CN116689679A - 航天用铝合金环锻件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种航天用铝合金环锻件的制造方法，包括下料、首次加热保温、墩拔锻造、第二次加热保温、拔长扩孔、第三次加热保温、碾环、外观和性能检验，八个步骤。通过合理设置各个火次的锻造温度和锻造时间，可以在保证足够少的锻造火次得到高强度的铝合金锻坯，从而降低铝合金锻坯的生产成本，并能够有效减少原材料和能源的浪费，节省生产工时，有效提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金锻造成形技术领域，尤其是一种航天用铝合金环锻件的制造方法。
背景技术
铝合金环锻件制造成本低廉，还具有导热性、导电性良好且抗腐蚀性能好的特点，因此广泛应用与航空航天领域。为了保证航空航天设备的可靠性和灵敏性，在保证铝合金环锻件质量足够轻的条件下，还需要提高铝合金环锻件的强度。
现有技术中，通过增加铝合金坯料的锻造火次来提高铝合金环锻件的机械性能，这种方法能够有效提高铝合金环锻件的机械强度。但是，增加火次会增加铝合金环锻件的生产成本；同时，经过较多火次锻造处理浪费能源和工时，生产效率不高。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种航天用铝合金环锻件的制造方法，通过三个火次对铝合金铸锭进行加热锻造，从而得到满足需求的铝合金锻坯，能够在保证铝合金锻坯机械性能的条件下有效减少锻造火次，降低铝合金锻坯的生产成本，减少原材料和能源的浪费，有效提高生产效率。
本发明所采用的技术方案如下：
一种航天用铝合金环锻件的制造方法，包括如下步骤：
S1.将铝合金铸锭下料；
S2.使用电炉对铝合金铸锭进行加热，保温加热温度设定为440℃-480℃范围内，保温加热时间设定为1400min-1450min；
S3.出炉后，使用压机对铝合金铸锭进行两墩一拔得到铝合金坯料，墩拔比为1.6-2.2；
S4.墩拔完成后，使用电炉对铝合金坯料再次进行加热，保温加热温度设定为440℃-480℃范围内，保温加热时间设定为830min-900min；
S5.第二次出炉后，使用压机对铝合金坯料进行拔长，拔长比为2.3-2.4，随后使用异形马棒对铝合金坯料进行扩孔；
S6.扩孔完成后，使用电炉对铝合金坯料进行第三次保温加热，保温加热温度设定为440℃-480℃范围内，保温加热时间设定为300min-350min；
S7.第三次加热完成后，使用碾环机对铝合金坯料进行碾环得到铝合金锻坯；
S8.对铝合金锻坯进行外观和性能检验。
作为上述技术方案的进一步改进：
步骤S1.中，下料的铝合金铸锭的化学成分需要符合GB3190-2008的规定。
所述铝合金铸锭锻造加工前，需使用车床对铝合金铸锭的棱边倒圆角，使铸锭的棱边圆滑过渡，圆角参数为R30mm。
使用电炉对铝合金铸锭进行加热时，需将铝合金铸锭放置到炉膛中间加热，并使用不锈钢垫块垫起；使用电炉对铝合金坯料进行加热时，需将铝合金坯料放置到炉膛中间加热，并使用不锈钢垫块垫起。
同时加热多个铝合金铸锭时，每个铝合金铸锭之间保持安全距离放置；同时加热多个铝合金坯料时，每个铝合金坯料之间保持安全距离放置。
需对锻造过程中使用的工装进行预热，预热温度为200℃-300℃，并需要在工装上涂抹润滑剂，润滑剂使用猪油和石墨混合剂。
锻造过程中，需要保证终锻温度大于等于350℃。
铝合金铸锭或铝合金坯料表面出现裂纹时应及时修伤。
步骤S3.中，镦粗过程中需匀速下压。
步骤S7.中，碾环过程中，需要间歇打水。
本发明的有益效果如下：
