CN117358875A - 一种耐高温多层精密复杂结构叶片用铝合金自由锻件的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种耐高温多层精密复杂结构叶片用铝合金自由锻件的生产方法，它属于精密复杂结构叶片的制备领域。它解决了现有铝合金锻件存在加工中变形量较大及高温使用性能差的问题。方法：一、铝合金圆铸锭表面车削加工，均火加热后得毛坯；二、毛坯加热并保温，第一次锻造，修伤打磨加热，第二次锻造，机械加工；三、淬火处理，冷压缩变形，时效处理，完成。本发明生产的铝合金自由锻件用于真空泵中叶片锻件比常规叶片高温性能好，在高于120℃时长时间工作，加工中变形量小。常温力学性能的抗拉强度、屈服强度比常规锻件分别提高了15％和40％以上，300℃高温抗拉强度达到200MPa以上，屈服强度达到150MPa以上，延伸率达到15％以上。
Description
技术领域
本发明属于精密复杂结构叶片的制备领域，具体涉及一种耐高温多层精密复杂结构叶片用铝合金自由锻件的生产方法。
背景技术
随着电子、芯片、分析仪器等高精密元器件生产和相关制造设备的迅猛发展，对耐高温、高强度、机加变形量小等特点的铝合金锻件各项性能提出越来越高的要求。相应铝合金成品结构件在向着耐高温达到250℃～300℃、机加后的零件精密化和复杂化的方向发展。真空泵等精密仪器中叶片锻件是高速旋转的结构件，加工叶片的锻件性能的稳定可靠对设备长时间正常运行都有很重要的作用，真空泵所需叶片目前主要用高强7075铝合金制造，该类合金具有较高的强度和硬度等特点，但7075合金高温性能差，在高于120℃时不能长时间工作，加工中变形量较大。
发明内容
本发明的目的是解决现有铝合金锻件存在加工中变形量较大及高温使用性能差的问题，而提供一种耐高温多层精密复杂结构叶片用铝合金自由锻件的生产方法。
一种耐高温多层精密复杂结构叶片用铝合金自由锻件的生产方法，它按以下步骤进行：
一、对铝合金圆铸锭进行表面车削加工，得到表面清洁合格的铝合金铸锭，经均火加热后得到铝合金锻件毛坯；
二、上述铝合金锻件毛坯加热至460℃～480℃并保温6h，然后在自由锻造水压机上进行第一次锻造，得到锻件坯料并进行修伤打磨，再加热至460℃～480℃，进行第二次锻造，然后按照图纸要求尺寸进行机械加工，得到机加后的锻件；
三、上述机加后的锻件经过清洁后进行淬火处理，淬火后的锻件进行厚度方向4％～6％变形量的冷压缩变形，然后进行时效处理，获得成品锻件，即完成所述生产方法；
其中步骤一中所述铝合金圆铸锭：按照质量百分比组成为Si为≤0.30％，Fe为≤0.3％，Cu为2.6％～3.2％，Mn为0.45％～0.7％，Mg为2.0％～2.4％，Zn为0.1％，Ti为≤0.15％和余量的Al。
进一步的，步骤一中所述均火加热：于475℃～480℃下保温24h。
进一步的，步骤二中所述第一次锻造：采用三镦三拔锻造变形处理，平砧温度380℃～420℃，开锻温度为440℃～460℃，终锻温度400℃～440℃。
进一步的，步骤二中所述第二次锻造：采用三镦三拔锻造变形处理，平砧温度380℃～420℃，开锻温度为440℃～460℃，终锻温度400℃～440℃。
进一步的，步骤三中所述淬火处理：淬火温度为495℃～505℃，淬火摆放间隔大于150mm，淬火空气保温330min，加热过程中采用风的循环加热，淬火水温为20～40℃，淬火时料盘在水中反复升降10次以上，在水中停留时间大于60min。
进一步的，步骤三中所述时效处理：时效温度为165℃～175℃，保温时间16～20h，时效摆放间隔大于150mm。
本发明的优点：
本发明生产的铝合金自由锻件在保证具有优良的高温性能同时，采用优化工艺，可以使产品的加工性能和使用性能更加优良，性能稳定可靠，对设备长时间正常工作都有很重要的作用，该技术在电子、分析仪器等工业领域有着广泛的推广应用价值，对我国高科技工业具有重要的社会意义。
本发明生产的铝合金自由锻件适用于耐高温多层精密复杂结构叶片，用于真空泵中叶片锻件比常规用7075合金叶片高温性能好，可在高于120℃时长时间工作，加工中变形量小。本发明生产的铝合金锻件在保证具有优良的高温性能同时，采用优化工艺，可以使产品的加工性能和使用性能更加优良，常温力学性能的抗拉强度、屈服强度比常规工艺生产的同一合金锻件分别提高了15％和40％以上，300℃高温抗拉强度达到200MPa以上，屈服强度达到150MPa以上，延伸率达到15％以上。
