一种特高压输变电用5083铝合金高压开关法兰制作工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种特高压输变电用5083铝合金高压开关法兰制作工艺。本发明专利技术工艺采用铝合金铸棒为原料，经锻造、扩孔、退火、粗加工、精加工，可以获得较高强度和塑韧性，较高的内部缺陷控制水平，可以完全满足特高压开关的使用性能。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及高压开关法兰制作
，特别是涉及一种特高压输变电用5083铝合金高压开关法兰制作工艺。

技术介绍

特高压开关法兰，现在一般采用铸造工艺进行生产，其力学性能和密封性，受铸件内部缺陷水平的影响，往往很难得以保证。特别是开关内部气体的逸散，一方面影响开关的使用性能，同时，也造成特定气体的排放。
如何提高特高压输变电用5083铝合金高压开关法兰的力学性能和密封性，改善其使用效果是本专利技术需要解决的问题。

技术实现思路

本专利技术的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种特高压输变电用5083铝合金高压开关法兰制作工艺。本专利技术工艺采用铝合金铸棒为原料，经锻造、扩孔、退火、粗加工、精加工，可以获得较高强度和塑韧性，较高的内部缺陷控制水平，可以完全满足特高压开关的使用性能。
本专利技术的一种特高压输变电用5083铝合金高压开关法兰制作工艺技术方案为，包括以下步骤：
（1）原材料定制及复验：制作特高压输变电用高压开关的5083铝合金的化学成分按质量百分数（%wt）为：Si≤0.40%，Fe≤0.40%，Cu≤0.10%，Zn≤0.25%，Ti≤0.15%，Mn0.50%-1.00%，Cr0.07%-0.25%，Mg4.20%-4.90%，其他元素单个≤0.05%，其他元素合计≤0.15%，余量为Al；
根据开关法兰的规格，选定铝合金铸棒的规格，确保下料后的坯料高径比≤2.5；
（2）铝合金铸棒车削扒皮：确保去除其表面存在氧化钝化层、铸造夹杂、皮下气泡等缺陷，车削量以车削后铸棒表面不得存在肉眼可见的以上缺陷为准；
（3）锻造制坯：扒皮后坯料入电炉进行加热，锻造得到锻坯；
（4）扩孔；利用立式扩孔机对锻坯进行扩孔，确保扩孔后的工件尺寸满足工艺要求。
（5）退火；
（6）粗加工；
（7）精加工。
步骤（3）加热具体为：将坯料加热到450℃-520℃保温，保温时间为0.5min/mm-1.2min/mm（根据坯料厚度计算）。保温结束的坯料，迅速转移进行锻造，变形温度区间320℃-430℃，锻造比不小于3:1。
步骤（5）退火具体为装炉前将开关法兰表面的毛刺、飞边等缺陷清理干净，然后利用电炉将锻坯加热到330℃-400℃保温，保温时间按照1min/mm-2min/mm进行计算（根据锻坯厚度计算）。保温结束后，将工件出炉空冷。
本专利技术的有益效果为：本专利技术工艺采用铝合金铸棒为原料，经锻造、扩孔、退火、粗加工、精加工，可以获得较高强度和塑韧性，较高的内部缺陷控制水平，通过本专利技术工艺制作的开关法兰，具有强度高、塑韧性好、内部缺陷控制水平高等特点，可以有效避免开关法兰的早期时效，同时，密封性能得到有效保证，可以完全满足特高压开关的使用性能。
附图说明：图1所示为5083铝合金铸棒坯料加热工艺；
图2所示为5083铝合金锻坯退火工艺。
具体实施方式：为了更好地理解本专利技术，下面用具体实例来详细说明本专利技术的技术方案，但是本专利技术并不局限于此。
实施例１
φ460/φ400×60（单位：mm）开关法兰的制作：
1、选用φ188mm的5083铝合金铸棒为原料，其化学成分为（%wt）：0.14%Si，0.23%Fe，0.10%Cu，0.01%Zn，0.009%Ti，0.54%Mn，0.10%Cr，4.53%Mg，余量为Al；
2、将φ188mm的5083铝合金铸棒下料后，车削扒皮至φ184mm，其高径比为1.1，车削后表面无肉眼可见气孔、裂纹、疏松等缺陷；
3、将车削扒皮的坯料入电炉进行加热，并在460℃保温3h；
4、将保温结束后的坯料，迅速转移至锤下，经镦粗、拔长、再镦粗冲孔、马杠扩孔，变形温度区间320℃-430℃，此间利用红外测温仪监控坯料表面温度，确保其满足变形温度要求；如果发现坯料降温至要求温度以下，及时回炉加热。经锻造制坯得到开关法兰毛坯，其尺寸控制在φ330/φ65×62（单位：mm，公差±5mm）；
5、将前序所制毛坯回炉加热，并在460℃保温1h后，利用立式扩孔机进行扩孔，并将扩孔后的毛坯尺寸控制在φ479/φ369×60（单位：mm，公差±5mm）；
