提高铝合金环锻件拉伸性能的制造方法及制得的铝合金环锻件技术

本发明专利技术涉及锻造加工技术领域，尤其是涉及一种提高铝合金环锻件拉伸性能的制造方法及制得的铝合金环锻件。提高铝合金环锻件拉伸性能的制造方法，包括如下步骤：(a)对加热处理后的铝合金环坯进行预轧处理，得到预轧环坯；所述预轧处理中，保持所述环坯的外径不变，沿所述环坯的内壁施加径向压力，使所述环坯的高度增加；(b)对所述预轧环坯进行高度下压变形，得到环锻件；所述高度下压变形中，保持所述预轧环坯的外径不变，对所述预轧环坯施加轴向压力，使所述预轧环坯的内径减小。本发明专利技术的制造方法，在保证甚至提高环锻件切向力学性能的同时，较大幅度提高了环锻件的径向及高向力学性能，突破了现有技术的环锻件的轧制技术瓶颈。突破了现有技术的环锻件的轧制技术瓶颈。突破了现有技术的环锻件的轧制技术瓶颈。

【技术实现步骤摘要】
提高铝合金环锻件拉伸性能的制造方法及制得的铝合金环锻件


[0001]本专利技术涉及锻造加工
，尤其是涉及一种提高铝合金环锻件拉伸性能的制造方法及制得的铝合金环锻件。

技术介绍

[0002]铝合金因比强度高及轻量化材质特性，铝合金环锻件广泛应用于航天航空、精密机械设备等高新

[0003]目前铝合金环锻件的成形方法为：棒料加热
→
制坯(镦粗、冲孔)
→
加热
→
轧制成形。环锻件轧制成形时，如图1所示，主变形方向为圆周方向，环件径向及高向为次变形方向，且轧制成形是基于扩孔的变形，即外径不断扩大的不可逆成形过程，无法从根本上降低力学性能各向异性问题，导致锻件三向力学性能差异显著。
[0004]随着铝合金的发展，对铝合金产品的综合力学性能要求进一步提高。按照现有成形方法得到的环锻件，其径向及高向力学性能极易不合格。
[0005]因此，为了满足环锻件设计性能的要求，在现有设备及有限生产资源的条件下，保证环锻件切向力学性能的同时，提高径向及高向力学性能具有重要意义。
[0006]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的一个目的在于提供提高铝合金环锻件拉伸性能的制造方法，以解决现有技术中存在的铝合金环锻件径向及高向力学性能无法满足性能要求等技术问题。
[0008]本专利技术的另一目的在于提供采用上述制造方法制备得到的铝合金环锻件。
[0009]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0010]提高铝合金环锻件拉伸性能的制造方法，包括如下步骤：
[0011](a)对加热处理后的铝合金环坯进行预轧处理，得到预轧环坯；所述预轧处理中，保持所述环坯的外径不变，沿所述环坯的内壁施加径向压力，使所述环坯的高度增加；
[0012](b)对所述预轧环坯进行高度下压变形，得到环锻件；所述高度下压变形中，保持所述预轧环坯的外径不变，对所述预轧环坯施加轴向压力，使所述预轧环坯的内径减小。
[0013]在本专利技术的具体实施方式中，重复步骤(a)和(b)1～5次。
[0014]在本专利技术的具体实施方式中，步骤(a)中，所述加热处理的温度为420～470℃；所述加热处理的时间为1.5～15h。
[0015]在本专利技术的具体实施方式中，步骤(a)中，所述预轧环坯的高度为所述铝合金环坯高度的1.2～1.55倍。
[0016]在本专利技术的具体实施方式中，步骤(b)中，所述高度下压变形的变形量为20％～55％。
[0017]在本专利技术的具体实施方式中，步骤(b)中，所述高度下压变形后的所述环锻件的内
径与所述环坯的内径相同；所述环锻件的高度与所述环坯的高度相同。
[0018]在本专利技术的具体实施方式中，步骤(a)中，保持所述环坯的外径不变的方法包括：采用环形外模套套设于所述环坯外；所述环形外模套的内径与所述环坯的外径相同。进一步的，所述环形外模套的高度大于或等于预轧处理后的所述预轧环坯的高度。
[0019]在本专利技术的具体实施方式中，步骤(b)中，保持所述预轧环坯的外径不变的方法包括：采用环形外模套套设于所述预轧环坯外；所述环形外模套的内径与所述预轧环坯的外径相同。进一步的，所述环形外模套的高度大于或等于所述预轧环坯的高度。
[0020]在实际操作中，步骤(a)和步骤(b)采用的环形外模套可为同一外模套。
[0021]在本专利技术的具体实施方式中，步骤(b)中，对所述预轧环坯施加轴向压力，使所述预轧环坯的内径减小的方法包括：将环形外模套套设于所述预轧环坯外，在所述预轧环坯内放置模芯并对中，在所述预轧环坯上放置下压垫环并对中，对所述下压垫环施加轴向压力。进一步的，所述模芯为圆柱体结构或圆环结构；所述模芯的直径或外径与所述环坯的内径相同；所述模芯的高度与所述环坯的高度相同。所述下压垫环的内径与所述环坯的内径相同，所述下压垫环的外径与所述环坯的外径相同；所述下压垫环的高度等于所述预轧环坯与所述环坯的高度之差。
[0022]在本专利技术的具体实施方式中，所述方法还包括：对所述环锻件进行固溶和时效热处理。