本发明合理，操作方便，通过合理设置各个火次的锻造温度和锻造时间，可以在保证足够少的锻造火次得到高强度的铝合金锻坯，从而降低铝合金锻坯的生产成本，并能够有效减少原材料和能源的浪费，节省生产工时，有效提高生产效率。
本发明还具有如下优点：
(1)本发明中通过使用异形马棒进行扩孔，能够得到异形孔环锻件，能够大幅提升提高材料的利用率和机械性能，并能够有效缩短加工周期，提高生产效率。
(2)本发明中通过合理设置火次和锻造温度，能够为铝合金铸锭提供充足的变形量，从而保证制得的铝合金锻坯的金相组织、机械性能满足需求。
(3)本发明通过合理控制锻造设备的镦粗速率和锻造过程中所使用工装的温度，从而降低坯料在锻造过程中产生裂纹、歪曲的风险。
(4)本发明中通过控制每个火次的终锻温度大于350℃，从而保证最终制得的铝合金环锻件的品质。
附图说明
图1为本发明中首次使用电炉加热保温的温度曲线。
图2为本发明中第二次使用电炉加热保温的温度曲线。
图3为本发明中第三次使用电炉加热保温的温度曲线。
图4为本发明中异形马棒的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
实施例一：
如图1-图4所示，本实施例的航天用铝合金环锻件的制造方法，包括如下步骤：
S1.将铝合金铸锭下料；
S2.使用电炉对铝合金铸锭进行加热，保温加热温度设定为440℃-480℃范围内，保温加热时间设定为1400min-1450min；
S3.出炉后，使用压机对铝合金铸锭进行两墩一拔得到铝合金坯料，墩拔比为1.6-2.2；
S4.墩拔完成后，使用电炉对铝合金坯料再次进行加热，保温加热温度设定为440℃-480℃范围内，保温加热时间设定为830min-900min；
S5.第二次出炉后，使用压机对铝合金坯料进行拔长，拔长比为2.3-2.4，随后使用异形马棒对铝合金坯料进行扩孔；
S6.扩孔完成后，使用电炉对铝合金坯料进行第三次保温加热，保温加热温度设定为440℃-480℃范围内，保温加热时间设定为300min-350min；
S7.第三次加热完成后，使用碾环机对铝合金坯料进行碾环得到铝合金锻坯；
S8.对铝合金锻坯进行外观和性能检验。
步骤S1.中，下料的铝合金铸锭的化学成分需要符合GB3190-2008的规定。
铝合金铸锭锻造加工前，需使用车床对铝合金铸锭的棱边倒圆角，使铸锭的棱边圆滑过渡，圆角参数为R30mm。
使用电炉对铝合金铸锭进行加热时，需将铝合金铸锭放置到炉膛中间加热，并使用不锈钢垫块垫起；使用电炉对铝合金坯料进行加热时，需将铝合金坯料放置到炉膛中间加热，并使用不锈钢垫块垫起。
同时加热多个铝合金铸锭时，每个铝合金铸锭之间保持安全距离放置；同时加热多个铝合金坯料时，每个铝合金坯料之间保持安全距离放置。
需对锻造过程中使用的工装进行预热，预热温度为200℃-300℃，并需要在工装上涂抹润滑剂，润滑剂使用猪油和石墨混合剂。
锻造过程中，需要保证终锻温度大于等于350℃。
铝合金铸锭或铝合金坯料表面出现裂纹时应及时修伤。
步骤S3.中，镦粗过程中需匀速下压。
步骤S7.中，碾环过程中，需要间歇打水。
本实施例提供一种航天用铝合金环锻件的制造方法，通过合理设置各个火次的锻造温度和锻造时间，可以在保证足够少的锻造火次得到高强度的铝合金锻坯，从而降低铝合金锻坯的生产成本，并能够有效减少原材料和能源的浪费，节省生产工时，有效提高生产效率。
实施例二：
本实施例使用实施例一提供的航天用铝合金环锻件的制造方法，并选择锻造温度、时间参数的下限值，锻造设备使用5000T油压机、9m碾环，加热设备使用电炉；
包括如下步骤：
S1.将铝合金铸锭下料；
S1.1.铝合金铸锭的化学成分需要符合GB3190-2008的规定；
S1.2.使用车床对铝合金铸锭的棱边倒圆角，使铸锭的棱边圆滑过渡，圆角参数为R30mm；
