CN114273928A - 高精度大尺寸薄壁铝合金管材旋压方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属管材技术领域，尤其为高精度大尺寸薄壁铝合金管材旋压方法，该方法采用高温反挤压成型工艺制得空心管坯，将空心管坯经三道次旋压热成型、并辅以必要的中间退火处理、酸洗后得到半成品管坯，最后再将半成品管坯进行长芯杆1～2道次冷轧、真空退火后，获得高精度大尺寸薄壁铝合金管材。本发明通过挤压工序制得内外表面均匀的空心管坯，然后再经过三道次旋压变形后，使得空心管坯内的颗粒分布、界面结合、基体组织等都有一定的改善，塑性变形能力也得到有效提高，为了防止后续旋压变形量较大，然后再辅以真空退火处理，最后经过冷轧工序对管坯实现减壁、减径和精整以及真空退火处理下，得到产品。

Description

高精度大尺寸薄壁铝合金管材旋压方法

技术领域

本发明涉及金属管材技术领域，具体为高精度大尺寸薄壁铝合金管材旋压方法。

背景技术

随着现代航空制造业的发展，对飞机的性能及减重提出了更高的要求。目前国内先进大型客机和战斗机的引气、液压、燃油管路等所需耐高温、中高强度的大直径薄壁管材广泛采用不锈钢管材。为提高国内飞机的整体飞行性能，满足飞机重量相对轻、寿命长、环境适应性长等特殊要求，在飞机中使用有优异综合性能的高精度大尺寸薄壁铝合金管材变得非常必要，由于铝合金密度小，而且表面容易形成一层致密的氧化膜，能阻止内部金属进一步氧化，因此铝合金的这些特性，在航空高科技领域起着非常重要的不可替代的作用。

而铝合金管材的加工方法主要有挤压、旋压、轧制等方法，各种生产方法均有其优缺点，挤压法效率比较高，但精度差;旋压法精度比较高,而且组织性能好，但管的长度受到比较多的限制;轧制法精度比较高，组织性能好，而且能生产超长的管，但效率低。为此，本发明提供一种高精度大尺寸薄壁铝合金管材旋压方法来解决上述问题。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了高精度大尺寸薄壁铝合金管材旋压方法，解决了目前的铝合金管材在加工时，很难将挤压、轧制、旋压三种加工方法进行结合使用的问题。

（二）技术方案

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

高精度大尺寸薄壁铝合金管材旋压方法，该方法采用高温反挤压成型工艺制得空心管坯，将空心管坯经三道次旋压热成型、并辅以必要的中间退火处理、酸洗后得到半成品管坯，最后再将半成品管坯进行长芯杆1～2道次冷轧、真空退火后，获得高精度大尺寸薄壁铝合金管材;其具体步骤如下：

A、挤压处理：对铝合金管坯定尺切割成所需长度，然后将切割的铝合金管坯通过机加工进行抛光处理，抛光处理后的铝合金管坯再通过高频感应加热炉进行感应加热，加热后的铝合金管坯采用三辊行星轧机对感应加热后的铝合金管坯进行轧制，并且在三辊行星轧机的轧辊前端设置穿孔芯杆，直接将高温铝合金管坯在轧制时穿成空心管坯;

B、旋压处理：将步骤A中所得的空心管坯通过三道次强力旋压，使得到的旋压半成品管坯进行真空退火或固溶处理，消除加工硬化，然后再将旋压退火后的半成品管坯行酸洗，以去除旋压半成品管坯表面的油污、杂质;

C、冷轧处理：将步骤B中酸洗的旋压半成品管坯，进行长芯杆1～2道次大加工率冷轧，冷轧处理后的管坯再放置在热处理炉内进行成品真空退火，并起到矫直作用，得到高精度大尺寸薄壁铝合金管材。

进一步地，步骤A中铝合金管坯截取长度为400mm～500mm、厚度为8mm～10mm;穿孔芯杆的直径为20mm～40mm、长度为500～600mm。

进一步地，步骤A中高频感应加热炉的温度为600～800℃、加热时间为20～40min;三辊行星轧机的主电机转速为800～900转/分、副电机转速为200～300转/分;三辊行星轧机在对铝合金管坯轧制时的进料速度为1～2m/min、出料速度为5～8m/min。

