CN117161146A - 一种用于改善航空用7150铝合金型材形位尺寸的辊矫工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于改善航空用7150铝合金型材形位尺寸的辊矫工艺,采用矫直装置处理;矫直装置包括至少一个下辊片和一个上辊片,下辊片位于型材的下方,上辊片位于型材的上方且与型材接触,产生下压量;当型材弯曲量头尾翘起高度为12~20mm时,在型材硬度为90~100HB时,下压量为3~4mm;在型材硬度为100~120HB时,下压量为4~6mm;在型材硬度为120~140HB时,下压量为6~8mm。该辊矫工艺根据7150铝合金型材的弯曲度和硬度,确定上辊片的下压量,在保证7150铝合金型材损伤容限的前提下,实现对型材矫直,使得该材料能够在航空型材中应用;该工艺具有过程设计合理、易于实施的优点。
Description
技术领域
本发明涉及航空铝型材加工技术领域,具体涉及一种用于改善航空用7150铝合金型材形位尺寸的辊矫工艺。
背景技术
7150铝合金是一种具有优异的强韧性和良好的抗疲劳性能的合金材料,广泛应用于航空航天领域;7150铝合金为沉淀强化型合金,其经过挤压、离线固溶、淬火后,型材易出现弯曲,在拉伸后弯曲仍难以消除,需要对其进行矫直。现有的矫直工艺主要通过单点施压或连续施压两种方式使型材产生反弯,达到矫直的目的;其中,采用单点施压,方便操作,参数可控性强,但是对于高强高合金含量的7150铝合金施加单点压力时,容易使施压区域的损伤容限降低,影响型材的整体性能,因此,目前的7150铝合金型材通常采用连续施压的方式消除变形。
7150铝合金型材固溶淬火后,在室温条件下停放,会发生自然时效,型材的硬度会增加。而目前型辊矫直过程中施加的压力值,通常只通过计算型材变形弧度和自身抗弯弧度而确定,当7150铝合金型材在拉伸后,停放时间不同时,型材的形状保持不变,但其硬度会发生改变,因此,根据计算得出的施加压力,无法有效改善所有型材的形位尺寸。
发明内容
针对现有技术的上述不足,本发明提供了一种用于改善航空用7150铝合金型材形位尺寸的辊矫工艺,该辊矫工艺使用矫直装置对7150铝合金型材矫直。该辊矫工艺中,根据7150铝合金型材的弯曲度和硬度,确定上辊片的下压量,在保证7150铝合金型材损伤容限的前提下,实现对型材矫直,使得该材料能够在航空型材中应用。辊矫工艺,具有过程设计合理、易于实施的优点;使用该辊矫工艺对7150铝合金型材矫直,能够根据自然放置时型材的硬度变化配置不同的辊矫参数,使型材产生不同程度的反弯,并根据7150铝合金型材断面形状和外形尺寸进行不同类型的矫直,达到辊型矫直的目的。
本发明的技术方案如下:
一种用于改善航空用7150铝合金型材形位尺寸的辊矫工艺,采用矫直装置处理;
其中,矫直装置包括至少一个下辊片和一个上辊片,下辊片位于型材的下方,对型材支撑,上辊片位于型材的上方且与型材接触,产生下压量,使7150铝合金型材产生反向弯曲;
其中,由于7150铝合金型材淬火后保留时间改变时,其硬度等也会发生改变,因此,下压量根据7150铝合金型材的弯曲度、自身抗弯能力和硬度来确定;
下辊片用于支撑7150铝合金型材,上辊片给型材施压;
当型材弯曲量头尾翘起高度为12~20mm时,在型材硬度为90~100HB时,下压量为3~4mm;在型材硬度为100~120HB时,下压量为4~6mm;在型材硬度为120~140HB时,下压量为6~8mm;
该工艺,解决了7150铝合金型材自然停放状态下,硬度与上辊片下压量之间的关系;使用该工艺,在保证7150铝合金型材的整体损伤性能不降低的前提下,能够有效解决7150铝合金型材的弯曲变形问题。
优选的,当7150铝合金型材的截面为“工”字形结构时,采用三辊矫直,即矫直装置上安装有两个下辊片和一个上辊片,两个下辊片和一个上辊片呈三角形放置,上下辊片放置在可调节深度的支撑辊上;
下辊片的作用是提供支撑力,用于对型材支撑;上辊片的作用是提供下压量,调整7150铝合金型材,使得型材沿挠度反向放置。
优选的,两个下辊片和一个上辊片形成的三角形为等腰三角形或正三角形,上辊片位于顶点上;当待矫直位置位于两个下辊片之间时,使用上辊片对待矫直位置矫直。