S2.使用电炉对铝合金铸锭进行加热，保温加热温度设定为440℃范围内，保温加热时间设定为1400min；
S2.1.需将铝合金铸锭放置到炉膛中间加热，并使用不锈钢垫块垫起；
S2.2.同时加热多个铝合金铸锭时，每个铝合金铸锭之间保持安全距离放置；
S3.出炉后，使用压机对铝合金铸锭进行两墩一拔得到铝合金坯料，墩拔比为2；
S3.1.墩拔前，需对工装进行预热，预热温度为250℃，并需要在工装上涂抹润滑剂，润滑剂使用猪油和石墨混合剂；
S3.2.墩拔过程中，需要保证铝合金铸锭的温度保持在350℃以上；
S3.3.镦粗过程中需匀速下压，防止铝合金铸锭应变速率过快导致温升；
S3.4.墩拔过程中，铝合金铸锭表面出现裂纹时应及时修伤；
S4.墩拔完成后，使用电炉对铝合金坯料再次进行加热，保温加热温度设定为440℃范围内，保温加热时间设定为830min；
S4.1.需将铝合金坯料放置到炉膛中间加热，并使用不锈钢垫块垫起；
S4.2.同时加热多个铝合金坯料时，每个铝合金坯料之间保持安全距离放置；
S5.第二次出炉后，使用压机对铝合金坯料进行拔长，拔长比为2.3，随后使用异形马棒对铝合金坯料进行扩孔；
S5.1.拔长、扩孔前，需对工装进行预热，预热温度为200℃-300℃，并需要在工装上涂抹润滑剂，润滑剂使用猪油和石墨混合剂；
S5.2.拔长、扩孔过程中，需要保证铝合金坯料的温度保持在350℃以上；
S5.3.拔长、扩孔过程中，铝合金坯料表面出现裂纹时应及时修伤；
S6.扩孔完成后，使用电炉对铝合金坯料进行第三次保温加热，保温加热温度设定为440℃范围内，保温加热时间设定为300min；
S6.1.需将铝合金坯料放置到炉膛中间加热，并使用不锈钢垫块垫起；
S6.2.同时加热多个铝合金坯料时，每个铝合金坯料之间保持安全距离放置；
S7.第三次加热完成后，使用碾环机对铝合金坯料进行碾环得到铝合金锻坯；
S7.1.碾环前，需对工装进行预热，预热温度为250℃，并需要在工装上涂抹润滑剂，润滑剂使用猪油和石墨混合剂；
S7.2.碾环过程中，需要间歇打水；
S7.3.碾环过程中，需要保证铝合金坯料的温度保持在350℃以上；
S8.对铝合金锻坯进行外观和性能检验。
本实施例使用实施例一提供制造方法中的下限参数，得到的铝合金锻坯的机械性能数据如下表所示，可知铝合金环锻件满足后续的使用需求，本发明中给出的下限参数设置合理。
实施例三：
本实施例使用实施例一提供的航天用铝合金环锻件的制造方法，并选择锻造温度、时间参数的中间限值，锻造设备使用5000T油压机、9m碾环，加热设备使用电炉；
包括如下步骤：
S1.将铝合金铸锭下料；
S1.1.铝合金铸锭的化学成分需要符合GB3190-2008的规定；
S1.2.使用车床对铝合金铸锭的棱边倒圆角，使铸锭的棱边圆滑过渡，圆角参数为R30mm；
S2.使用电炉对铝合金铸锭进行加热，保温加热温度设定为460℃范围内，保温加热时间设定为1430min；
S2.1.需将铝合金铸锭放置到炉膛中间加热，并使用不锈钢垫块垫起；
S2.2.同时加热多个铝合金铸锭时，每个铝合金铸锭之间保持安全距离放置；
S3.出炉后，使用压机对铝合金铸锭进行两墩一拔得到铝合金坯料，墩拔比为2；
S3.1.墩拔前，需对工装进行预热，预热温度为250℃，并需要在工装上涂抹润滑剂，润滑剂使用猪油和石墨混合剂；
S3.2.墩拔过程中，需要保证铝合金铸锭的温度保持在350℃以上；
S3.3.镦粗过程中需匀速下压，防止铝合金铸锭应变速率过快导致温升；
S3.4.墩拔过程中，铝合金铸锭表面出现裂纹时应及时修伤；
S4.墩拔完成后，使用电炉对铝合金坯料再次进行加热，保温加热温度设定为460℃范围内，保温加热时间设定为860min；
S4.1.需将铝合金坯料放置到炉膛中间加热，并使用不锈钢垫块垫起；
