CN115608897A - 一种铝合金异形截面环锻件精密成形方法及模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝合金异形截面环锻件精密成形方法及模具，所述精密成形方法包括以下步骤：S1：制坯：将铝合金金属锭制成空心圆柱形坯料；S2：预成形：对空心圆柱坯料进行矩形马扩，切削加工后得到异形预制坯；S3：终成形：将预制坯进行模内马扩，获得异形截面环锻件；S4：热处理：对异形截面环锻件依次进行模内固溶淬火、冷变形和时效处理。本发明相对于传统矩形环件制造方法，材料利用率高，后续机加工金属切削量小，生产周期短，预制坯在环形外模具及异形芯轴构成的型腔内均匀、顺畅流动并填满型腔，获得高精度异形截面环锻件；同时，按本发明方法制备的异形截面环锻件具有组织细小、均匀，三向性能优异且各向异性小的优点。

Description

一种铝合金异形截面环锻件精密成形方法及模具

技术领域

本发明涉及异形截面环件成形制造方法，尤其涉及一种铝合金异形截面环锻件精密成形方法及模具。

背景技术

推进剂贮箱是航天运载火箭的重要部件，不仅携带燃料，而且传递推力，是火箭的主承力结构。目前，运载火箭推进剂贮箱主结构一般采用轻质、高强铝合金材料制造，各零部件加工成形后通过焊接或其他工艺装配连接。火箭贮箱过渡环是推进剂贮箱的关键传力结构，连接着贮箱箱底、箱筒段以及前后短壳，在工作条件下承受轴压、弯矩、内压等复杂载荷，其综合力学性能对推进剂贮箱的承载能力和可靠性有直接影响。典型的过渡环截面为Y形，材料为2219铝合金。

现役的Y形过渡环由矩形截面环锻件机加工而成：2219铝合金铸锭经锻造开坯、滚圆、镦饼、冲孔后进行马架扩孔，不断扩大环件的直径；平整端面后将环件环轧到目标尺寸；热处理后将轧制的矩形截面环件机加工成得到最终零件。这种成形工艺方法材料利用率低，后续机加工金属切削量大，加工周期长，且金属流线被严重破坏。此外，材料利用率低使得所需铸锭体积更大，大铸锭内网状粗大结晶相偏析、富集现象更加严重，易遗传到最终环件，进一步影响了环件的组织和力学性能。

异形截面环件整体精确成形替代传统矩形截面环件，可大幅度提升材料利用率，缩短加工周期，获得有利的流线组织，是火箭贮箱过渡环高性能制造的发展趋势。然而，目前复杂异形截面环件精确成形技术尚不成熟，采用常规环轧工艺成形时极易出现轧制失稳，环件的尺寸精度和组织性能难以保证，亟需突破异形过渡环高性能精确成形制造方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝合金异形过渡环锻件制造方法及模具，用于制造出尺寸精度及力学性能合格的异形截面环件，解决现有工艺技术中异形环成形过程的失稳，尺寸精度低、截面填充差的技术问题。

