CN112828218B - 一种大规格厚截面超高强度铝合金筒形件成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大规格厚截面超高强度铝合金筒形件成形方法，属于铝合金锻造领域，其技术方案要点是包括以下步骤：S1、下料得到坯料；S2、坯料第一火锻造加热；S3、坯料第一火锻造；S4、坯料第二火锻造加热；S5、坯料第二火锻造；S6、坯料回炉锻造；S7、坯料锻造、滚圆、冲孔；S8、坯料回炉加热；S9、坯料碾环得到环锻件；S10、环锻件固溶强化；S11、环锻件人工时效，本发明的优点在于消除7系铝合金锻造过程中的开裂和性能不达标的问题，满足最终产品的使用需求。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金锻造技术领域，特别涉及一种大规格厚截面超高强度铝合金筒形件成形方法。
背景技术
随着我国航天工业、现代国防工业和交通运输业的飞速发展，重要受力部件和结构件的轻量化，促使行业对于铝合金的尺寸和性能要求越来越高，导致铝合金向着高合金化和大规格尺寸发展。原有的2系铝合金不论是力学性能，还是耐腐蚀性都无法满足航天工业的发展，急需发展7系铝合金满足大规格厚截面高性能的要求。
7系铝合金的合金化程度较2系铝合金高出很多，随着合金化程度的增加，导致铝合金的残余结晶相增多；同时随着原材料规格的增大，使高合金化的铝合金在凝固过程中，由于尺寸效应导致的凝固不均匀性带来的残余结晶相和元素偏析问题也越来越严重；大量的残余结晶相在锻造过程中，很容易造成基体损伤，导致最终材料力学性能不合格。
发明内容
本发明的目的是提供一种大规格厚截面超高强度铝合金筒形件成形方法，其优点在于消除7系铝合金锻造过程中的开裂和性能不达标的问题，满足最终产品的使用需求。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种大规格厚截面超高强度铝合金筒形件成形方法，包括以下步骤：S1、下料得到坯料；S2、坯料第一火锻造加热；S3、坯料第一火锻造；S4、坯料第二火锻造加热；S5、坯料第二火锻造；S6、坯料回炉锻造；S7、坯料锻造、滚圆、冲孔；S8、坯料回炉加热；S9、坯料碾环得到环锻件；S10、环锻件固溶强化；S11、环锻件人工时效。
进一步的，在步骤S1中，在铝合金铸锭上按尺寸规格下料，坯料尺寸为Φ800×1600mm。
进一步的，在步骤S2中，将坯料放置在加热炉内，升温至440℃～470℃，保温25h～30h。
进一步的，在步骤S3中，沿轴向按WHF法多次镦拔，控制变形速度为5mm/s～8mm/s，保证单道次变形量为40-45％。
进一步的，在步骤S4中，将坯料放置在加热炉内，升温至440℃～470℃，保温10h～15h。
进一步的，在步骤S5中，沿轴向按WHF法多次镦拔，控制变形速度为5mm/s～8mm/s，保证单道次变形量为40-45％。
进一步的，在步骤S6中，当S3和S5中锻造比在4～5时，坯料回炉加热，坯料每个方向锻造比累积变形量≥120％。
进一步的，在步骤S8中，440～470℃，保温4～8h。
进一步的，在步骤S10中，环锻件加热至470～480℃后，保温6～10h后，出炉水冷，水温40～65℃，入水时间20～40min。
进一步的，在步骤S11中，将环锻件加热至110～130℃，保温5～8h后，升温至140℃～175℃，保温10～15h后，出炉空冷至室温。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.在锻造过程中，合理控制变形速度和变形量，减少材料基体损伤，减少锻造开裂的情况，导致锻件报废；
2.在锻造过程中，若锻造在在4～5时及时热料回炉，为了消除之前锻造过程造成组织不均匀和基体损伤；
3.保证坯料每个方向锻造比累积变形量≥120％，外形变化均匀，降低尺寸效应导致的凝固不均匀性带来的残余结晶相和元素偏析问题。
附图说明
图1是大规格厚截面超高强度铝合金筒形件成形方法的步骤示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：一种大规格厚截面超高强度铝合金筒形件成形方法，包括以下步骤：
S1、下料得到坯料。在铝合金铸锭上按尺寸规格下料取得坯料，其尺寸为Φ800×1600mm。
S2、坯料第一火锻造加热。将坯料放置在加热炉内，升温至440℃，保温25h。
S3、第一火锻造：沿轴向按WHF法多次镦拔，保证单道次变形量为40％。
S4、第二火锻造加热。将坯料放置在加热炉内，升温至440℃，保温10h。
S5、第二火锻造：沿轴向按WHF法多次镦拔，保证单道次变形量为40％。
S6、坯料回炉锻造。在S3和S5中，当锻造比处于4～5时及时回炉加热，热处理条件与其对应的锻造加热相同，保证坯料每个方向锻比累积变形量≥120％。