6、将扩孔后的开关法兰毛坯表面存在的飞边、毛刺等缺陷，清理干净，然后装炉进行退火处理。装炉时，注意在开关法兰各件之间加铝合金垫块。入炉后的开关法兰，快速升温至400℃，并保温1h，然后出炉空冷；
7、退火后的开关法兰经粗车后，进行超声波检测，确保其内部缺陷水平满足技术要求，并利用渗透检测，确保开关法兰表面无超标缺陷；
8、经超声波和渗透检测合格的开关法兰，进行精车，确保各部尺寸及公差满足成品图纸要求。
9、检测随炉试块的力学性能，其拉伸试验结果如表1所示：
表1
10、开关法兰成品经螺衬拉拔试验，经130N·M力矩作用后，螺衬无脱出，开关法兰本体力学性能合格。
实施例2
φ1060/φ950×90（单位：mm）开关法兰的制作：
1、选用φ305mm的5083铝合金铸棒为原料，其化学成分为（%wt）：0.06%Si，0.14%Fe，0.04%Cu，0.01%Zn，0.009%Ti，0.50%Mn，0.10%Cr，4.30%Mg，余量为Al；
2、将φ305mm的5083铝合金铸棒下料后，车削扒皮至φ300mm，其高径比为1.5，车削后表面无肉眼可见气孔、裂纹、疏松等缺陷；
3、将车削扒皮的坯料入电炉进行加热，并在460℃保温5h；
4、将保温结束后的坯料，迅速转移至锤下，经镦粗、拔长、再镦粗冲孔、马杠扩孔，变形温度区间320℃-430℃，此间利用红外测温仪监控坯料表面温度，确保其满足变形温度要求；如果发现坯料降温至要求温度以下，及时回炉加热。经锻造制坯得到开关法兰毛坯，其尺寸控制在φ590/φ200×115（单位：mm，公差±5mm）；
5、将前序所制毛坯回炉加热，并在460℃保温1h后，利用立式扩孔机进行扩孔，并将扩孔后的毛坯尺寸控制在φ1080/φ930×110（单位：mm，公差±5mm）；
6、将扩孔后的开关法兰毛坯表面存在的飞边、毛刺等缺陷，清理干净，然后装炉进行退火处理。装炉时，注意在开关法兰各件之间加铝合金垫块。入炉后的开关法兰，快速升温至400℃，并保温2h，然后出炉空冷；
7、退火后的开关法兰经粗车后，进行超声波检测，确保其内部缺陷水平满足技术要求，并利用渗透检测，确保开关法兰表面无超标缺陷；
8、经超声波和渗透检测合格的开关法兰，进行精车，确保各部尺寸及公差满足成品图纸要求。
9、检测随炉试块的力学性能，其拉伸试验结果如表2所示：
表2
10、开关法兰成品经螺衬拉拔试验，经150N·M力矩作用后，螺衬无脱出，开关法兰本体力学性能合格。
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【技术保护点】
一种特高压输变电用5083铝合金高压开关法兰制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：（1）原材料定制及复验：制作特高压输变电用高压开关的5083铝合金的化学成分按质量百分数为：Si≤0.40%，Fe≤0.40%，Cu≤0.10%，Zn≤0.25%，Ti≤0.15%，Mn 0.50%‑1.00%，Cr 0.07%‑0.25%，Mg 4.20%‑4.90%，其他元素单个≤0.05%，其他元素合计≤0.15%，余量为Al；根据开关法兰的规格，选定铝合金铸棒的规格，确保下料后的坯料高径比≤2.5；（2）铝合金铸棒车削扒皮：确保去除其表面存在氧化钝化层、铸造夹杂、皮下气泡等缺陷，车削量以车削后铸棒表面不得存在肉眼可见的以上缺陷为准；（3）锻造制坯：扒皮后坯料入电炉进行加热，锻造得到锻坯；（4）扩孔；（5）退火；（6）粗加工；（7）精加工。

【技术特征摘要】
1.一种特高压输变电用5083铝合金高压开关法兰制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）原材料定制及复验：制作特高压输变电用高压开关的5083铝合金的化学成分按质量百分数为：Si≤0.40%，Fe≤0.40%，Cu≤0.10%，Zn≤0.25%，Ti≤0.15%，Mn0.50%-1.00%，Cr0.07%-0.25%，Mg4.20%-4.90%，其他元素单个≤0.05%，其他元素合计≤0.15%，余量为Al；
根据开关法兰的规格，选定铝合金铸棒的规格，确保下料后的坯料高径比≤2.5；
（2）铝合金铸棒车削扒皮：确保去除其表面存在氧化钝化层、铸造夹杂、皮下气泡等缺陷，车削量以车削后铸棒表面不得存在肉眼可见的以上缺陷为准；
（3）锻造制坯：扒皮后坯料入电炉进行加热，锻造得到锻坯；
（4）扩孔；
（5）退火；
（6）...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛余刚，郑伟，任秀凤，赵丽美，潘斌，银伟，李玲，刘宁，郑东东，尚贺军，
申请(专利权)人：山东伊莱特重工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37