为解决上述技术问题，第一方面，本发明提出了一种铝合金异形截面环锻件精密成形方法，包括以下步骤：

S1：制坯：将铝合金金属锭加热至预设温度K1，对铝合金金属锭进行多向锻造得到实心圆柱形坯料，在实心圆柱形坯料中心开孔得到空心圆柱形坯料；

S2：预成形：通过普通马架工艺对空心圆柱形坯料进行扩孔，得到矩形截面环坯，对矩形截面环坯内圈上部进行切削加工，得到异形预制坯；

S3：终成形：将异形预制坯安装于环形外模具和异形芯轴形成的型腔内，然后将异形预制坯、环形外模具和异形芯轴加热至预设温度K2，在模具型腔内马扩得到异形截面环锻件；

S4：热处理：在不高于预设温度K3下对未脱模的异形截面环锻件依次进行固溶淬火处理、模内冷变形和时效处理，处理完成后将异形截面环锻件脱模。

作为本发明的方法的进一步改进：

所述步骤S1具体为：

S11：将铝合金金属锭清除下料毛刺，并在铸锭表面均匀涂覆脱模剂；

S12：将铝合金金属锭加热至预设温度K1，并保温不低于预设时间T1；

S13：对铝合金金属锭进行多向锻造，随后滚圆并沿轴向镦粗，得到实心圆柱形坯料；

S14：在实心圆柱形坯料中心开孔得到空心圆柱形坯料。

所述步骤S2具体为：

S21：对空心圆柱形坯料进行固溶处理；

S22：通过锻压机对固溶处理后的空心圆柱形坯料进行扩孔，得到矩形截面环坯；

S23：对矩形截面环坯进行固溶处理；

S24：通过矩形截面环坯内圈上部进行切削加工，得到异形预制坯。

所述步骤S3具体为：

S31：在异形预制坯的外表面及环形外模具内壁均匀涂覆脱模剂，在异形芯轴与支架底座接触区域涂覆耐高温润滑脂；

S32：然后将异形预制坯安装于环形外模具和异形芯轴形成的型腔内，通过环形外模具抑制异形预制坯外径长大，异形芯轴控制环件内轮廓；

S33：将异形预制坯、环形外模具的环形外模具和异形芯轴一起加热至预设温度K2，并保温不低于预设时间T2；

S34：冷态下异形预制坯与环形外模具为间隙配合，由于铝合金和热作模具钢之间热膨胀系数的差异，二者之间的配合关系在加热过程逐渐转化为过盈配合，使异形预制坯马扩成形时不发生松动；马扩成形时，压机下压环形外模具，通过不断转动异形芯轴，使坯料逐渐填满型腔，实现异形件精确成形。

所述步骤S4具体为：

S41：将异形截面环锻件、环形外模具和异形芯轴一起加热至预设温度K4；

S42：将加热的异形截面环锻件在冷却介质中淬火，淬火时间为T3；

S43：淬火后立即对异形截面环锻件进行模内冷变形；

S44：冷变形后对异形截面环锻件进行时效处理；

S45：将异形截面环锻件脱模。

所述预设温度K1具体为450℃～510℃，预设温度K2具体为250-300℃；预设温度K3具体为538℃。

所述步骤S21中的固溶处理和所述步骤S23中的固溶处理相同，具体为：将空心圆柱形坯料或矩形截面环坯加热至预设温度K5，并保温预设时间T4，然后随炉冷却至室温。

第二方面，本发明实施例还提供了一种铝合金异形截面环锻件精密成形模具，所述精密成形模具应用于第一方面所述的成形方法。

进一步地，所述终成形模具包括支架底座、异形芯轴和环形外模具，异形预制坯安装在环形外模具内；异形芯轴穿过所述异形预制坯和环形外模具，与所述异形预制坯内轮廓完全吻合后安装，所述异形芯轴两端放置于所述支架底座的两端支架上。

进一步地，所述环形外模具截面轮廓为L形，所述异形预制坯定位于下端部台阶处。

本发明具有以下有益效果：本发明的一种铝合金异形截面环锻件精密成形方法及模具，相对于传统过渡环制造方法材料利用率高，后续机加工金属切削量小，可大幅缩短环件产品的生产周期，同时，本发明的制造方法中成形设备仅有锻压机，设备投资小，可一定程度降低生产成本；将异形预制坯、环形外模具的环形外模具和异形芯轴一起加热，由于铝合金和热作模具钢之间热膨胀系数的差异，使异形预制坯在环形外模具及异形芯轴构成的型腔内均匀、流畅地流动，形成良好的截面填充。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的铝合金异形截面环锻件制造方法的工艺流程图；

图2是本发明优选实施例的异形预制坯截面图；

图3是本发明优选实施例的异形芯轴和环形外模具形成的终成形封闭型腔的轮廓图；

图4是本发明优选实施例的Y形截面环锻件图；

图5是本发明优选实施例的终成形前的模具装配图；

图6是本发明优选实施例的终成形后的模具装配图；

图7是本发明优选实施例的环形外模具的结构示意图；

图8是本发明优选实施例的异形截面环锻件的力学性能取样与测试结果；

图9是本发明优选实施例的异形截面环锻件的芯部组织。

图中各标号表示：

1、支架底座；2、异形芯轴；3、异形预制坯；4、环形外模具；5、异形截面环锻件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。

实施例1，铝合金异形截面环锻件精密成形方法。

本实施例中的铝合金为2219铝合金，其主要化学元素含量(质量分数)为：含Cu5.8％～6.8％、含Mn0.2％～0.4％、含Fe0.3％、含Si0.2％、含Zn0.1％、含Mg0.02％、含Zr0.1％～0.25％、含Ti0.02％～0.1％、含V0.05％～0.15％，其他不可避免的杂质约0.15％，其余为Al。