S4.2.同时加热多个铝合金坯料时，每个铝合金坯料之间保持安全距离放置；
S5.第二次出炉后，使用压机对铝合金坯料进行拔长，拔长比为2.3，随后使用异形马棒对铝合金坯料进行扩孔；
S5.1.拔长、扩孔前，需对工装进行预热，预热温度为250℃，并需要在工装上涂抹润滑剂，润滑剂使用猪油和石墨混合剂；
S5.2.拔长、扩孔过程中，需要保证铝合金坯料的温度保持在350℃以上；
S5.3.拔长、扩孔过程中，铝合金坯料表面出现裂纹时应及时修伤；
S6.扩孔完成后，使用电炉对铝合金坯料进行第三次保温加热，保温加热温度设定为460℃范围内，保温加热时间设定为330min；
S6.1.需将铝合金坯料放置到炉膛中间加热，并使用不锈钢垫块垫起；
S6.2.同时加热多个铝合金坯料时，每个铝合金坯料之间保持安全距离放置；
S7.第三次加热完成后，使用碾环机对铝合金坯料进行碾环得到铝合金锻坯；
S7.1.碾环前，需对工装进行预热，预热温度为250℃，并需要在工装上涂抹润滑剂，润滑剂使用猪油和石墨混合剂；
S7.2.碾环过程中，需要间歇打水；
S7.3.碾环过程中，需要保证铝合金坯料的温度保持在350℃以上；
S8.对铝合金锻坯进行外观和性能检验。
本实施例使用实施例一提供制造方法中的中间值参数，得到的铝合金锻坯的机械性能数据如下表所示，可知铝合金环锻件满足后续的使用需求。
实施例四：
本实施例使用实施例一提供的航天用铝合金环锻件的制造方法，并选择锻造温度、时间参数的上限值，锻造设备使用5000T油压机、9m碾环，加热设备使用电炉；
包括如下步骤：
S1.将铝合金铸锭下料；
S1.1.铝合金铸锭的化学成分需要符合GB3190-2008的规定；
S1.2.使用车床对铝合金铸锭的棱边倒圆角，使铸锭的棱边圆滑过渡，圆角参数为R30mm；
S2.使用电炉对铝合金铸锭进行加热，保温加热温度设定为480℃范围内，保温加热时间设定为1450min；
S2.1.需将铝合金铸锭放置到炉膛中间加热，并使用不锈钢垫块垫起；
S2.2.同时加热多个铝合金铸锭时，每个铝合金铸锭之间保持安全距离放置；
S3.出炉后，使用压机对铝合金铸锭进行两墩一拔得到铝合金坯料，墩拔比为2；
S3.1.墩拔前，需对工装进行预热，预热温度为300℃，并需要在工装上涂抹润滑剂，润滑剂使用猪油和石墨混合剂；
S3.2.墩拔过程中，需要保证铝合金铸锭的温度保持在350℃以上；
S3.3.镦粗过程中需匀速下压，防止铝合金铸锭应变速率过快导致温升；
S3.4.墩拔过程中，铝合金铸锭表面出现裂纹时应及时修伤；
S4.墩拔完成后，使用电炉对铝合金坯料再次进行加热，保温加热温度设定为480℃范围内，保温加热时间设定为900min；
S4.1.需将铝合金坯料放置到炉膛中间加热，并使用不锈钢垫块垫起；
S4.2.同时加热多个铝合金坯料时，每个铝合金坯料之间保持安全距离放置；
S5.第二次出炉后，使用压机对铝合金坯料进行拔长，拔长比为2.3，随后使用异形马棒对铝合金坯料进行扩孔；
S5.1.拔长、扩孔前，需对工装进行预热，预热温度为250℃，并需要在工装上涂抹润滑剂，润滑剂使用猪油和石墨混合剂；
S5.2.拔长、扩孔过程中，需要保证铝合金坯料的温度保持在350℃以上；
S5.3.拔长、扩孔过程中，铝合金坯料表面出现裂纹时应及时修伤；
S6.扩孔完成后，使用电炉对铝合金坯料进行第三次保温加热，保温加热温度设定为480℃范围内，保温加热时间设定为330min；
S6.1.需将铝合金坯料放置到炉膛中间加热，并使用不锈钢垫块垫起；
S6.2.同时加热多个铝合金坯料时，每个铝合金坯料之间保持安全距离放置；
S7.第三次加热完成后，使用碾环机对铝合金坯料进行碾环得到铝合金锻坯；
