CN115351222A - 一种大型铝合金厚壁方环锻件的整锻成形方法 - Google Patents

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宋玉冰
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张素芳
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李子敬
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Abstract

本发明介绍了一种大型铝合金厚壁方环锻件的整锻成形方法，将铝合金铸锭放置于加热炉中随炉升温后保温；将镦粗后的铝合金铸锭沿长度方向重新拔长、滚圆后下料；将坯料镦粗，并采用冲子进行冲孔，然后转移至轧环机进行扩孔，将矩形芯轴放入步骤三中扩孔后的圆环坯料内部，并通过凹型砧下压规方，实现方环锻件的最终成形。本发明操作简单，通过镦粗、拔长及扩孔过程，锻件在纵向、横向和高向都得到充分压实，锻件组织性能好，且锻件余量小，经济效益显著。

Description

一种大型铝合金厚壁方环锻件的整锻成形方法
技术领域
本发明涉及热加工中的锻件制造技术领域，特别涉及一种大型铝合金厚壁方环锻件的整锻成形方法。
背景技术
铝合金因比强度高等优势在轻量化设计中占据着举足轻重的地位，伴随着低碳经济的到来，大型铝合金方环形零件在结构设计中也越来越常用；但B>100mm的大型厚壁方环锻件由于尺寸大、形状特殊，锻造过程中难以通过扩孔成形，制坯难度极大；在自由锻造成形时内部方孔难以锻出，通常锻制为实心，后续通过机加工成形，原材料浪费极大；这直接导致方环锻件成本极高，反过来限制了类似轻量化结构锻件的推广应用；为此，在设计上不得已采用将四根方条锻件进行拼焊的结构来实现，而此种拼焊结构受焊缝性能影响，整体强度较整锻的方环锻件大大降低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种大型铝合金厚壁方环锻件的整锻成形方法，能够解决方环形锻件难以整锻成形的技术难题。
本发明所采用的技术方案是：
一种大型铝合金厚壁方环锻件的整锻成形方法，具体步骤为：
步骤一：将长方体的铝合金铸锭放置于加热炉中随炉升温至300℃后，以≤80℃/H的速度升温至440～460℃进行保温，保温时间按1.8～2.2min/mm计算；
步骤二：将铝合金铸锭运送至压机下方，沿长度方向向下镦粗50％～70％，之后将镦粗后的铝合金铸锭沿原长度方向重新拔长、滚圆后下料，下料重量G0为锻件重量G的1.1～1.3倍，下料后的坯料高度H与直径D的比值H/D＝1.8～2.2；重新拔长过程优选采用宽砧进行，每道次压下量控制在16～22％，以便于铸锭心部组织的充分压实；
步骤三：将坯料重新加热后运至压机下方镦粗，并采用冲子进行冲孔，然后转移至轧环机进行扩孔，扩孔后形成的圆环坯料壁厚B0与工艺要求的最终方环锻件壁厚B的比值B0/B＝1.2～1.5；
步骤四：将矩形芯轴放入步骤三中扩孔后的圆环坯料内部，并通过凹型砧下压规方，将坯料按照0°-180°-90°-180°的顺序翻转规方至工艺尺寸，实现方环锻件的最终成形。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
本发明相比传统拼焊方案的方环结构，采用整锻方式，大大提高方环整体强度；相比将锻件锻制为实心后加工方案，本发明将内孔锻出可节约原材料30％～80％，大大降低了生产成本，具有明显的经济效益和实用价值；本发明操作简单，通过镦粗、拔长及扩孔过程，锻件在纵向、横向和高向都得到充分压实，锻件组织性能好，且锻件余量小，经济效益显著。
附图说明
图1是本发明步骤四中规方的示意图。
图2是本发明最终成形的方环锻件的示意图。
图中：1-凹型砧，2-圆环坯料，3-芯轴。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步解释说明，不能以此限定本发明的保护范围，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
结合附图1-2所示的一种大型铝合金厚壁方环锻件的整锻成形方法，以方环锻件要求工艺尺寸外部边长1500mm，内孔边长1200mm，高度250mm，材质为5系铝合金，密度ρ为2.68×10-6Kg/mm3，方环锻件壁厚150mm，重量540Kg为例，具体步骤为：
步骤一：将尺寸为2910×1250×600mm，材质为5A06的铝合金铸锭放置于电加热炉中随炉升温至300℃后，以≤80℃/H的速度升温至440～460℃进行保温，保温时间20H；
步骤二：将铝合金铸锭运送至压机下方，沿长度方向向下镦粗至1180mm，之后将镦粗后的铝合金铸锭沿原长度方向重新拔长、滚圆至φ550mm后下料，下料重量为640Kg/件，坯料尺寸为：φ550×1010mm；拔长过程采用1200mm宽砧进行，每道次压下量控制在20％，以便于铸锭心部组织的充分压实；
步骤三：将坯料重新加热后运至压机下方，镦粗至φ1010×300mm，并采用φ300mm冲子进行冲孔，然后转移至轧环机扩孔至：φ1600/φ1230×250mm；扩孔后圆环坯料壁厚为185mm，与最终方环壁厚150mm的比值为1.23；
步骤四：如附图2所示，将矩形芯轴穿入步骤三中的圆环坯料中，并通过凹型砧的压下进行规方；将坯料按照0°-180°-90°-180°的方式翻转，借助芯轴实现方环锻件的最终成形，如附图1所示。
步骤五：将锻件放入炉温为300℃的电炉中保温3H后出炉空冷至室温；
步骤六：对粗加工后的产品进行超声波探伤，满足GJB1580A-2004中AA级别要求；
步骤七：对锻件取三向机械性能试样进行检测，结果见下表：
Figure BDA0003799930190000041
检测结果分析：从表中数据可以看出，本实施例中生产出的锻件三向性能指标优良，均符合GJB2351标准，且各向性能差异很小；综合探伤结果，证明本实施例不仅实现了方环锻件的整锻成形，还有效保证了锻件的内部质量，并可获得优良的三向机械性能。
本发明同样适用于类似形状的其它有色及黑色金属材料锻件的整锻成形。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的发明目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (1)