如图1所示，本实施例的铝合金异形截面环锻件制造方法，包括以下步骤：

S1：制坯：将铝合金金属锭加热至预设温度K1，对铝合金金属锭进行锻造得到实心圆柱形坯料，在实心圆柱形坯料中心开孔得到空心圆柱形坯料；

具体地，步骤S1具体包括以下步骤：

S11：将铝合金金属锭清除下料毛刺，并在铸锭表面均匀涂覆脱模剂；

本实施例中的坯料取自2219铝合金铸锭棒材，使用锯床切取尺寸为135mm×135mm×260mm的铝合金金属棒作为铸锭，将铝合金金属锭的下料毛刺清除，并在铸锭表面均匀涂覆脱模剂，本实施例中所有的尺寸都是为了方便说明进行的示例，并不能理解为对本发明的限制。

S12：将铝合金金属锭加热至预设温度K1，并保温不低于预设时间T1；

预设温度K1为450℃～510℃，T1为2小时，本实施例中具体为510℃，加热过程为了保证加热的均匀性，坯料放置位置距离炉壁约100mm，距离炉门约250～300mm，将铸锭加热至510℃后保存2h。

S13：对铝合金金属锭进行多向锻造，随后滚圆并沿轴向镦粗，得到实心圆柱形坯料；

制坯过程锻压机平砧下压速度为6～10mm/s，本实施例中具体为6mm/s，首先对铝合金铸锭进行2轮多向锻造(六镦六拔)，单次镦粗变形量为60％，随后滚圆并沿轴向镦粗，最终得到高度约为67mm、直径约为300mm的圆饼形状的实心圆柱形坯，在锻造过程中，为了维持坯料较高的变形温度，坯料与模具均回炉保温一次，加热温度510℃，保温时间不低于2h。

S14：在实心圆柱形坯料中心开孔得到空心圆柱形坯料；

实心圆柱形坯冷却至室温后，以实心圆饼状坯料中心为圆心切孔以实心圆饼状坯料中心为圆心，加工

的圆孔，得到空心圆柱形坯料。

在本实施例中，锻造开坯实验中，操作人员使用机械手或夹持工具辅助固定坯料在锻压机平砧上的位置，避免出现变形失稳、扭曲变形。

S2：预成形：通过普通马架工艺对空心圆柱形坯料进行扩孔，得到矩形截面环坯，对矩形截面环坯内圈上部进行切削加工，得到异形预制坯3；

具体地，步骤S2具体包括以下步骤：

S21：对空心圆柱形坯料进行固溶处理；

S22：通过锻压机对固溶处理后的空心圆柱形坯料进行扩孔，得到矩形截面环坯；

S23：对矩形截面环坯进行固溶处理；

S24：通过矩形截面环坯内圈上部进行切削加工，得到异形预制坯3；

其中，步骤S21中的固溶处理和步骤S23中的固溶处理相同，具体为：将空心圆柱形坯料或矩形截面环坯加热至预设温度K5，并保温预设时间T4，然后随炉冷却至室温。

本实施中，预设温度K5具体为535℃，T4具体为4小时，将固溶处理后的空心圆柱形坯料置于加热炉中加热并保温，开锻前将支架底座1吊装至锻压机平砧预定区域，设置锻压机参数，预成形开锻温度为360℃，锻压机上平砧压下速度为6mm/s，总压下量43mm，总变形量44％，分3个道次压下，各道次压下量依次为15mm、15mm、13mm，前2个道次每次压下后芯轴转动40°，第3道次芯轴转角减小为30°，得到矩形截面环坯的尺寸为：外径320mm，内径210mm，轴向高度75mm。

将扩孔后得到的矩形截面环坯进行高温固溶处理(535℃×4h)，以消减环坯内部的残余应力，进一步溶解预成形过程中被破碎、细化的残余结晶相，对固溶处理后冷却至室温的矩形截面环坯的进行内圈上部进行切削加工，得到异形预制坯，异形预制坯截面如附图2所示。

S3：终成形：将异形预制坯3安装于环形外模具4和异形芯轴2形成的型腔内，型腔的截面如图3所示，然后将异形预制坯3、环形外模具4和异形芯轴2加热至预设温度K2，通过模内马架扩孔得到异形截面环锻件5；

