CN114309410B - 一种超极限高径比铝合金坯料镦粗方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种超极限高径比铝合金坯料镦粗方法，包括：选取已均匀化的超极限高径比的坯料；加热坯料至第一预设温度并保持第一预设时间；移动坯料至平砧上，使坯料与平砧倾斜角度5°至30°进行锻压，锻压变形量为10％至20％，坯料回正后反方向以相同量锻压完成两面锻压，然后以坯料的轴线转动90°进行锻压，锻压变形量为10％至20％，坯料回正后反方向以相同量锻压，完成四面锻压；将四面锻压后的坯料垂直放置于平砧上进行小变形锻压，锻压变形量为5％至20％；重复四面锻压与小变形锻压至坯料的高径比至预设值后，进行大变形锻压，锻压变形量为50％至70％。本申请提供的方法与现有技术比较，能够保证超极限高径比铝合金坯料镦粗质量，避免资源浪费。

Description

一种超极限高径比铝合金坯料镦粗方法

技术领域

本申请涉及铝合金锻造技术领域，更具体地说，尤其涉及一种超极限高径比铝合金坯料镦粗方法。

背景技术

大型铝合金构件已广泛应用于航空航天、轨道交通、民用汽车、特种装备等领域。

近年来，国内外锻造行业的不断发展，铝合金构件具有大型化、整体化的设计趋势，而随人类不断深入探索太空，世界各国新型运载设备结构朝着大尺度方向发展，其铝合金构件的规格需求越来越大，性能要求越来越高。采用传统铝合金坯料的高径比(2.5至3)锻造的铝合金构件已经不能满足要求。

超极限高径比铝合金坯料指高径比大于3的铝合金坯料。现有对超极限高径比坯料镦粗仍然采用现有技术中的方法，但镦粗过程中会失稳，发生弯曲折叠，极易报废，不仅增加成本，且造成资源浪费。

因此，如何对超极限高径比铝合金坯料进行镦粗，提高锻造质量，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供一种超极限高径比铝合金坯料镦粗方法，相较于现有技术而言，能够保证超极限高径比铝合金坯料镦粗质量，避免资源浪费。

为了解决现有技术存在的问题，本申请提供如下技术方案：

一种超极限高径比铝合金坯料镦粗方法，包括：

选取已均匀化的超极限高径比的铝合金坯料；

加热所述铝合金坯料至第一预设温度并保持第一预设时间；

移动铝合金坯料至平砧上，使铝合金坯料与平砧倾斜角度5°至30°进行锻压，锻压变形量为10％至20％，铝合金坯料回正后反方向以相同量锻压后以铝合金坯料的轴线转动90°进行锻压，锻压变形量为10％至20％，铝合金坯料回正后反方向以相同量锻压，完成四面锻压；

