[發明專利]鋁合金異截面大型環件的液態模鍛軋制復合成形方法

有效

• 申請號: 201210200488.3
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN102689155A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 李路;王放;陳志謙;于文斌
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B22D18/02;B21H1/06
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明涉及一種具有復雜截面的大直徑金屬環件的短流程加工成形方法，具體的涉及一種鋁合金異截面大型環件的液態模鍛軋制復合成形方法。

背景技術

隨著我國航天事業的飛速發展，大推力運載火箭急需直徑5米以上級的大型復雜截面鋁合金環件。所謂復雜截面環件，是指環件軸向方向截面積尺寸差異較大、環件截面方向形狀和尺寸變化較大、以及內表面和外表面形狀均較為復雜的金屬環件，它是大推力運載火箭項目能否成功的重要環節，是運載火箭的關鍵連接件。特殊的使用環境對環件的尺寸精度和綜合力學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，避免后續機加成形，浪費大量人力物力的同時嚴重降低環件使用性能；另一方面要求零件具有優異的組織狀態以達到綜合力學性能的要求。

目前，復雜截面環件的制備通常采用熱軋制（也稱作熱輾擴）與機械切削加工聯合完成。該工藝基于成形錠坯軋制出矩形截面的環坯，再通過機械切削將矩形截面加工成所需要的復雜截面。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→機械加工。該工藝存在以下幾個方面的問題：

1）流程冗長，工序繁多，生產效率低；

2）輾擴環坯需沖孔制備，且最終截面形狀需通過切削多余敷料保證，材料利用率低；

3）機械加工過程切斷金屬流線，導致環件綜合力學性能下降；

4）制備過程需反復加熱，導致晶粒粗大，表面氧化嚴重，能源損耗大。

公開號為CN?101817134A的中國專利公開了一種金屬環件短流程鑄輾復合成形的方法，該金屬環件短流程鑄輾復合成形的方法雖然在一定程度上滿足生產流程短，節省能源、材料和人力的有益效果，但是該方法采用離心鑄造環坯，無法滿足復雜截面環件的加工要求，且生產得到的金屬環件的綜合力學性能還達不到如運載火箭的使用要求。

鑒于此，本發明旨在探索一種鋁合金異截面大型環件的液態模鍛軋制復合成形方法，該鋁合金異截面大型環件的液態模鍛軋制復合成形方法不僅能夠簡化鋁合金環件的制坯工藝流程、降低成本和提高生產效率，而且還能夠有效改善鋁合金環件的微觀組織狀態，提高綜合力學性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提出一種鋁合金異截面大型環件的液態模鍛軋制復合成形方法，該鋁合金異截面大型環件的液態模鍛軋制復合成形方法不僅能夠簡化鋁合金環件的制坯工藝流程、降低成本和提高生產效率，而且還能夠有效改善鋁合金環件的微觀組織狀態，提高綜合力學性能。

要實現上述技術目的，本發明的鋁合金異截面大型環件的液態模鍛軋制復合成形方法，包括熔煉→液態模鍛→均勻化→余熱等溫軋制→熱處理→精整；

所述液態模鍛為：將液態模鍛模具固定于間接擠壓鑄造機上后，將熔煉得到的鋁合金溶液定量澆注到液態模鍛模具內，澆注溫度為650-730?℃，加壓速度為35-40?mm/s，充型時間1-6?s，比壓為100-200?MPa，并在該壓力下保壓35-60?s，得到近終截面環坯；

所述余熱等溫軋制為：經均勻化后的近終截面環坯的溫度降至430-480℃時，在徑軸復合軋環機上進行等溫軋制。

進一步，將所述液態模鍛模具固定于間接擠壓鑄造機上后，預熱至150-200?℃時，在液態模鍛模具型腔內均勻噴上一層脫模劑，涂層厚度10-20微米，繼續預熱液態模鍛模具至250-300?℃；

進一步，所述余熱等溫軋制包括快速輾擴階段、穩定輾擴階段、減速輾擴階段和成圓整形階段，所述快速輾擴階段和穩定輾擴階段時的軸向進給速度V_軸向與徑向進給速度V_徑向滿足V_軸向=0.5-0.6V_徑向，所述減速輾擴階段和成圓整形階段時，徑軸復合軋環機的錐輥不進給，僅軋制由于徑向軋制引起的寬展，當環坯的外徑與成品環相差30-50?mm?時，軸向軋輥抬起；

進一步，軋制模具與坯料溫差為±10℃；

進一步，徑軸復合軋環機的徑向進給量選擇鍛透所要求的最小進給量和咬入孔型所允許的最大進給量之間的較小值；

進一步，熔煉鋁合金的原材料選用純鋁錠、純鋅塊、鎂塊、銅塊及中間合金，且純鋁錠、純鋅塊和鎂塊在使用前均需除去表面的氧化皮和污物，清洗后放入電爐中烘烤，去除所含水汽；