具体地，步骤S3具体包括以下步骤：

S31：在异形预制坯3的外表面及环形外模具内壁均匀涂覆脱模剂，在异形芯轴2与支架底座1接触区域涂覆耐高温润滑脂；

脱模剂可以便于终成形完成后异形截面环锻件5的脱模，改善金属在型腔中的流动，减少环件的表面缺陷，耐高温润滑脂以减小异形芯轴2转动的阻力。

S32：然后将异形预制坯3安装于环形外模具4和异形芯轴2形成的型腔内，通过环形外模具4抑制异形预制坯3外径长大，异形芯轴2控制环件内轮廓；

如图5所示，异形预制坯3安装于环形外模具4和异形芯轴2形成的封闭型腔内，使用耐高温笔在环形外模具4上表面间隔特定角度作标记线，方便实验人员操作异形芯轴2转动特定角度。

终成形模具装配过程：首先将支架底座1吊装至锻压机下平砧指定位置，随后打开加热炉炉门，将已装配完成的异形芯轴2、异形预制坯3与环形外模具4吊装至底座上，最后安装限位块，完成锻前工模具装配。

S33：将异形预制坯3、环形外模具的环形外模具4和异形芯轴2一起加热至预设温度K2，并保温不低于预设时间T2；

本实施中，预设温度K2具体为250-300℃，T4具体为2小时，将芯轴、预制坯、环形外模具装配完成后一同放入台车炉中，以250-300℃的温度加热2小时，各部件表面均到温后保温2h。

S34：冷态下异形预制坯3与环形外模具4为间隙配合，由于铝合金和热作模具钢之间热膨胀系数的差异，二者之间的配合关系在加热过程逐渐转化为过盈配合，单边过盈量约为0.5mm，防止变形时发生滑动。装配好后压机下压环形外模具4，每压完一次后压机上行、转动异形芯棒、带动外模具至圆弧另一位置，通过重复下压、转动实现使异形预制坯3填满型腔，得到异形截面环锻件5，异形截面环锻件5的截面如图3所示；

根据终成形总压下量，合理设计每道次压下量，各道次压下量均匀分布应，最后一道次芯轴转动角度应与前面道次有差异，以实现错砧锻造，以提高异形环件的变形均匀性，为保证终成形过程坯料的温度，总道次数≤3，终成形坯料的变形速率不宜过大，锻压机上平砧压下速度约为0.5～1mm/s，终成形结束后的模具如图6所示。

具体地，本实施例中，终成形总压下量为14mm，分3个道次压下，前2个道次压下量为5mm，每次压下后将芯轴转动20°；第3道次压下量为4mm，每次压下后的芯轴转角减小为15°，锻压机上平砧压下速度为0.5mm/s。

S4：热处理：在不高于预设温度K3下对未脱模的异形截面环锻件5依次进行固溶淬火处理、模内冷变形和时效处理，处理完成后将异形截面环锻件5脱模。

具体地，步骤S4具体为：

S41：将异形截面环锻件5、环形外模具4和异形芯轴2一起加热至预设温度K4；

本实施例中，预设温度K3具体为538℃，预设温度K4具体为535℃，终成形后，异形环暂不脱模，在环形外模具4内进行固溶淬火处理，固溶温度为535℃×4h，为了避免产生过烧，需确保加热过程中异形环件温度不高于538℃。

S42：将加热的异形截面环锻件5在冷却介质中淬火，淬火时间为T3；

为了防止在转移过程中出现残余结晶相的析出，降低异形截面环锻件5的力学性能，淬火转移时间应尽量缩短，具体约为60s，环件的淬火冷却速度越快，非平衡析出越少，有利于提高后续时效强化的效果。

具体地，本实施例中淬火的冷却介质为水，环件浸水后在水中往复升降，浸泡时间5min-10min，采用专用的淬火设备，使用带孔的淬火模具，可进一步提高异形截面环锻件5的力学性能。

S43：淬火后立即对异形截面环锻件5进行冷变形；

淬火后立即对异形截面环锻件5进行冷变形，以防止发生自然时效，冷变形方向为径向，环件在模具内冷变形，与马扩成形时方式一样，冷变形量3～5％。

S44：冷变形后对异形截面环锻件5进行时效处理；

冷变形后暂不脱模，在模内进行时效处理，异形截面环锻件5时效强化温度为155℃×30h，对2219铝合金来说，低温长时间时效强化有助于改善材料的延伸率，采用模内淬火与时效处理可以利用环形外模具对异形截面环锻件5的刚性约束作用，获得尺寸精度和圆度更好的环件产品，时效强化结束后打开炉门，将异形环锻件及环形外模具吊装至成品区。

