CN114346143A - 一种铝合金零件固溶锻造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锻造工艺技术领域，尤其涉及一种铝合金零件固溶锻造工艺，制造工艺如下：(1)下料：取得铝合金零件坯料；(2)固溶加热：采用铝合金固溶炉将上述坯料进行加热，加热后获得包含固溶组织的坯料；(3)固溶锻造：将步骤(2)中获得的坯料快速放入安装在机械压力机上采用锻造模具进行固溶锻造成形，锻造成形后放入水中直接快速冷却后取出；(4)时效处理：将步骤(3)中获得的坯料进行时效处理，时效温度为170‑190℃，时效时间为4‑8h；(5)锻后加工：将步骤(4)处理后的坯料进行锻后加工获得最终产品，节省了制造工序，提高了生产效率，使得坯料质量提升，避免了坯料原始组织引起的锻后粗晶，降低了最终产品组织中的粗晶占比，提升了最终产品的性能稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及锻造工艺技术领域，尤其涉及一种铝合金零件固溶锻造工艺。
背景技术
铝合金材质零件在工业领域有着非常广泛的应用，制造铝合金材质的零件的工艺非常广泛。对于力学性能要求较高的铝合金材质零件，如汽车控制臂、转向节等，一般采用锻造的方式进行成形，并通过锻后固溶热处理、时效等方式进一步提升铝合金材质零件的组织性能和尺寸稳定性。其中应用最广泛的一种传统制造工艺(简称“T工艺”)步骤为下料-锻前加热-锻造-固溶处理-时效处理-锻后加工。采用这种工艺通常能够制备获得整体力学性能优异、尺寸稳定性高、形状结构复杂的铝合金材质零件，但是缺点是这种工艺制备的铝合金材质零件局部容易出现粗晶，需要通过额外切削加工才能够去除，而且固溶处理时需要二次加热，这些缺点都进一步导致这种工艺的制造效率降低，制造成本增加。此外，也有铝合金材质的零件制造工艺不采用固溶处理的技术手段，这虽然能够避免二次加热降低制造成本，但同时也会降低零件的力学性能和尺寸稳定性。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术的不足，旨在发明一种高效短流程、低制造成本同时综合性能不低于传统T工艺的铝合金材质零件的制造工艺，其技术方案为：一种铝合金零件固溶锻造工艺，制造工艺如下：
(1)下料
取得铝合金零件坯料；
(2)固溶加热
采用铝合金固溶炉将上述坯料进行加热，加热后获得包含固溶组织的坯料；
(3)固溶锻造
将步骤(2)中获得的坯料快速放入安装在机械压力机上采用锻造模具进行固溶锻造成形，锻造成形后放入水中直接快速冷却后取出；
(4)时效处理
将步骤(3)中获得的坯料进行时效处理，时效温度为170-190℃，时效时间为4-8h；
(5)锻后加工
将步骤(4)处理后的坯料进行锻后加工获得最终产品。
进一步地，所述铝合金零件坯料
其使用的化学物质材料为：Si、Fe、Cu、Mn、Cr、Ti、Ni、Mg、Zn，其质量分数为：
硅：Si，0.9％-1.3％
铁：Fe，≤0.35％铜：Cu，≤0.10
锰：Mn，0.4％-0.8％
铬：Cr，≤0.25
钛：Ti，≤0.1
镍：Ni，≤0.05
镁:Mg 0.6％-1.0％
锌：Zn，≤0.2。
进一步地，所述步骤(2)中坯料在铝合金固溶炉中加热的温度为530℃-560℃。
进一步地，所述步骤(3)中的锻造模具为模锻机或螺旋压力机。
进一步地，所述坯料在所述锻造模具内进行锻造时温度为200℃-300℃，时长小于20s。
进一步地，所述步骤(3)中锻造结束后的坯料放入小于50℃的水中进行冷却，冷却时长小于3h。
进一步地，所述坯料为铝合金材料为型号6082号。
进一步地，所述铝合金坯料锻造成阀体零件或轮盘零件。
有益效果：
本发明的目的在于提供一种铝合金零件固溶锻造工艺，
(1)将传统T工艺的锻前加热-锻造-固溶处理制造步骤优化为固溶加热-固溶锻造，节省了制造工序，提高了生产效率。
