CN113857401A - 一种Al-Zn-Mg-Sc合金硬盘盒体等温挤压工艺 - Google Patents
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Abstract
一种Al‑Zn‑Mg‑Sc合金硬盘盒体等温挤压工艺，属于盒形件成形技术领域，其特征在于包括以下工艺步骤：1)铸造Al‑Zn‑Mg‑Sc合金圆铸坯铸件；2)将圆铸坯铸件进行均匀化处理，均匀化加热温度为470～490℃，保温5～8h；3)硬盘盒体等温挤压：挤压温度为430～450℃，挤压力为8～10MN，挤压速度为0.5～0.7mm/s；4)将热挤压后的盒体在120℃下保温18～24h，然后出炉空冷至室温；5)将硬盘盒体重新加热至470℃，保温2～4h后水冷至室温，再加热至120℃保温15～17h，最后空冷至室温。本发明优点是设备投资小、节能节材，盒体成形极限大、外形尺寸精度高。
Description
技术领域
本发明属于盒形件制造技术领域，具体涉及一种Al-Zn-Mg-Sc合金硬盘盒体等温挤压工艺。
背景技术
硬盘盒体是大型工作站主机、便携式移动硬盘的关键部件，主流的硬盘存储容量均在6TB以下，转速为5400～7200转/分，目前该类盒体制造技术主要集中在机械切削加工、低压铸造成形、1火次等温热锻成形、1火次热预锻+1火次等温热锻、4～6火次热锻成形，这些技术均存在材料和能源浪费严重、生产效率低、设备吨位要求高和四周壁厚成形极限小等缺点，热锻后在高度方向上存在褶皱现象，薄壁区域尺寸回弹严重导致外形尺寸精度降低。当硬盘容量达到10TB、转速达到3万转/分以上时，上述技术制造的盒体在长时运转条件下发热严重，服役性能和使用寿命显著降低，因此需要在盒体腔内充氦气、氮气等惰性气体进行保护，以兼具高强、高导热散热和高气密性等特殊性能，而上述技术无法满足该类盒体的高性能精确成形制造。发明专利申请号(201910191508.7)公开了一种镁合金硬盘壳体精锻成形方法：预制板坯铸件-双级均匀化-热预锻-热终锻-中间固溶处理-冷精锻-双级时效，但该技术的工序繁多，预锻、终锻和精锻过程中的设备投入大、模具加工较为复杂，并且多次加热导致能源、材料浪费严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Al-Zn-Mg-Sc合金硬盘盒体等温挤压工艺，可以有效克服现有技术存在的缺点。
本发明目的是这样实现的，其特征在于包括以下工艺步骤：
(1)硬盘盒体的化学成分(重量分数)：Zn为15～20％，Mg为0.5～1.0％，Sc为0.5～1.0％，其余为Al；
(2)铸造盒体圆铸坯铸件：浇注温度为660～680℃，金属模具预热温度为450℃，浇注速度为0.8～1.2kg/s，得到的圆铸坯铸件的尺寸为：直径D0＝60～65mm、高度H0＝70～75mm；
(3)圆铸坯均匀化处理：将圆铸坯铸件进行均匀化处理，均匀化加热温度为470～490℃，保温5～8h；
(4)等温挤压：将均匀化后的圆铸坯移至挤压机上的挤压筒内，采用挤压头对圆铸坯进行挤压，控制挤压温度为430～450℃，挤压头的挤压力为8～10MN，挤压头的挤压速度为0.5～0.7mm/s，挤压筒和挤压头的温度为400℃，并且在挤压过程中通过感应加热装置对挤压筒和挤压头进行加热，使其温度恒定在400℃，挤压后得到硬盘盒体锻件的尺寸为：长度L＝170～175mm，宽度W＝100～105mm，高度H＝40～43mm，厚边壁厚B＝10～12mm，薄边壁厚B1＝5～6mm，大圆槽半径R＝15～16mm，小圆槽半径R1＝5～5.5mm，盒底厚度b＝5～6mm，磁头直径d＝10～12mm，磁头高度h＝30～32mm，磁头与盒底连接半径r＝5～5.5mm；