1.一种大型铝合金厚壁方环锻件的整锻成形方法，其特征在于，具体步骤为：
步骤一：将长方体的铝合金铸锭放置于加热炉中随炉升温至300℃后，以≤80℃/H的速度升温至440～460℃进行保温，保温时间按1.8～2.2min/mm计算；
步骤二：将铝合金铸锭运送至压机下方，沿长度方向向下镦粗50％～70％，之后将镦粗后的铝合金铸锭沿原长度方向重新拔长、滚圆后下料，下料重量G0为锻件重量G的1.1～1.3倍，下料后的坯料高度H与直径D的比值H/D＝1.8～2.2；重新拔长过程优选采用宽砧进行，每道次压下量控制在16～22％，以便于铸锭心部组织的充分压实；
步骤三：将坯料重新加热后运至压机下方镦粗，并采用冲子进行冲孔，然后转移至轧环机进行扩孔，扩孔后形成的圆环坯料壁厚B0与工艺要求的最终方环锻件壁厚B的比值B0/B＝1.2～1.5；
步骤四：将矩形芯轴放入步骤三中扩孔后的圆环坯料内部，并通过凹型砧下压规方，将坯料按照0°-180°-90°-180°的顺序翻转规方至工艺尺寸，实现方环锻件的最终成形。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116967724A (zh) * 2023-09-25 2023-10-31 陕西长羽航空装备股份有限公司 一种航空飞机零部件制造用大直径高筒薄壁锻件成形方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116967724A (zh) * 2023-09-25 2023-10-31 陕西长羽航空装备股份有限公司 一种航空飞机零部件制造用大直径高筒薄壁锻件成形方法
CN116967724B (zh) * 2023-09-25 2023-12-05 陕西长羽航空装备股份有限公司 一种航空飞机零部件制造用大直径高筒薄壁锻件成形方法

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