进一步地，步骤B中3道次强力旋压包括：第1道次的减薄率为15～25％、变形区温度为370～450℃;第2道次的减薄率25～35％、变形区温度为320～350 ℃;第3道次的减薄率20～30％、变形区温度为200～340℃。

进一步地，步骤B中真空退火的温度为250～350℃、保温1～1.5h;固溶处理温度为360～440℃、保温时间为0.5～2h。

进一步地，步骤C热处理温度为680～750℃、保温时间为0.5～2h、退火温度为250～300℃;高精度大尺寸薄壁铝合金管材的外径为60～100mm、壁厚为0.5～1.5mm。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了高精度大尺寸薄壁铝合金管材旋压方法，具备以下有益效果：

本发明，通过挤压工序制得内外表面均匀的空心管坯，然后再经过三道次旋压变形后，使得空心管坯内的颗粒分布、界面结合、基体组织等都有一定的改善，塑性变形能力也得到有效提高，为了防止后续旋压变形量较大，然后再辅以真空退火处理，最后经过冷轧工序对管坯实现减壁、减径和精整以及真空退火处理下，得到产品，因此本发明中所制备的高精度尺寸薄壁铝合金管材在三种工艺的结合下，即实现了产品高精度尺寸的需求，还保证了产品加工的效率。

附图说明

图1为本发明实施中的高精度大尺寸薄壁铝合金管材旋压方法流程图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

实施例

如图1所示，本发明一个实施例提出的高精度大尺寸薄壁铝合金管材旋压方法，该方法采用高温反挤压成型工艺制得空心管坯，将空心管坯经三道次旋压热成型、并辅以必要的中间退火处理、酸洗后得到半成品管坯，最后再将半成品管坯进行长芯杆1～2道次冷轧、真空退火后，获得高精度大尺寸薄壁铝合金管材;其具体步骤如下：

A、挤压处理：对铝合金管坯定尺切割成所需长度，然后将切割的铝合金管坯通过机加工进行抛光处理，抛光处理后的铝合金管坯再通过高频感应加热炉进行感应加热，加热后的铝合金管坯采用三辊行星轧机对感应加热后的铝合金管坯进行轧制，并且在三辊行星轧机的轧辊前端设置穿孔芯杆，直接将高温铝合金管坯在轧制时穿成空心管坯;

B、旋压处理：将步骤A中所得的空心管坯通过三道次强力旋压，使得到的旋压半成品管坯进行真空退火或固溶处理，消除加工硬化，然后再将旋压退火后的半成品管坯行酸洗，以去除旋压半成品管坯表面的油污、杂质;

C、冷轧处理：将步骤B中酸洗的旋压半成品管坯，进行长芯杆1～2道次大加工率冷轧，冷轧处理后的管坯再放置在热处理炉内进行成品真空退火，并起到矫直作用，得到高精度大尺寸薄壁铝合金管材。

在一些实施例中，步骤A中铝合金管坯截取长度为400mm～500mm、厚度为8mm～10mm;穿孔芯杆的直径为20mm～40mm、长度为500～600mm。

在一些实施例中，步骤A中高频感应加热炉的温度为600～800℃、加热时间为20～40min;三辊行星轧机的主电机转速为800～900转/分、副电机转速为200～300转/分;三辊行星轧机在对铝合金管坯轧制时的进料速度为1～2m/min、出料速度为5～8m/min。

在一些实施例中，步骤B中3道次强力旋压包括：第1道次的减薄率为15～25％、变形区温度为370～450℃;第2道次的减薄率25～35％、变形区温度为320～350 ℃;第3道次的减薄率20～30％、变形区温度为200～340℃。

在一些实施例中，步骤B中真空退火的温度为250～350℃、保温1～1.5h;固溶处理温度为360～440℃、保温时间为0.5～2h。

在一些实施例中，步骤C热处理温度为680～750℃、保温时间为0.5～2h、退火温度为250～300℃;高精度大尺寸薄壁铝合金管材的外径为60～100mm、壁厚为0.5～1.5mm。

