度为60～100mm/min；旋压完成后截去旋压压余；
(5)将步骤(4)所得管坯进行3道次的小变形量空拉减径，道次减径量控制在10％，总变形量控制在30％；最终壁厚控制在1±0.02mm；外径6±0.05mm；
(6)将步骤(5)所得管材进行热处理，得到成品管材；成品退火温度410±10℃，保温1小时，空冷。
制备得到的成品管材可进行180°弯曲成形不发生褶皱开裂橘皮等缺陷；可进行20％以上的扩口成形不开裂，可通过着色试验。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种高精密小直径薄壁可扩口弯曲铝合金管材的制备方法，包括以下步骤：
（1）截取一定长度的铝合金挤压管坯；
（2）将步骤（1）的管坯进行一道次两辊轧制开坯；采用两辊冷轧管机进行轧制开坯，道次变形量为50%~80%；轧制开坯后管坯壁厚为1.5~2.3mm，外径为15~28mm；轧制开坯时，轧制速度为30~70次/分钟，每次送进量为1~4mm；
（3）将步骤（2）所得管坯进行去应力退火，消除加工硬化；
（4）将步骤（3）所得管坯进行三旋轮强力旋压变形，旋压一道次，一道次减薄率为30%~50%，截去旋压压余；旋压变形后管材壁厚为0.9~1.4mm，外径为9~17mm；
（5）将步骤（4）所得管坯进行小变形量空拉减径；
（6）将步骤（5）所得管材进行热处理，得到成品管材。
2.根据权利要求1所述的高精密小直径薄壁可扩口弯曲铝合金管材的制备方法，其特征在于：所述的铝合金挤压管坯壁厚为3~5.5mm；外径为30~60mm；管坯内表面光洁度为Ra3.2以上。
3.根据权利要求1所述的高精密小直径薄壁可扩口弯曲铝合金管材的制备方法，其特征在于：所述的去应力退火的温度为350℃~450℃，保温时间为0.5~2h。
4.根据权利要求1所述的高精密小直径薄壁可扩口弯曲铝合金管材的制备方法，其特征在于：进行三旋轮强力旋压变形时，旋轮工作角为25°，芯模转速为60~100转/分钟，旋轮相对坯料进给速度为60~100mm/min。
5.根据权利要求1所述的高精密小直径薄壁可扩口弯曲铝合金管材的制备方法，其特征在于：将旋压变形后的管坯进行1~3道次的小变形量空拉减径；道次减径量为10%~15%，总变形量为15%~30%。
6.根据权利要求1所述的高精密小直径薄壁可扩口弯曲铝合金管材的制备方法，其特征在于：将减径后的管材进行热处理，退火温度为350~450℃，固溶温度为480~520℃。
7.根据权利要求1所述的高精密小直径薄壁可扩口弯曲铝合金管材的制备方法，其特征在于：所述的成品管材的壁厚为0.95~1.5mm，壁厚允许偏差±0.02mm；外径为6~12mm，外径允许偏差±0.05 mm。
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