[0023]在本专利技术的具体实施方式中，步骤(a)中，所述铝合金环坯的制备包括：将铝合金棒坯加热处理后，镦拔、冲孔，然后进行加热和轧制。
[0024]本专利技术还提供了采用上述任意一种所述提高铝合金环锻件拉伸性能的制造方法制得的铝合金环锻件。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0026](1)本专利技术通过预轧处理和高度下压变形的操作，可实现环件径向和高向的反复交替变形，也能促进切向从动变形，尽管环件外径尺寸未发生变化，基于环件锻比合理增加后其组织更趋均匀和致密，径向及高向力学性能显著提高的同时，切向力学性仍能够基本得到保持，不会出现大幅波动，尤其不会出现降低；
[0027](2)本专利技术的制造方法所采用的预轧和高度下压变形工序通过配套工装完成，产品变形量可实现固化，且便于规范操作及过程控制高稳定性的实现，同一规格环锻件的产品质量具有很好的一致性。并且工装设计及装配简单，实用性较强，制作成本较为低廉，且可重复使用，经济效益良好。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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。
[0029]图1为现有技术的铝合金环件径轴向轧制有限元模型示意图；
[0030]图2为本专利技术实施例提供的预轧处理中采用的外模套的结构示意图；
[0031]图3为本专利技术实施例提供的预轧处理中外模套与铝合金环坯装配结构示意图；
[0032]图4为本专利技术实施例提供的预轧处理后得到预轧环坯的结构示意图；
[0033]图5为本专利技术实施例提供的高度下压变形中采用的模芯的结构示意图；
[0034]图6为本专利技术实施例提供的高度下压变形中采用的下压垫环的结构示意图；
[0035]图7为本专利技术实施例提供的高度下压变形中工装模具装配的结构示意图；
[0036]图8为本专利技术实施例提供的高度下压变形工装与预轧环坯的装配结构示意图；
[0037]图9为本专利技术实施例提供的高度下压变形后得到的环锻件的结构示意图；
[0038]图10为本专利技术实施例1中步骤(1)的加热曲线图；
[0039]图11为本专利技术实施例1提供的双级固溶处理的加热曲线图；
[0040]图12为本专利技术实施例1提供的时效处理的加热曲线图。
[0041]附图标记：
[0042]1‑
铝合金环坯；
ꢀꢀꢀꢀ2‑
外模套；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ3‑
预轧环坯；
[0043]4‑
模芯；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.提高铝合金环锻件拉伸性能的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)对加热处理后的铝合金环坯进行预轧处理，得到预轧环坯；所述预轧处理中，保持所述环坯的外径不变，沿所述环坯的内壁施加径向压力，使所述环坯的高度增加；(b)对所述预轧环坯进行高度下压变形，得到环锻件；所述高度下压变形，保持所述预轧环坯的外径不变，对所述预轧环坯施加轴向压力，使所述预轧环坯的内径减小。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，还包括：重复进行步骤(a)和(b)；优选的，步骤(a)和(b)的重复次数为1～5次；优选的，步骤(a)中，所述加热处理的温度为420～470℃；所述加热处理的时间为1.5～15h。3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤(a)中，所述预轧环坯的高度为所述铝合金环坯高度的1.2～1.55倍。4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤(b)中，所述高度下压变形的变形量为20％～55％；优选的，步骤(b)中，所述高度下压变形后的所述环锻件的内径与所述环坯的内径相同；所述环锻件的高度与所述环坯的高度相同。5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤(a)中，保持所述环坯的外径不变的方法包括：采用环形外模套套设于所述环坯外；所述环形外模套的内径与所述环坯的外径相同；步骤(b)中，保持所述预轧环坯的外径不变的方法包括：采用环形外模套套设于所述预轧环坯外；优选的，所述环形外模套的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：王龙祥，程治，顾莉莉，任永海，梁宇，司马福，张胜文，朱亚军，郑禄鹏，
申请(专利权)人：贵阳安大宇航材料工程有限公司，
类型：发明
国别省市：