优选的,所述下辊片的外径为Φ200mm~Φ600mm,厚度为1~50mm;所述上辊片的外径为Φ200mm~Φ600mm,厚度为1~50mm。
优选的,将型材放置在传送带上,将型材一端传送至下辊片的上方,调整下辊片的高度和深度,使得型材长度中心与进料口中心相对平行,型材长度方向与辊型相对垂直。
优选的,将7150铝合金送至加热炉加热后进行挤压,得到型材;将型材放在冷床上进行冷却降温、固溶处理、水淬、再进行1~3%的拉伸消除内应力。
优选的,固溶处理温度为460~480℃,保温时间为2~3h。
优选的,挤压模具为“工”字形,挤压后得到的型材截面为“工”字形结构。
相对于现有技术,本发明的有益效果在于:
1、本发明中,通过设置矫直装置,并根据7150铝合金型材的弯曲度和硬度,确定上辊片的下压量,在保证7150铝合金型材损伤容限的前提下,实现对型材矫直,使得该材料能够在航空型材中应用。
2、本发明中,根据7150铝合金型材的截面形状和型材形位尺寸,选择不同结构的滚片进行配辊,使得该工艺更具合理性,且解决了7150铝合金型材经挤压、离线淬火和拉伸后,型位尺寸发生的严重变形问题,保证产品的质量。
3、本发明提供的辊矫工艺,具有过程设计合理、易于实施的优点;使用该辊矫工艺对7150铝合金型材矫直,能够根据自然放置时型材的硬度变化配置不同的辊矫参数,使型材产生不同程度的反弯,并根据7150铝合金型材断面形状和外形尺寸进行不同类型的矫直,达到辊型矫直的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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,对于本领域普通技术人员而言,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为下辊片A组合安装示意图。
图2为上辊片组合安装示意图。
图3为型材与矫直机辊片及辊矫过程组合示意图。
图4为型材与矫直机辊片及辊矫过程侧视图。
图5为实施例1对7150合金矫直前照片。
图6为实施例1对7150合金矫直后照片。
图中,1-传送带,2-辊型矫直机,201-机架,202-移动基座A,203-移动基座B,204-移动基座C,205-支撑辊A,206-支撑辊B,207-支撑辊C,3-传送电机,4-通孔A,5-通孔B,6-通孔C,7-下辊片A,701-固定片A,702-固定片B,703-片层A,704-片层B,705-片层C,8-下辊片B,9-上辊片,901-固定片C,902-固定片D,903-片层D,904-片层E,905-片层F,10-电动推杆B,11-电动推杆C。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将结合本发明的实施例,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
结合图1~图4,用于改善“工”字形航空用7150铝合金型材形位尺寸辊矫工艺中的矫直装置,包括传送带1和辊型矫直机2;
传送带1通过传送电机3控制,型材使用传送带1输送至辊型矫直机2内矫直处理;
辊型矫直机2包括机架201,在机架201上安装有移动基座A202、移动基座B203和移动基座C204;
在移动基座A202上设有长条形通孔A4,移动基座B203上设有长条形通孔B5,移动基座C204上设有长条形通孔C6;
在通孔A4内安装有支撑辊A205,支撑辊A205能够沿通孔A4上下移动;
在支撑辊A205的端部设有横向的电动推杆A(图中未示出),能够带动支撑辊A205水平向运动;在电动推杆A与机架201滑动连接,带动支撑辊A205沿通孔A4上下移动;
在通孔B5内安装有支撑辊B206,支撑辊B206能够沿通孔B5上下移动;
在支撑辊B206的端部设有横向的电动推杆B10,能够带动支撑辊B206水平向运动;电动推杆B10与机架201滑动连接,带动支撑辊B206沿通孔B5上下移动;
在通孔C6内安装有支撑辊C207,支撑辊C207能够沿通孔C6上下移动;
在支撑辊C207的端部设有横向的电动推杆C11,能够带动支撑辊C207水平向运动;电动推杆C11与机架201滑动连接,带动支撑辊C207沿通孔C6上下移动;