本发明实施例所制备的高精度大尺寸薄壁铝合金管材，是通过挤压、旋压和轧制三种加工工艺结合于一起所制备的，其目的是为了保证产品加工的效率以及精度，其中将铝合金管坯首先经高温反挤压工艺，制得空心管坯，在制得空心管坯前，需要通过高频感应加热炉对定尺切割的铝合金管坯进行加热处理，由于高频感应加热器通过自身的特点，加热效率快、易于控制，可以对铝合金管坯在加热时能够提高铝合金管材加工的效率，在铝合金管坯加热好后，再利用三辊行星轧机轧制时金属外层流动比内层快的特征，对加热后的铝合金管坯进行轧制，轧制时单道次变形量大，大变形量和高摩擦功转变成大量的热量，促使穿孔时的高温铝合金管材产生动态再结晶，晶粒得到细化，提高了管材的轧制质量，穿孔管材壁厚均匀，内、外表面光滑，无裂纹等缺陷，为下一道旋压工艺材造了良好的条件，然后再将所制备的空心管坯进行旋压处理，其中旋压处理为温旋压处理，这样可以减少了中间退火次数、在温旋压对空心管坯的大塑性变形下，细化了空心管坯的组织以及变形的均匀性，提高了产品的尺寸精度，而且对旋压后的管坯进行了真空退火或固溶处理，保证了旋压后管坯的矫直作用，因为当管坯穿过冷轧工序中的长芯杆时，管坯必须是矫直的状态、内外表面光滑平整，这样可提高管坯在冷轧工序中，对管坯实现减壁、减径和精整的高精度需求，从而本发明中制备的高精度尺寸薄壁铝合金管材通过三种工艺的结合下，工作效率会更加高效。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.高精度大尺寸薄壁铝合金管材旋压方法，其特征在于：该方法采用高温反挤压成型工艺制得空心管坯，将空心管坯经三道次旋压热成型、并辅以必要的中间退火处理、酸洗后得到半成品管坯，最后再将半成品管坯进行长芯杆1～2道次冷轧、真空退火后，获得高精度大尺寸薄壁铝合金管材;其具体步骤如下：

A、挤压处理：对铝合金管坯定尺切割成所需长度，然后将切割的铝合金管坯通过机加工进行抛光处理，抛光处理后的铝合金管坯再通过高频感应加热炉进行感应加热，加热后的铝合金管坯采用三辊行星轧机对感应加热后的铝合金管坯进行轧制，并且在三辊行星轧机的轧辊前端设置穿孔芯杆，直接将高温铝合金管坯在轧制时穿成空心管坯;

B、旋压处理：将步骤A中所得的空心管坯通过三道次强力旋压，使得到的旋压半成品管坯进行真空退火或固溶处理，消除加工硬化，然后再将旋压退火后的半成品管坯行酸洗，以去除旋压半成品管坯表面的油污、杂质;

C、冷轧处理：将步骤B中酸洗的旋压半成品管坯，进行长芯杆1～2道次大加工率冷轧，冷轧处理后的管坯再放置在热处理炉内进行成品真空退火，并起到矫直作用，得到高精度大尺寸薄壁铝合金管材。

2.根据权利要求1所述的高精度大尺寸薄壁铝合金管材旋压方法，其特征在于：步骤A中铝合金管坯截取长度为400mm～500mm、厚度为8mm～10mm;穿孔芯杆的直径为20mm～40mm、长度为500～600mm。

3.根据权利要求1所述的高精度大尺寸薄壁铝合金管材旋压方法，其特征在于：步骤A中高频感应加热炉的温度为600～800℃、加热时间为20～40min;三辊行星轧机的主电机转速为800～900转/分、副电机转速为200～300转/分;三辊行星轧机在对铝合金管坯轧制时的进料速度为1～2m/min、出料速度为5～8m/min。

4.根据权利要求1所述的高精度大尺寸薄壁铝合金管材旋压方法，其特征在于：步骤B中3道次强力旋压包括：第1道次的减薄率为15～25％、变形区温度为370～450℃;第2道次的减薄率25～35％、变形区温度为320～350 ℃;第3道次的减薄率20～30％、变形区温度为200～340℃。

5.根据权利要求1所述的高精度大尺寸薄壁铝合金管材旋压方法，其特征在于：步骤B中真空退火的温度为250～350℃、保温1～1.5h;固溶处理温度为360～440℃、保温时间为0.5～2h。

6.根据权利要求1所述的高精度大尺寸薄壁铝合金管材旋压方法，其特征在于：步骤C热处理温度为680～750℃、保温时间为0.5～2h、退火温度为250～300℃;高精度大尺寸薄壁铝合金管材的外径为60～100mm、壁厚为0.5～1.5mm。

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