将四面锻压后的所述铝合金坯料垂直放置于所述平砧上进行小变形锻压，锻压变形量为5％至20％；

重复四面锻压与小变形锻压至所述铝合金坯料的高径比至预设值后，进行大变形锻压，锻压变形量为50％至70％。

优选的，所述第一预设温度为所述铝合金坯料的极限温度以下20℃至40℃。

优选的，在加热所述铝合金坯料的同时，加热所述平砧至第二预设温度并保持第二预设时间。

优选的，所述第二预设温度为450℃，第二预设时间至少12小时。

优选的，所述第一预设时间具体如下：

3、5系所述铝合金坯料按每毫米1.0分钟至2.5分钟计算；

2、7系所述铝合金坯料按每毫米1.5分钟至3.0分钟计算。

优选的，所述四面锻压的压力为10MN至30MN，变形速度为10mm/s至20mm/s。

优选的，所述小变形锻压的压力为25MN至50MN，变形速度为10mm/s至20mm/s。

优选的，所述大变形锻压的压力为90MN至200MN，变形速度为10mm/s至20mm/s。

优选的，所述四面锻压过程中，若所述铝合金坯料弯曲，则还包括矫正步骤。

优选的，所述四面锻压、所述小变形锻压、所述大变形锻压步骤中，当所述铝合金坯料温度低于350℃时停止锻压，并重新加热保温。

本发明提供的超极限高径比铝合金坯料镦粗方法，与现有技术相比较，由于先对加热铝合金坯料至第一预设温度并保持第一预设时间；移动铝合金坯料至平砧上，使铝合金坯料与平砧倾斜角度5°至30°进行锻压，锻压变形量为10％至20％，铝合金坯料回正后反方向以相同量锻压后以铝合金坯料的轴线转动90°进行锻压，锻压变形量为10％至20％，铝合金坯料回正后反方向以相同量锻压，完成四面锻压；将四面锻压后的铝合金坯料垂直放置于平砧上进行小变形锻压，锻压变形量为5％至20％；重复四面锻压与小变形锻压至铝合金坯料的高径比至预设值后，进行大变形锻压，锻压变形量为50％至70％，因此，能够避免超极限高径比铝合金坯料镦粗过程中出现的失稳、发生弯曲折叠而导致的极易报废情况，提高了超极限高径比铝合金坯料镦粗质量，避免造成资源浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本发明实施例提供的超极限高径比铝合金坯料镦粗方法示意图；

图2为本发明实施例中四面锻压示意图；

图3为本发明实施例中经四面锻压后的铝合金坯料的端部示意图；

图4为本发明实施例中小变形锻压示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

请如图1所示，本发明实施例提供一种超极限高径比铝合金坯料镦粗方法，包括：

S1.选取已均匀化的超极限高径比的铝合金坯料；

在选取铝合金坯料时，要求高径比大于3，即超极限高径比铝合金坯料，且选取的铝合金坯料已均匀化。其中，已均匀化是指经过均匀化处理的铝合金坯料，均匀化处理后的铝合金坯料，改变了其内部的组织和性能，使合金内部的结晶组织得到改善，铸造应力得以消除，偏析减少。

S2.加热铝合金坯料至第一预设温度并保持第一预设时间；

将已均匀化的超极限高径比的铝合金坯料移至加热设备内进行加热至第一预设温度。其中，第一预设温度为铝合金坯料的极限温度以下20℃至40℃。

加热后保持该温度第一预设时间。其中，第一预设时间根据铝合金坯料种类的不同而不同。具体按如下方式计算：3系、5系铝合金坯料按每毫米1.0分钟至2.5分钟计算；2系、7系铝合金坯料按每毫米1.5分钟至3.0分钟计算。

S3.移动铝合金坯料至平砧上，使铝合金坯料与平砧倾斜角度5°至30°进行锻压，锻压变形量为10％至20％，铝合金坯料回正后反方向以相同量锻压后以铝合金坯料的轴线转动90°进行锻压，锻压变形量为10％至20％，铝合金坯料回正后反方向以相同量锻压，完成四面锻压；

将加热至第一预设温度并保持第一预设时间的超极限高径比铝合金坯料移至加热第二预设温度并保持第二预设时间的平砧上，使得铝合金坯料的中心线与平砧垂直，然后将铝合金坯料在平砧上倾斜5°至30°进行第一面锻压，锻压变形量为10％至20％，铝合金坯料回正后反方向以相同量锻压后以铝合金坯料的轴线转动90°进行锻压，锻压变形量为10％至20％，坯料回正后反方向以相同量锻压，完成四面锻压。

在加热铝合金坯料的同时，加热平砧至第二预设温度并保持第二预设时间。其中，第二预设温度为450℃，第二预设时间至少12小时。

其中，四面锻压的压力为10MN至30MN，变形速度为10mm/s至20mm/s。

在四面锻压的过程中，如果出现铝合金坯料弯曲，则还包括矫正步骤，此处矫正指矫直。

S4.将四面锻压后的铝合金坯料垂直放置于平砧上进行小变形锻压，锻压变形量为5％至20％；

将四面锻压后的铝合金坯料垂直放置于平砧，对铝合金坯料进行小变形锻压。

如果四面锻压后的铝合金坯料的端面不平，则先对端面进行矫正。

小变形锻压的压力为25MN至50MN，变形速度为10mm/s至20mm/s。

S5.重复四面锻压与小变形锻压至铝合金坯料的高径比至预设值后，进行大变形锻压，锻压变形量为50％至70％。

其中，大变形锻压的压力为90MN至200MN，变形速度为10mm/s至20mm/s。

本发明实施例提供的超极限高径比铝合金坯料镦粗方法，四面锻压、小变形锻压、大变形锻压步骤中，当铝合金坯料温度低于350℃时停止锻压，并重新加热保温，铝合金坯料温度大于300℃以上保温时间减半。