本发明生产的铝合金自由锻件适用于耐高温多层精密复杂结构叶片。
附图说明
图1为实施例中成品锻件的实物图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种耐高温多层精密复杂结构叶片用铝合金自由锻件的生产方法，它按以下步骤进行：
一、对铝合金圆铸锭进行表面车削加工，得到表面清洁合格的铝合金铸锭，经均火加热后得到铝合金锻件毛坯；
二、上述铝合金锻件毛坯加热至460℃～480℃并保温6h，然后在自由锻造水压机上进行第一次锻造，得到锻件坯料并进行修伤打磨，再加热至460℃～480℃，进行第二次锻造，然后按照图纸要求尺寸进行机械加工，得到机加后的锻件；
三、上述机加后的锻件经过清洁后进行淬火处理，淬火后的锻件进行厚度方向4％～6％变形量的冷压缩变形，然后进行时效处理，获得成品锻件，即完成所述生产方法；
其中步骤一中所述铝合金圆铸锭：按照质量百分比组成为Si为≤0.30％，Fe为≤0.3％，Cu为2.6％～3.2％，Mn为0.45％～0.7％，Mg为2.0％～2.4％，Zn为0.1％，Ti为≤0.15％和余量的Al。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤一中所述均火加热：于475℃～480℃下保温24h。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤二中铝合金锻件毛坯加热至470℃并保温6h。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是，步骤二中所述第一次锻造：采用三镦三拔锻造变形处理，平砧温度380℃～420℃，开锻温度为440℃～460℃，终锻温度400℃～440℃。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是，步骤二中所述第二次锻造：采用三镦三拔锻造变形处理，平砧温度380℃～420℃，开锻温度为440℃～460℃，终锻温度400℃～440℃。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是，步骤三中所述淬火处理：淬火温度为495℃～505℃，淬火摆放间隔大于150mm，淬火空气保温330min，加热过程中采用风的循环加热，淬火水温为20～40℃，淬火时料盘在水中反复升降10次以上，在水中停留时间大于60min。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
本实施方式中在水中停留时间大于60min，直至待锻件与水温一致时再出水。
本实施方式中淬火摆放间隔大于150mm，目的是为淬火时留有足够空间，保证锻件入水冷却充分均匀。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是，步骤三中淬火后的锻件进行厚度方向5％变形量的冷压缩变形。其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是，步骤三中所述时效处理：时效温度为165℃～175℃，保温时间16～20h，时效摆放间隔大于150mm。其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
本实施方式中时效摆放间隔大于150mm，目的是保证时效时的通风效果，使之加热均匀快速。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例：
一种耐高温多层精密复杂结构叶片用铝合金自由锻件的生产方法，它按以下步骤进行：
一、对铝合金圆铸锭进行表面车削加工，得到表面清洁合格的铝合金铸锭，经均火加热后得到铝合金锻件毛坯；
二、上述铝合金锻件毛坯加热至470℃并保温6h，然后在自由锻造水压机上进行第一次锻造，得到锻件坯料并进行修伤打磨，再加热至470℃，进行第二次锻造，然后按照图纸要求尺寸进行机械加工，得到机加后的锻件；
三、上述机加后的锻件经过清洁后进行淬火处理，淬火后的锻件进行厚度方向5％变形量的冷压缩变形，然后进行时效处理，获得成品锻件，即完成所述生产方法；
其中步骤一中所述铝合金圆铸锭：按照质量百分比组成为Si为≤0.30％，Fe为≤0.3％，Cu为2.6％～3.2％，Mn为0.45％～0.7％，Mg为2.0％～2.4％，Zn为0.1％，Ti为≤0.15％和余量的Al。