(2)将传统的锻前加热替换为固溶加热，使得坯料质量提升，避免了坯料原始组织引起的锻后粗晶，降低了最终产品组织中的粗晶占比，提升了最终产品的性能稳定性。
(3)采用合适的工艺要求和常数组合，使得产品的综合力学性能不低于传统T工艺。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是一种铝合金材质零件传统T工艺；
图2是一种铝合金材质零件固溶锻造工艺；
图3是采用T工艺制备获得的铝合金阀体零件最大截面腐蚀后的宏观表面；
图4是本发明制备获得的铝合金阀体零件最大截面腐蚀后的宏观表面；
图5是采用T工艺制备获得的铝合金轮盘零件最大截面腐蚀后的宏观表面；
图6是本发明制备获得的铝合金轮盘零件最大截面腐蚀后的宏观表面；
图7是本发明制备获得的铝合金阀体零件400倍12级细晶金相照片；
图8是采用T工艺制备获得的铝合金阀体零件100倍4级粗晶金相照片；
图9是本发明制备获得的铝合金轮盘零件400倍12级细晶金相照片；
图10是采用T工艺制备获得的铝合金轮盘零件100倍4级粗晶金相照片。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
实施例1、图1示出了现有技术中一种铝合金材质零件传统T工艺示意图，图2示出了本发明一种铝合金材质零件固溶锻造工艺示意图，根据附图2，本发明提供了一种铝合金零件固溶锻造工艺，制造工艺如下：
(1)下料
取得铝合金零件坯料；
(2)固溶加热
采用铝合金固溶炉将上述坯料进行加热，加热后获得包含固溶组织的坯料；
(3)固溶锻造
将步骤(2)中获得的坯料快速放入安装在机械压力机上采用锻造模具进行固溶锻造成形，锻造成形后放入水中直接快速冷却后取出；
(4)时效处理
将步骤(3)中获得的坯料进行时效处理，时效温度为170-190℃，时效时间为4-8h；
(5)锻后加工
将步骤(4)处理后的坯料进行锻后加工获得最终产品；
所述铝合金零件坯料
其使用的化学物质材料为：Si、Fe、Cu、Mn、Cr、Ti、Ni、Mg、Zn，其质量分数为：
硅：Si，0.9％-1.3％
铁：Fe，≤0.35％铜：Cu，≤0.10
锰：Mn，0.4％-0.8％
铬：Cr，≤0.25
钛：Ti，≤0.1
镍：Ni，≤0.05
镁:Mg 0.6％-1.0％
锌：Zn，≤0.2；
步骤(2)中坯料在铝合金固溶炉中加热的温度为530℃-560℃；
步骤(3)中的锻造模具为模锻机或螺旋压力机；
坯料在所述锻造模具内进行锻造时温度为200℃-300℃，时长小于20s；
步骤(3)中锻造结束后的坯料放入小于50℃的水中进行冷却，冷却时长小于3h；坯料为铝合金材料为型号6082号，铝合金坯料锻造成阀体零件。采用本发明制备获得的铝合金材质阀体零件按照《GB/T 16865-2013变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样及方法》标准测试其性能，与T工艺的对别结果如表2所示。采用固溶锻造工艺制备获得的零件最大截面按照《GB/T 3246.1-2012变形铝及铝合金制品组织检验方法第1部分：显微组织检验方法》要求腐蚀后的宏观表面如附图4所示，采用T工艺制备获得的铝合金阀体零件最大截面腐蚀后的宏观表面如附图3所示。附图4和附图 3的区别在于表面光亮带的面积不同，粗晶部位由于散射弱均呈现为光亮带，细晶部位由于晶界作用散射强呈现为暗光带，其中附图4的光亮带面积占据整个截面的面积比例不超过10％。采用本发明制备获得的铝合金阀体零件400倍12级细晶金相照片如图7所示，采用T工艺制备获得的铝合金阀体零件100倍4级粗晶金相照片如图8所示。铝合金阀体零件金相照片晶粒度评级参照《GB/T 3246.2-2012变形铝及铝合金制品组织检验方法第2部分：低倍组织检验方法》的标准。
表2
| 工艺类别 | 抗拉强度 | 屈服强度 | 伸长率 |
| T工艺 | 312MPa | 292Mpa | 13.5％ |