(5)将热挤压后的硬盘盒体锻件在120℃下保温18～24h，然后出炉在空气中自然冷却至室温；
(6)将硬盘盒体锻件重新加热至470℃，保温2～4h后水冷至室温，然后再加热至120℃，保温15～17h，最后空冷至室温。
本发明的优点及有益效果是：可以节约材料与能源、设备及模具投入，硬盘盒体壁厚的成形极限大、外形尺寸精度高，盒体底部和壁厚方向的强度性能均匀。当硬盘容量达到10TB、转速达到3万转/分以上时，在盒体腔内充氦气、氮气等惰性气体进行保护可以兼具高强、高导散热、高气密性和轻量化等优势。
附图说明
图1为硬盘盒体锻件的示意图；
图2为硬盘盒体锻件的俯视图；
图3为图2中A-A剖视图；
L—盒体锻件的长度，W—盒体锻件的宽度，H—盒体锻件的高度，B—盒体锻件的厚边壁厚，B1—盒体锻件的薄边壁厚，R—盒体锻件大圆槽半径，R1—盒体锻件小圆槽半径，b—盒体锻件的底部厚度，d—磁头直径，h—磁头高度，r—磁头与盒底连接半径。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
本实施例提供一种Al-Zn-Mg-Sc合金硬盘盒体等温挤压工艺，其挤压成形的工艺步骤是：
(1)硬盘盒体的化学成分(重量分数)：Zn为15～20％，Mg为0.5～1.0％，Sc为0.5～1.0％，其余为Al；
(2)铸造盒体圆铸坯铸件：浇注温度为660℃，金属模具预热温度为450℃，浇注速度为0.8kg/s，得到的圆铸坯铸件的尺寸为：直径D0＝60mm、高度H0＝70mm；
(3)圆铸坯均匀化处理：将圆铸坯铸件进行均匀化处理，均匀化加热温度为470℃，保温5h；
(4)等温挤压：将均匀化后的圆铸坯移至挤压机上的挤压筒内，采用挤压头对圆铸坯进行挤压，控制挤压温度为430℃，挤压头的挤压力为8MN，挤压头的挤压速度为0.5mm/s，挤压筒和挤压头的温度为400℃，并且在挤压过程中通过感应加热装置对挤压筒和挤压头进行加热，使其温度恒定在400℃，挤压后得到硬盘盒体锻件的尺寸为：长度L＝170mm，宽度W＝100mm，高度H＝40mm，厚边壁厚B＝10mm，薄边壁厚B1＝5mm，大圆槽半径R＝15mm，小圆槽半径R1＝5mm，盒底厚度b＝5mm，磁头直径d＝10mm，磁头高度h＝30mm，磁头与盒底连接半径r＝5mm，如图1～3所示；
(5)将热挤压后的硬盘盒体锻件在120℃下保温18h，然后出炉在空气中自然冷却至室温；
(6)将硬盘盒体锻件重新加热至470℃，保温2h后水冷至室温，然后再加热至120℃，保温15h，最后空冷至室温。
实施例2
本实施例提供一种Al-Zn-Mg-Sc合金硬盘盒体等温挤压工艺，其挤压成形的工艺步骤是：
(1)硬盘盒体的化学成分(重量分数)：Zn为15～20％，Mg为0.5～1.0％，Sc为0.5～1.0％，其余为Al；
(2)铸造盒体圆铸坯铸件：浇注温度为670℃，金属模具预热温度为450℃，浇注速度为1.0kg/s，得到的圆铸坯铸件的尺寸为：直径D0＝62mm、高度H0＝73mm；
(3)圆铸坯均匀化处理：将圆铸坯铸件进行均匀化处理，均匀化加热温度为480℃，保温6h；
(4)等温挤压：将均匀化后的圆铸坯移至挤压机上的挤压筒内，采用挤压头对圆铸坯进行挤压，控制挤压温度为440℃，挤压头的挤压力为9MN，挤压头的挤压速度为0.6mm/s，挤压筒和挤压头的温度为400℃，并且在挤压过程中通过感应加热装置对挤压筒和挤压头进行加热，使其温度恒定在400℃，挤压后得到硬盘盒体锻件的尺寸为：长度L＝172mm，宽度W＝103mm，高度H＝42mm，厚边壁厚B＝11mm，薄边壁厚B1＝5.5mm，大圆槽半径R＝15.5mm，小圆槽半径R1＝5.2mm，盒底厚度b＝5.5mm，磁头直径d＝11mm，磁头高度h＝31mm，磁头与盒底连接半径r＝5.2mm，如图1～3所示；