本实施例步骤一中所述均火加热：于475℃～480℃下保温24h。
本实施例步骤二中所述第一次锻造：采用三镦三拔锻造变形处理，平砧温度400℃，开锻温度为440℃℃，终锻温度400℃。
本实施例步骤二中所述第二次锻造：采用三镦三拔锻造变形处理，平砧温度400℃，开锻温度为440℃，终锻温度400℃。
本实施例步骤三中所述淬火处理：淬火温度为500℃，淬火摆放间隔大于150mm，淬火空气保温330min，加热过程中采用风的循环加热，淬火水温为30℃，淬火时料盘在水中反复升降10次，在水中停留时间大于60min。
本实施例步骤三中所述时效处理：时效温度为170℃，保温时间18h，时效摆放间隔大于150mm。
本实施例中生产的成品锻件，适用于真空泵中叶片锻件，实物图见图1；它与常规用7075合金叶片相比，高温性能好，可在高于120℃时长时间工作，加工中变形量小；经检测，常温力学性能的抗拉强度、屈服强度比常规工艺生产的同一合金锻件分别提高15％和40％，300℃高温抗拉强度达到220MPa，屈服强度达到180MPa，延伸率达到20％；
本实施例中生产真空泵中叶片锻件具有优良的高温性能、加工性能、使用性能和常温力学性能。
Claims (8)
1.一种耐高温多层精密复杂结构叶片用铝合金自由锻件的生产方法，其特征在于它按以下步骤进行：
一、对铝合金圆铸锭进行表面车削加工，得到表面清洁合格的铝合金铸锭，经均火加热后得到铝合金锻件毛坯；
二、上述铝合金锻件毛坯加热至460℃～480℃并保温6h，然后在自由锻造水压机上进行第一次锻造，得到锻件坯料并进行修伤打磨，再加热至460℃～480℃，进行第二次锻造，然后按照图纸要求尺寸进行机械加工，得到机加后的锻件；
三、上述机加后的锻件经过清洁后进行淬火处理，淬火后的锻件进行厚度方向4％～6％变形量的冷压缩变形，然后进行时效处理，获得成品锻件，即完成所述生产方法；
其中步骤一中所述铝合金圆铸锭：按照质量百分比组成为Si为≤0.30％，Fe为≤0.3％，Cu为2.6％～3.2％，Mn为0.45％～0.7％，Mg为2.0％～2.4％，Zn为0.1％，Ti为≤0.15％和余量的Al。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温多层精密复杂结构叶片用铝合金自由锻件的生产方法，其特征在于步骤一中所述均火加热：于475℃～480℃下保温24h。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温多层精密复杂结构叶片用铝合金自由锻件的生产方法，其特征在于步骤二中铝合金锻件毛坯加热至470℃并保温6h。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温多层精密复杂结构叶片用铝合金自由锻件的生产方法，其特征在于步骤二中所述第一次锻造：采用三镦三拔锻造变形处理，平砧温度380℃～420℃，开锻温度为440℃～460℃，终锻温度400℃～440℃。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温多层精密复杂结构叶片用铝合金自由锻件的生产方法，其特征在于步骤二中所述第二次锻造：采用三镦三拔锻造变形处理，平砧温度380℃～420℃，开锻温度为440℃～460℃，终锻温度400℃～440℃。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温多层精密复杂结构叶片用铝合金自由锻件的生产方法，其特征在于步骤三中所述淬火处理：淬火温度为495℃～505℃，淬火摆放间隔大于150mm，淬火空气保温330min，加热过程中采用风的循环加热，淬火水温为20～40℃，淬火时料盘在水中反复升降10次以上，在水中停留时间大于60min。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温多层精密复杂结构叶片用铝合金自由锻件的生产方法，其特征在于步骤三中淬火后的锻件进行厚度方向5％变形量的冷压缩变形。
8.根据权利要求1所述的一种耐高温多层精密复杂结构叶片用铝合金自由锻件的生产方法，其特征在于步骤三中所述时效处理：时效温度为165℃～175℃，保温时间16～20h，时效摆放间隔大于150mm。
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