下面以规格为Φ830*2900mm的超极限高径比2A14铝合金坯料为例按本发明实施例提供的超极限高径比铝合金坯料镦粗方法进行镦粗。

选取已均匀化的Φ830*2900mm2A14铝合金坯料，高径比为3.49，大于传统铝合金坯料高径比2.5至3；

使用坯料加热炉将铝合金坯料加热至470℃，保温时间为21小时，采用常用的上、下平砧，加热到450℃，保温时间至少12小时；

使用锻造车夹紧铝合金坯料放在平砧上，使铝合金坯料的中心线与平砧垂直后，向前移动使平砧与铝合金坯料成30°的倾斜角度后进行锻压如图2a，锻造压力控制30MN，变形速度20mm/s，下压300mm后，

向后移动使平砧与铝合金坯料成30°的倾斜角度后进行锻压如图2b，与向前锻压控制量相同，变形量为10％，完成前、后锻压，按照上述操作进行左、右锻压如图2c、图2d；

一次四面倾斜镦粗后，端面参考图3，使用锻造车夹紧铝合金坯料放在平砧上使其与中心线垂直后参考图4镦粗至2500mm(坯料尺寸为Φ894*2500mm)，锻造压力控制为50MN，变形速度20mm/s，变形量13.8％，若端面不平，应先矫正；

尺寸为Φ894*2500mm2A14铝合金坯料的高径比为2.8，达到3及以下，进行整体大变形镦粗，镦粗至1000mm，变形量60％，锻造压力控制100MN，变形速度10mm/s。

其中在下压时若出现铝合金坯料弯曲，应及时矫直；终锻温度低于350℃停止锻造镦粗，返炉加热保温，锻件温度大于300℃以上保温时间减半。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种超极限高径比铝合金坯料镦粗方法，其特征在于，包括：

选取已均匀化的超极限高径比的铝合金坯料；

加热所述铝合金坯料至第一预设温度并保持第一预设时间；

移动所述铝合金坯料至平砧上，使所述铝合金坯料与平砧倾斜角度5°至30°进行锻压，锻压变形量为10％至20％，所述铝合金坯料回正后反方向以相同量锻压后以所述铝合金坯料的轴线转动90°进行锻压，锻压变形量为10％至20％，所述铝合金坯料回正后反方向以相同量锻压，完成四面锻压；

将四面锻压后的所述铝合金坯料垂直放置于所述平砧上进行小变形锻压，锻压变形量为5％至20％；

重复四面锻压与小变形锻压至所述铝合金坯料的高径比至预设值后，进行大变形锻压，锻压变形量为50％至70％。

2.根据权利要求1所述的超极限高径比铝合金坯料镦粗方法，其特征在于，所述第一预设温度为所述铝合金坯料的极限温度以下20℃至40℃。

3.根据权利要求2所述的超极限高径比铝合金坯料镦粗方法，其特征在于，在加热所述铝合金坯料的同时，加热所述平砧至第二预设温度并保持第二预设时间。

4.根据权利要求3所述的超极限高径比铝合金坯料镦粗方法，其特征在于，所述第二预设温度为450℃，第二预设时间至少12小时。

5.根据权利要求2至4任意一项所述的超极限高径比铝合金坯料镦粗方法，其特征在于，所述第一预设时间具体如下：

3、5系所述铝合金坯料按每毫米1.0分钟至2.5分钟计算；

2、7系所述铝合金坯料按每毫米1.5分钟至3.0分钟计算。

6.根据权利要求5所述的超极限高径比铝合金坯料镦粗方法，其特征在于，所述四面锻压的压力为10MN至30MN，变形速度为10mm/s至20mm/s。

7.根据权利要求6所述的超极限高径比铝合金坯料镦粗方法，其特征在于，所述小变形锻压的压力为25MN至50MN，变形速度为10mm/s至20mm/s。

8.根据权利要求7所述的超极限高径比铝合金坯料镦粗方法，其特征在于，所述大变形锻压的压力为90MN至200MN，变形速度为10mm/s至20mm/s。

9.根据权利要求1至4、6至8任意一项所述的超极限高径比铝合金坯料镦粗方法，其特征在于，所述四面锻压过程中，若所述铝合金坯料弯曲，则还包括矫正步骤。

10.根据权利要求9所述的超极限高径比铝合金坯料镦粗方法，其特征在于，所述四面锻压、所述小变形锻压、所述大变形锻压步骤中，当所述铝合金坯料温度低于350℃时停止锻压，并重新加热保温。