[發(fā)明專利]2014鋁合金異截面大型環(huán)件的液態(tài)模鍛軋制復(fù)合成形方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210200471.8
• 申請(qǐng)日: 2012-06-18
• 公開（公告）號(hào): CN102689152A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李路;王放
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南大學(xué)
• 主分類號(hào): B23P15/00
• 分類號(hào): B23P15/00;B22D18/02;B21H1/06
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有復(fù)雜截面的大直徑金屬環(huán)件的短流程加工成形方法，具體的涉及一種2014鋁合金異截面大型環(huán)件的液態(tài)模鍛軋制復(fù)合成形方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)航天事業(yè)的飛速發(fā)展，大推力運(yùn)載火箭急需直徑5米以上級(jí)的大型復(fù)雜截面鋁合金環(huán)件。所謂復(fù)雜截面環(huán)件，是指環(huán)件軸向方向截面積尺寸差異較大、環(huán)件截面方向形狀和尺寸變化較大、以及內(nèi)表面和外表面形狀均較為復(fù)雜的金屬環(huán)件，它是大推力運(yùn)載火箭項(xiàng)目能否成功的重要環(huán)節(jié)，是運(yùn)載火箭的關(guān)鍵連接件。特殊的使用環(huán)境對(duì)環(huán)件的尺寸精度和綜合力學(xué)性能提出了近乎苛刻的要求：一方面要求零件具有高精度的外形尺寸，避免后續(xù)機(jī)加成形，浪費(fèi)大量人力物力的同時(shí)嚴(yán)重降低環(huán)件使用性能；另一方面要求零件具有優(yōu)異的組織狀態(tài)以達(dá)到綜合力學(xué)性能的要求。

目前，復(fù)雜截面環(huán)件的制備通常采用熱軋制（也稱作熱輾擴(kuò)）與機(jī)械切削加工聯(lián)合完成。該工藝基于成形錠坯軋制出矩形截面的環(huán)坯，再通過(guò)機(jī)械切削將矩形截面加工成所需要的復(fù)雜截面。主要加工工藝流程為：冶煉→開坯→下料→鐓粗→沖孔→熱軋制→熱處理→機(jī)械加工。該工藝存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

1）流程冗長(zhǎng)，工序繁多，生產(chǎn)效率低；

2）輾擴(kuò)環(huán)坯需沖孔制備，且最終截面形狀需通過(guò)切削多余敷料保證，材料利用率低；

3）機(jī)械加工過(guò)程切斷金屬流線，導(dǎo)致環(huán)件綜合力學(xué)性能下降；

4）制備過(guò)程需反復(fù)加熱，導(dǎo)致晶粒粗大，表面氧化嚴(yán)重，能源損耗大。

公開號(hào)為CN?101817134A的中國(guó)專利公開了一種金屬環(huán)件短流程鑄輾復(fù)合成形的方法，該金屬環(huán)件短流程鑄輾復(fù)合成形的方法雖然在一定程度上滿足生產(chǎn)流程短，節(jié)省能源、材料和人力的有益效果，但是該方法采用離心鑄造環(huán)坯，無(wú)法滿足復(fù)雜截面環(huán)件的加工要求，且生產(chǎn)得到的金屬環(huán)件的綜合力學(xué)性能還達(dá)不到如運(yùn)載火箭的使用要求。

鑒于此，本發(fā)明旨在探索一種2014鋁合金異截面大型環(huán)件的液態(tài)模鍛軋制復(fù)合成形方法，該2014鋁合金異截面大型環(huán)件的液態(tài)模鍛軋制復(fù)合成形方法不僅能夠簡(jiǎn)化鋁合金環(huán)件的制坯工藝流程、降低成本和提高生產(chǎn)效率，而且還能夠有效改善鋁合金環(huán)件的微觀組織狀態(tài)，提高綜合力學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種2014鋁合金異截面大型環(huán)件的液態(tài)模鍛軋制復(fù)合成形方法，該2014鋁合金異截面大型環(huán)件的液態(tài)模鍛軋制復(fù)合成形方法不僅能夠簡(jiǎn)化鋁合金環(huán)件的制坯工藝流程、降低成本和提高生產(chǎn)效率，而且還能夠有效改善鋁合金環(huán)件的微觀組織狀態(tài)，提高綜合力學(xué)性能。

要實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的2014鋁合金異截面大型環(huán)件的液態(tài)模鍛軋制復(fù)合成形方法，包括如下步驟：

1）熔煉：將2014鋁合金在熔化爐中按成分配比熔煉；

2）液態(tài)模鍛：將液態(tài)模鍛模具固定于間接擠壓鑄造機(jī)上后，將第1）步驟中得到的鋁合金溶液定量澆注到液態(tài)模鍛模具內(nèi)，澆注溫度為680-700?℃，加壓速度為35-40?mm/s，充型時(shí)間1-6s，比壓為150-200?MPa，并在該壓力下保壓35-60?s，得到近終截面環(huán)坯；

3）均勻化：近終截面環(huán)坯冷卻至485?℃保溫12?h，再以1?℃/h的升溫速度升至495?℃，然后保溫5?h；

4）余熱等溫軋制：均勻化后的近終截面環(huán)坯溫度降低至430-450?℃時(shí)，在徑軸復(fù)合軋環(huán)機(jī)上進(jìn)行等溫軋制；

5）熱處理：經(jīng)余熱等溫軋制得到的環(huán)坯自由升溫至490?℃，再以5?℃/h的升溫速度升至507?℃，保溫20?min，冷水淬火后升溫至160?℃保溫18?h；

6）精整。

進(jìn)一步，所述第2）步驟中，將液態(tài)模鍛模具固定于間接擠壓鑄造機(jī)上后，預(yù)熱至150-200?℃時(shí)，在液態(tài)模鍛模具型腔內(nèi)均勻噴上一層脫模劑，涂層厚度10-20微米，繼續(xù)預(yù)熱液態(tài)模鍛模具至250-300?℃；

進(jìn)一步，所述第4）步驟中，余熱等溫軋制包括快速輾擴(kuò)階段、穩(wěn)定輾擴(kuò)階段、減速輾擴(kuò)階段和成圓整形階段，所述快速輾擴(kuò)階段和穩(wěn)定輾擴(kuò)階段時(shí)的軸向進(jìn)給速度V_軸向與徑向進(jìn)給速度V_徑向滿足V_軸向=0.5-0.6V_徑向，所述減速輾擴(kuò)階段和成圓整形階段時(shí)，徑軸復(fù)合軋環(huán)機(jī)的錐輥不進(jìn)給，僅軋制由于徑向軋制引起的寬展，當(dāng)環(huán)坯的外徑與成品環(huán)相差30-50?mm?時(shí)，軸向軋輥抬起；

進(jìn)一步，軋制模具與坯料溫差為±10℃；