S7.1.碾环前，需对工装进行预热，预热温度为250℃，并需要在工装上涂抹润滑剂，润滑剂使用猪油和石墨混合剂；
S7.2.碾环过程中，需要间歇打水；
S7.3.碾环过程中，需要保证铝合金坯料的温度保持在350℃以上；
S8.对铝合金锻坯进行外观和性能检验。
本实施例使用实施例一提供制造方法中的上限参数，得到的铝合金锻坯的机械性能数据如下表所示，可知铝合金环锻件满足后续的使用需求，本发明中给出的上限参数设置合理。
本发明提供一种航天用铝合金环锻件的制造方法，由四个实施例可知，本发明当使用中间参数时，制得的铝合金环锻件其机械性能最优，使用极限参数时，制得的铝合金环锻件其机械性能满足使用需求，说明本发明参数范围设置合理，能够满足航天用铝合金环锻件的使用需求，且能够有效降低生产成本，提高生产效率。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
Claims (10)
1.一种航天用铝合金环锻件的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1.将铝合金铸锭下料；
S2.使用电炉对铝合金铸锭进行加热，保温加热温度设定为440℃-480℃范围内，保温加热时间设定为1400min-1450min；
S3.出炉后，使用压机对铝合金铸锭进行两墩一拔得到铝合金坯料，墩拔比为1.6-2.2；
S4.墩拔完成后，使用电炉对铝合金坯料再次进行加热，保温加热温度设定为440℃-480℃范围内，保温加热时间设定为830min-900min；
S5.第二次出炉后，使用压机对铝合金坯料进行拔长，拔长比为2.3-2.4，随后使用异形马棒对铝合金坯料进行扩孔；
S6.扩孔完成后，使用电炉对铝合金坯料进行第三次保温加热，保温加热温度设定为440℃-480℃范围内，保温加热时间设定为300min-350min；
S7.第三次加热完成后，使用碾环机对铝合金坯料进行碾环得到铝合金锻坯；
S8.对铝合金锻坯进行外观和性能检验。
2.如权利要求1所述的航天用铝合金环锻件的制造方法，其特征在于：步骤S1.中，下料的铝合金铸锭的化学成分需要符合GB3190-2008的规定。
3.如权利要求1所述的航天用铝合金环锻件的制造方法，其特征在于：所述铝合金铸锭锻造加工前，需使用车床对铝合金铸锭的棱边倒圆角，使铸锭的棱边圆滑过渡，圆角参数为R30mm。
4.如权利要求1所述的航天用铝合金环锻件的制造方法，其特征在于：使用电炉对铝合金铸锭进行加热时，需将铝合金铸锭放置到炉膛中间加热，并使用不锈钢垫块垫起；使用电炉对铝合金坯料进行加热时，需将铝合金坯料放置到炉膛中间加热，并使用不锈钢垫块垫起。
5.如权利要求1所述的航天用铝合金环锻件的制造方法，其特征在于：同时加热多个铝合金铸锭时，每个铝合金铸锭之间保持安全距离放置；同时加热多个铝合金坯料时，每个铝合金坯料之间保持安全距离放置。
6.如权利要求1所述的航天用铝合金环锻件的制造方法，其特征在于：需对锻造过程中使用的工装进行预热，预热温度为200℃-300℃，并需要在工装上涂抹润滑剂，润滑剂使用猪油和石墨混合剂。
7.如权利要求1所述的航天用铝合金环锻件的制造方法，其特征在于：锻造过程中，需要保证终锻温度大于等于350℃。
8.如权利要求1所述的航天用铝合金环锻件的制造方法，其特征在于：铝合金铸锭或铝合金坯料表面出现裂纹时应及时修伤。
9.如权利要求1所述的航天用铝合金环锻件的制造方法，其特征在于：步骤S3.中，镦粗过程中需匀速下压。
10.如权利要求1所述的航天用铝合金环锻件的制造方法，其特征在于：步骤S7.中，碾环过程中，需要间歇打水。
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