S45：将异形截面环锻件5脱模；

在成品区，环形外模具和异形环锻件逐渐冷却至室温，得到如图4所示的Y形截面环锻件，由于铝合金线膨胀系数较热作模具钢更大，在冷却过程中异形截面环锻件5外圆周与环形外模具4内圆周之间逐渐出现脱模间隙，二者单边脱模间隙达0.5mm，操作人工沿异形截面环锻件5轴向轻轻敲击即可顺利脱模。

本实施例的异形环锻件成形方法相对于传统过渡环制造方法材料利用率高，后续机加工金属切削量小，可大幅缩短环件产品的生产周期，此外，本实施例的制造方法的成形设备仅有锻压机，设备投资小，可一定程度降低生产成本；环形外模具与异形芯轴一同随炉加热，在异形环件终成形过程中可以有效抑制坯料的温度降低，确保坯料成形温度尽可能处于理想区间内，有利于获得最佳的组织与力学性能；本实施例采用的是马架扩孔的成形方式，并不会产生轧制时高速旋转带来的失稳；本实施例引入了精密模锻成形的思想，终成形采用优化后的异形预制坯，坯料在环形外模具及异形芯轴构成的型腔内均匀、流畅地流动，形成良好的截面填充；在上述型腔两端设计了飞边仓，可以容纳多余的少量金属，避免产生过大的压力破坏模具；本实施例的异形环锻件(铝合金)相较于环形外模具(热作模具钢)线膨胀系数更大，冷却至室温后异形截面环锻件5体积收缩更大，且设置了脱模斜度，便于后续顺利脱模。

同时，本发明异形环件成形制造采用了高温制坯、中间高温固溶、中温马扩、最终高温固溶、模内冷变形及时效等工艺，通过高温制坯与中间高温固溶充分溶解粗大相，通过中温马扩与组中固溶实现产品晶粒细化、等轴化，粗大第二相进一步破碎、溶解，获得组织细小、均匀，三向性能优异且各向异性小的异形环锻件，其中，异形截面环锻件5的芯部组织如图8和图9所示，异形截面环锻件5的三向性能如下表所示：

实施例2，一种铝合金异形截面环锻件制造模具。

本实施例的铝合金异形截面环锻件制造模具，制造模具应用于实施例1的铝合金异形截面环锻件制造方法，包括用于预成形的预成形模具和用于终成形的终成形模具。

在本实施例中，预成形模具主要包括芯轴、芯轴把手、底座。

终成形模具包括支架底座1、异形芯轴2、环形外模具4、旋转把手、限位块、垫圈和圆柱销，异形预制坯3安装在环形外模具4内；异形芯轴2穿过异形预制坯3和环形外模具4，与异形预制坯3内轮廓完全吻合后安装，异形芯轴2两端放置于支架底座1的两端支架上；旋转把手与异形芯轴2螺纹连接；圆柱销安装在支架底座的销孔内，垫圈及限位块通过圆柱销定位，安装在支架底座1上。

在本实施例的铝合金异形截面环锻件制造模具中，如图7所示，环形外模具4截面轮廓为L形，异形预制坯3定位于下端部台阶处，内圆周面需加工拔模斜度1°～3°，以便于后续脱模；采用热作模具钢5CrNiMo制造加工，热处理后参考硬度范围41～43HRC，异形芯轴2为整体式轴类零件，其用于成形的部分外轮廓与最终异形截面环锻件5的内轮廓一致，异形芯轴2与环形外模具4共同形成封闭型腔，封闭型腔轮廓与最终异形截面环锻件5截面一致。

由于异形预制坯3在受压发生塑性变形时，异形芯轴2和环形外模具4会受到反力，通过限位结构可以避免成形过程中出现环形外模具4与异形芯轴2错位现象，导致金属流动异常。异形芯轴2用于成形的部分外轮廓两端部限位结构与环形外模具4内圆周组合形成飞边仓，在成形末期增大型腔压力，辅助异形截面填充，垫圈为一系列内径相同但厚度不同的钢圈，选择不同规格的垫圈即可精准控制进给量极限值。

本实施例的铝合金异形截面环锻件制造模具，制造模具应用于实施例1的铝合金异形截面环锻件制造方法，可以制造出尺寸精度及力学性能合格的异形截面环件，异形环成形过程的稳定，尺寸精度高同时截面填充好。

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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种铝合金异形截面环锻件精密成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：制坯：将铝合金金属锭加热至预设温度K1，对铝合金金属锭进行锻造得到实心圆柱形坯料，在实心圆柱形坯料中心开孔得到空心圆柱形坯料；