| 本发明 | 367.1MPa | 326.8Mpa | 15％ |
实施例2、
其化学成分和制造工艺流程和实施例1相同，铝合金坯料锻造成轮盘零件，采用本发明制备获得的铝合金轮盘零件按照《GB/T 16865-2013变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样及方法》标准测试其性能，与T工艺的对比结果如表3所示。采用固溶锻造工艺制备获得的零件最大截面按照《GB/T 3246.1-2012变形铝及铝合金制品组织检验方法第1部分：显微组织检验方法》标准要求腐蚀后的宏观表面如附图6所示，采用T工艺制备获得的铝合金阀体零件最大截面腐蚀后的宏观表面如附图5所示。附图6和附图5的区别在于表面光亮带的面积不同，粗晶部位由于散射弱均呈现为光亮带，细晶部位由于晶界作用散射强呈现为暗光带，其中附图6的光亮带面积占据整个截面的面积比例不超过10％。采用本发明制备获得的铝合金轮盘零件400倍12级细晶金相照片如图9所示，采用T 工艺制备获得的铝合金轮盘零件100倍4级粗晶金相照片如图10所示。铝合金轮盘零件金相照片晶粒度评级参照《GB/T 3246.2-2012变形铝及铝合金制品组织检验方法第2部分：低倍组织检验方法》的标准。
表3
| 工艺类别 | 抗拉强度 | 屈服强度 | 伸长率 |
| T工艺 | 324Mpa | 271Mpa | 11.5％ |
| 本发明 | 336.8Mpa | 306.7 | 14.1％ |
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中的本发明的实施例只作为举例而不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离原理下，本发明的实施方法可以有任何形式或修改。
Claims (8)
1.一种铝合金零件固溶锻造工艺，其特征在于：
制造工艺如下：
(1)下料
取得铝合金零件坯料；
(2)固溶加热
采用铝合金固溶炉将上述坯料进行加热，加热后获得包含固溶组织的坯料；
(3)固溶锻造
将步骤(2)中获得的坯料快速放入安装在机械压力机上采用锻造模具进行固溶锻造成形，锻造成形后放入水中直接快速冷却后取出；
(4)时效处理
将步骤(3)中获得的坯料进行时效处理，时效温度为170-190℃，时效时间为4-8h；
(5)锻后加工
将步骤(4)处理后的坯料进行锻后加工获得最终产品。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金零件固溶锻造工艺，其特征在于：所述铝合金零件坯料
其使用的化学物质材料为：Si、Fe、Cu、Mn、Cr、Ti、Ni、Mg、Zn，其质量分数为：
硅：Si，0.9％-1.3％
铁：Fe，≤0.35％铜：Cu，≤0.10
锰：Mn，0.4％-0.8％
铬：Cr，≤0.25
钛：Ti，≤0.1
镍：Ni，≤0.05
镁:Mg 0.6％-1.0％
锌：Zn，≤0.2。
3.根据权利要求2所述的一种铝合金零件固溶锻造工艺，其特征在于：所述步骤(2)中坯料在铝合金固溶炉中加热的温度为530℃-560℃。
4.根据权利要求3所述的一种铝合金零件固溶锻造工艺，其特征在于：所述步骤(3)中的锻造模具为模锻机或螺旋压力机。
5.根据权利要求4所述的一种铝合金零件固溶锻造工艺，其特征在于：所述坯料在所述锻造模具内进行锻造时温度为200℃-300℃，时长小于20s。
6.根据权利要求5所述的一种铝合金零件固溶锻造工艺，其特征在于：所述步骤(3)中锻造结束后的坯料放入小于50℃的水中进行冷却，冷却时长小于3h。
7.根据权利要求6所述的一种铝合金零件固溶锻造工艺，其特征在于：所述坯料为铝合金材料为型号6082号。
8.根据权利要求7所述的一种铝合金零件固溶锻造工艺，其特征在于：所述铝合金坯料锻造成阀体零件或轮盘零件。
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