在支撑辊A205上安装有下辊片A7,在支撑辊B206上安装有下辊片B8,在支撑辊C207上安装有上辊片9;
下辊片A7和下辊片B8的结构相同,以下辊片A7的结构为例进行介绍,结合图1,具体结构如下:
下辊片A7包括固定片A701和固定片B702,固定片A701靠近移动基座A202,固定片B702远离移动基座A202;
在固定片A701和固定片B702之间依次设有片层A703、片层B704和片层C705;
将固定片A701、片层A703、片层B704、片层C705和固定片B702依次组合,得到下辊片A7(同样的方式得到下辊片B8);
上辊片9的结构见图2,如下:
上辊片9包括固定片C901和固定片D902,固定片C901靠近移动基座C204,固定片D902远离移动基座C204;
在固定片C901和固定片D902之间依次设有片层D903、片层E904和片层F905;
将固定片C901、片层D903、片层E904、片层F905和固定片D902依次组合,得到上辊片9;
其中,固定片A701距离移动基座A202之间的距离为D;
使用时,下辊片A7、下辊片B8位于型材的下方,上辊片9位于形成的上方;
下辊片A7和下辊片B8对型材支撑,上辊片9与型材的上面接触,使得型材沿挠度反向放置;
上辊片9对待矫直区域产生一定的下压量,使得型材产生反向弯曲,解决7150铝合金型材的弯曲变形问题;
调整下辊片A7、下辊片B8和上辊片9的位置,使下辊片A7、下辊片B8和上辊片9呈等腰三角形分布,上辊片9位于顶点位置;
将型材放置在传送带1上,传送电机3带动传送带1运动将型材一端传送至下辊片A7和下辊片B8的上方,调整下辊片A7和下辊片B8的高度和深度,使得型材长度中心与进料口中心相对平行,型材长度方向与辊型相对垂直;
当待矫直位置位于两个下辊片之间时,使用上辊片9对待矫直位置矫直。
实施例2
使用实施例1提供的矫直装置,本实施例提供了一种用于改善航空用7150铝合金型材形位尺寸的辊矫工艺,过程如下:
(1)航空挤压生产“工”字型7150铝合金型材:
将7150铝合金送至加热炉加热后使用“工”字形挤压模具进行挤压,得到型材,型材截面为“工”字形结构;
(2)将挤压后的7150铝合金型材放在冷床上进行冷却降温;
(3)对冷后的7150铝合金型材重新加热至470℃,保温2.5h进行固溶处理,固溶处理后进行水淬,最后对型材进行拉伸,实际拉伸率为2.1~2.3%;拉伸后,型材自由状态下出现沿长度方向弯曲;
(4)采用实施例1的矫直装置对弯曲部分矫直,过程为:
s 1,先对型材进行头尾弯曲度测试,头端翘起高度14mm,尾端翘起高度14mm,随后进行硬度测试,测试硬度区间为104~108HB,调整上辊片9高度,使得上辊片9下压量为5.5mm;
s2,将型材放置在传送带1上,传送电机3带动传送带1运动将型材一端传送至下辊片A7和下辊片B8的上方,调整下辊片A7和下辊片B8的高度和深度,使得型材长度中心与进料口中心相对平行,型材长度方向与辊型相对垂直;
调整上辊片9的位置,使型材待矫直区域位于下辊片A7、下辊片B8和上辊片9形成的三角形区域内;
下辊片A7和下辊片B8中,片层A703的外径为Φ290mm,厚度为20mm;片层B704的外径为Φ470mm,厚度为30mm;片层C705的外径为Φ290mm,厚度为30mm;
上辊片9中,片层D903的外径为Φ510mm,厚度为40mm;片层E904的外径为Φ510mm,厚度为40mm;片层F905的外径为Φ510mm,厚度为40mm;
7150铝合金型材全部通过;
s3,7150铝合金型材结束矫直整形后,将型材传送至检测平台,在检测平台上对定尺测量形位公差,结果显示该材料的最大弯曲度为2.4mm,最大扭拧度为3.4mm,检测结果均满足规范要求;矫直前后型材照片见图5和图6;
结合图5中,测量型材与平台的间隙在8.5-15.5mm之间,图6整形后,型材与平台的间距明显变小,间隙在0.5-1.5mm之间。
实施例3
使用实施例1提供的矫直装置,本实施例提供了一种用于改善航空用7150铝合金型材形位尺寸的辊矫工艺,过程如下:
(1)航空挤压生产“工”字型7150铝合金型材:
将7150铝合金送至加热炉加热后使用“工”字形挤压模具进行挤压,得到型材,型材截面为“工”字形结构;