S2：预成形：通过普通马架工艺对空心圆柱形坯料进行扩孔，得到矩形截面环坯，对矩形截面环坯内圈上部进行切削加工，得到异形预制坯(3)；

S3：终成形：将异形预制坯(3)安装于环形外模具(4)和异形芯轴(2)形成的型腔内，然后将异形预制坯(3)、环形外模具(4)和异形芯轴(2)加热至预设温度K2，通过马架扩孔得到异形截面环锻件(5)；

S4：热处理：在不高于预设温度K3下对未脱模的异形截面环锻件(5)依次进行固溶淬火处理、冷变形和时效处理，处理完成后将异形截面环锻件(5)脱模。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金异形截面环锻件精密成形方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

S11：将铝合金金属锭清除下料毛刺，并在铸锭表面均匀涂覆脱模剂；

S12：将铝合金金属锭加热至预设温度K1，并保温不低于预设时间T1；

S13：对铝合金金属锭进行多向锻造，随后滚圆并沿轴向镦粗，得到实心圆柱形坯料；

S14：在实心圆柱形坯料中心开孔得到空心圆柱形坯料。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金异形截面环锻件精密成形方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

S21：对空心圆柱形坯料进行固溶处理；

S22：通过锻压机对固溶处理后的空心圆柱形坯料进行扩孔，得到矩形截面环坯；

S23：对矩形截面环坯进行固溶处理；

S24：通过矩形截面环坯内圈上部进行切削加工，得到异形预制坯(3)。

4.根据权利要求1所述的一种铝合金异形截面环锻件精密成形方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：

S31：在异形预制坯(3)的外表面及环形外模具内壁均匀涂覆脱模剂，在异形芯轴(2)与支架底座(1)接触区域涂覆耐高温润滑脂；

S32：然后将异形预制坯(3)安装于环形外模具(4)和异形芯轴(2)形成的型腔内，通过环形外模具(4)抑制异形预制坯(3)外径长大，异形芯轴(2)控制环件内轮廓；

S33：将异形预制坯(3)、环形外模具的环形外模具(4)和异形芯轴(2)一起加热至预设温度K2，并保温不低于预设时间T2；

S34：冷态下异形预制坯(3)与环形外模具(4)为间隙配合，由于铝合金和热作模具钢之间热膨胀系数的差异，二者之间的配合关系在加热过程逐渐转化为过盈配合，使异形预制坯(3)马扩成形时不发生松动；马扩成形时，压机下压环形外模具(4)，通过不断转动异形芯轴(2)，使坯料逐渐填满型腔，实现异形件精确成形。

5.根据权利要求1所述的一种铝合金异形截面环锻件精密成形方法其特征在于，所述步骤S4具体为：

S41：将异形截面环锻件(5)、环形外模具(4)和异形芯轴(2)一起加热至预设温度K4；

S42：将加热的异形截面环锻件(5)在冷却介质中淬火，淬火时间为T3；

S43：淬火后立即对异形截面环锻件(5)在模内进行冷变形；

S44：冷变形后对异形截面环锻件(5)进行时效处理；

S45：将异形截面环锻件(5)脱模。

6.根据权利要求1所述的一种铝合金异形截面环锻件精密成形方法，其特征在于，所述预设温度K1具体为450℃～510℃，预设温度K2具体为250-300℃；预设温度K3具体为538℃。

7.根据权利要求3所述的一种铝合金异形截面环锻件精密成形方法，其特征在于，所述步骤S21中的固溶处理和所述步骤S23中的固溶处理相同，具体为：将空心圆柱形坯料或矩形截面环坯加热至预设温度K5，并保温预设时间T4，然后随炉冷却至室温。

8.一种铝合金异形截面环锻件精密成形模具，其特征在于，所述精密成形模具应用于权利要求1至7任一项所述的成形方法。

9.根据权利要求8所述的一种铝合金异形截面环锻件精密成形模具，其特征在于，包括支架底座(1)、异形芯轴(2)和环形外模具(4)，异形预制坯(3)安装在环形外模具(4)内；异形芯轴(2)穿过所述异形预制坯(3)和环形外模具(4)，与所述异形预制坯(3)内轮廓完全吻合后安装，所述异形芯轴(2)两端放置于所述支架底座(1)的两端支架上。

10.根据权利要求9所述的一种铝合金异形截面环锻件制造模具，其特征在于，所述环形外模具(4)截面轮廓为L形，所述异形预制坯(3)定位于下端部台阶处。

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