S7、坯料锻造、滚圆、冲孔尺寸至：Φ1050×Φ380×1000mm。
S8、坯料回炉加热。升温至440℃，之后保温4h。
S9、坯料碾环取得环锻件。将坯料碾环尺寸至：Φ3000×Φ2840×1000mm。
S10、固溶。将高筒形铝合金加热至470℃后，保温6h后，出炉水冷，水温40℃，入水时间20min。
S11、人工时效。将环锻件加热至110℃，保温5h后，升温至140℃，保温10h后，出炉空冷至室温。
S12、在锻件上沿轴向切取80mm高试环，取样做性能测试用。
S13、锻件进行综合拉伸检测。
S14、对检测合格的锻件进行机加工，加工之后产品尺寸为：Φ2980×Φ2860×900mm。
S15、对产品进行超声探伤。
实施例2：一种大规格厚截面超高强度铝合金筒形件成形方法，与实施例1不同步骤在于：
S2、坯料第一火锻造加热。将坯料放置在加热炉内，升温至455℃，保温27h。
S3、第一火锻造：沿轴向按WHF法多次镦拔，保证单道次变形量为43％。
S4、第二火锻造加热。将坯料放置在加热炉内，升温至455℃，保温13h。
S5、第二火锻造：沿轴向按WHF法多次镦拔，保证单道次变形量为43％。
S8、坯料回炉加热。升温至455℃，之后保温6h。
S10、固溶：将高筒形铝合金加热至475℃后，保温8h后，出炉水冷，水温50℃，入水时间30min。
S11、人工时效。将环锻件加热至120℃，保温6.5h后，升温至160℃，保温12h后，出炉空冷至室温。
实施例3：一种大规格厚截面超高强度铝合金筒形件成形方法，与实施例1不同步骤在于：
S2、坯料第一火锻造加热。将坯料放置在加热炉内，升温至470℃，保温30h。
S3、第一火锻造：沿轴向按WHF法多次镦拔，保证单道次变形量为45％。
S4、第二火锻造加热。将坯料放置在加热炉内，升温至470℃，保温15h。
S5、第一火锻造：沿轴向按WHF法多次镦拔，保证单道次变形量为45％。
S8、坯料回炉加热。升温至470℃，之后保温8h。
S10、固溶：将高筒形铝合金加热至480℃后，保温10h后，出炉水冷，水温65℃，入水时间40min。
S11、人工时效。将环锻件加热至130℃，保温8h后，升温至175℃，保温15h后，出炉空冷至室温。
产品检测：
1、产品室温拉伸性能检测：
检测标准：按照GJB2351标准，检测标准为Rm-510Mpa、Rp0.2-420、A-6％。
随机从每个实施例中选取三个不同的批次的成品进行测试，其结果见下表：
检测结果分析：从表中的数据可以看出，锻件的抗拉强度与标准相比提升约10％，屈服强度与标准相比提升越25％，延伸率与标准相比提升约100％，采用本发明公开的方法生产的铝合金锻件具有更加优秀的力学性能，从侧面说明了大大改善铝合金内部的均匀性，降低加工的摩擦应力，进而减少内部基体损伤，使加工过后的铝合金锻件内部保有良好的均一度，给铝合金件带来更好的力学性能。
2、产品超声波探伤。
探伤标准：GJB1580A-2004。
探伤结果：产品没有裂痕，满足GJB1580A-2004中的A级要求。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (2)
1.一种大规格厚截面超高强度铝合金筒形件成形方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、下料得到坯料；S2、坯料第一火锻造加热，将坯料放置在加热炉内，升温至440℃～470℃，保温25h～30h；S3、坯料第一火锻造，沿轴向按WHF法多次镦拔，控制变形速度为5mm/s～8mm/s，保证单道次变形量为40-45％；S4、坯料第二火锻造加热，将坯料放置在加热炉内，升温至440℃～470℃，保温10h～15h；S5、坯料第二火锻造，沿轴向按WHF法多次镦拔，控制变形速度为5mm/s～8mm/s，保证单道次变形量为40-45％；S6、坯料回炉锻造，当S3和S5中锻造比在4～5时，坯料回炉加热，坯料每个方向锻造比累积变形量≥120％；S7、坯料锻造、滚圆、冲孔；S8、坯料回炉加热，加热到440～470℃，保温4～8h；S9、坯料碾环得到环锻件；S10、环锻件固溶强化，环锻件加热至470～480℃后，保温6～10h后，出炉水冷，水温40～65℃，入水时间20～40min；S11、环锻件人工时效，将环锻件加热至110～130℃，保温5～8h后，升温至140℃～175℃，保温10～15h后，出炉空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的一种大规格厚截面超高强度铝合金筒形件成形方法，其特征在于：在步骤S1中，在铝合金铸锭上按尺寸规格下料，坯料尺寸为Φ800×1600mm。
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