(5)将热挤压后的硬盘盒体锻件在120℃下保温20h，然后出炉在空气中自然冷却至室温；
(6)将硬盘盒体锻件重新加热至470℃，保温3h后水冷至室温，然后再加热至120℃，保温16h，最后空冷至室温。
实施例3
本实施例提供一种Al-Zn-Mg-Sc合金硬盘盒体等温挤压工艺，其挤压成形的工艺步骤是：
(1)硬盘盒体的化学成分(重量分数)：Zn为15～20％，Mg为0.5～1.0％，Sc为0.5～1.0％，其余为Al；
(2)铸造盒体圆铸坯铸件：浇注温度为680℃，金属模具预热温度为450℃，浇注速度为1.2kg/s，得到的圆铸坯铸件的尺寸为：直径D0＝65mm、高度H0＝75mm；
(3)圆铸坯均匀化处理：将圆铸坯铸件进行均匀化处理，均匀化加热温度为490℃，保温8h；
(4)等温挤压：将均匀化后的圆铸坯移至挤压机上的挤压筒内，采用挤压头对圆铸坯进行挤压，控制挤压温度为450℃，挤压头的挤压力为10MN，挤压头的挤压速度为0.7mm/s，挤压筒和挤压头的温度为400℃，并且在挤压过程中通过感应加热装置对挤压筒和挤压头进行加热，使其温度恒定在400℃，挤压后得到硬盘盒体锻件的尺寸为：长度L＝175mm，宽度W＝105mm，高度H＝40～43mm，厚边壁厚B＝12mm，薄边壁厚B1＝6mm，大圆槽半径R＝16mm，小圆槽半径R1＝5.5mm，盒底厚度b＝6mm，磁头直径d＝12mm，磁头高度h＝32mm，磁头与盒底连接半径r＝5.5mm，如图1～3所示；
(5)将热挤压后的硬盘盒体锻件在120℃下保温24h，然后出炉在空气中自然冷却至室温；
(6)将硬盘盒体锻件重新加热至470℃，保温4h后水冷至室温，然后再加热至120℃，保温17h，最后空冷至室温。
Claims (1)
1.一种Al-Zn-Mg-Sc合金硬盘盒体等温挤压工艺，其特征在于按以下工艺步骤实现：
(1)硬盘盒体的化学成分(重量分数)：Zn为15～20％，Mg为0.5～1.0％，Sc为0.5～1.0％，其余为Al；
(2)铸造盒体圆铸坯铸件：浇注温度为660～680℃，金属模具预热温度为450℃，浇注速度为0.8～1.2kg/s，得到的圆铸坯铸件的尺寸为：直径D0＝60～65mm、高度H0＝70～75mm；
(3)圆铸坯均匀化处理：将圆铸坯铸件进行均匀化处理，均匀化加热温度为470～490℃，保温5～8h；
(4)等温挤压：将均匀化后的圆铸坯移至挤压机上的挤压筒内，采用挤压头对圆铸坯进行挤压，控制挤压温度为430～450℃，挤压头的挤压力为8～10MN，挤压头的挤压速度为0.5～0.7mm/s，挤压筒和挤压头的温度为400℃，并且在挤压过程中通过感应加热装置对挤压筒和挤压头进行加热，使其温度恒定在400℃，挤压后得到硬盘盒体锻件的尺寸为：长度L＝170～175mm，宽度W＝100～105mm，高度H＝40～43mm，厚边壁厚B＝10～12mm，薄边壁厚B1＝5～6mm，大圆槽半径R＝15～16mm，小圆槽半径R1＝5～5.5mm，盒底厚度b＝5～6mm，磁头直径d＝10～12mm，磁头高度h＝30～32mm，磁头与盒底连接半径r＝5～5.5mm；
(5)将热挤压后的硬盘盒体锻件在120℃下保温18～24h，然后出炉在空气中自然冷却至室温；
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| 刘静安: "热加工工艺对Al-Mg-Si系合金型材性能的影响" * |
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