(2)将挤压后的7150铝合金型材放在冷床上进行冷却降温;
(3)对冷后的7150铝合金型材重新加热至475℃,保温2h进行固溶处理,固溶处理后进行水淬,最后对型材进行拉伸,实际拉伸率为2.2~2.4%;拉伸后,型材自由状态下出现沿长度方向弯曲;
(4)采用实施例1的矫直装置对弯曲部分矫直,过程为:
s 1,先对型材进行头尾弯曲度测试,头端翘起高度13mm,尾端翘起高度12.5mm,随后进行硬度测试,测试硬度区间为89~95HB,调整上辊片9高度,使得上辊片9下压量为3.5mm;
s2,将型材放置在传送带1上,传送电机3带动传送带1运动将型材一端传送至下辊片A7和下辊片B8的上方,调整下辊片A7和下辊片B8的高度和深度,使得型材长度中心与进料口中心相对平行,型材长度方向与辊型相对垂直;
调整上辊片9的位置,使型材待矫直区域位于下辊片A7、下辊片B8和上辊片9形成的三角形区域内;
下辊片A7和下辊片B8中,片层A703的外径为Φ290mm,厚度为10mm;片层B704的外径为Φ470mm,厚度为30mm;片层C705的外径为Φ290mm,厚度为30mm;
上辊片9中,片层D903的外径为Φ510mm,厚度为30mm;片层E904的外径为Φ510mm,厚度为30mm;片层F905的外径为Φ510mm,厚度为30mm;
7150铝合金型材全部通过;
s3,7150铝合金型材结束矫直整形后,将型材传送至检测平台,在检测平台上对定尺测量形位公差,结果显示该材料的最大弯曲度为3.3mm,最大扭拧度为5.3mm,检测结果均满足规范要求。
尽管通过参考优选实施例的方式对本发明进行了详细描述,但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下,本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换,而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种用于改善航空用7150铝合金型材形位尺寸的辊矫工艺,其特征在于,采用矫直装置处理;
其中,矫直装置包括至少一个下辊片和一个上辊片,下辊片位于型材的下方,对型材支撑,上辊片位于型材的上方且与型材接触,产生下压量;
当型材弯曲量头尾翘起高度为12~20mm时,在型材硬度为90~100HB时,下压量为3~4mm;在型材硬度为100~120HB时,下压量为4~6mm;在型材硬度为120~140HB时,下压量为6~8mm。
2.如权利要求1所述的用于改善航空用7150铝合金型材形位尺寸的辊矫工艺,其特征在于,当7150铝合金型材的截面为“工”字形结构时,采用三辊矫直,即矫直装置上安装有两个下辊片和一个上辊片,两个下辊片和一个上辊片呈三角形放置。
3.如权利要求2所述的用于改善航空用7150铝合金型材形位尺寸的辊矫工艺,其特征在于,两个下辊片和一个上辊片形成的三角形为等腰三角形或正三角形,上辊片位于顶点上;当待矫直位置位于两个下辊片之间时,使用上辊片对待矫直位置矫直。
4.如权利要求2所述的用于改善航空用7150铝合金型材形位尺寸的辊矫工艺,其特征在于,所述下辊片的外径为Φ200mm~Φ600mm,厚度为1~50mm;所述上辊片的外径为Φ200mm~Φ600mm,厚度为1~50mm。
5.如权利要求1所述的用于改善航空用7150铝合金型材形位尺寸的辊矫工艺,其特征在于,将型材放置在传送带上,将型材一端传送至下辊片的上方,调整下辊片的位置,使得型材长度中心与进料口中心相对平行,型材长度方向与辊型相对垂直。
6.如权利要求1所述的用于改善航空用7150铝合金型材形位尺寸的辊矫工艺,其特征在于,将7150铝合金送至加热炉加热后进行挤压,得到型材;将型材放在冷床上进行冷却降温、固溶处理、水淬、再进行1~3%的拉伸消除内应力。
7.如权利要求6所述的用于改善航空用7150铝合金型材形位尺寸的辊矫工艺,其特征在于,固溶处理温度为460~480℃,保温时间为2~3h。
8.如权利要求6所述的用于改善航空用7150铝合金型材形位尺寸的辊矫工艺,其特征在于,挤压模具为“工”字形,挤压后得到的型材截面为“工”字形结构。
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