[發明專利]一種鋁合金管材零件固溶水淬后熱成形方法

無效

• 申請號: 201210430831.3
• 申請日: 2012-11-01
• 公開（公告）號: CN102888574A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 何祝斌;凡曉波;林鵬;苑世劍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04;C21D8/10;B21D26/033;B21D26/045
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明涉及一種可熱處理強化鋁合金管材零件的熱成形方法。

背景技術

鋁合金是一種重要的輕質結構材料，在航天航空及交通運輸等行業有著廣泛應用，但是，鋁合金在室溫下的成形性能較差，利用傳統的加工方法很難成形形狀復雜的零件，通常采用提高成形溫度的方法來改善其成形性能。通過加熱，不但可以提高材料的變形能力，同時還能明顯降低材料的變形抗力，從而降低對設備噸位的要求。

可熱處理強化鋁合金如2000系、6000系和7000系鋁合金，通過熱處理強化（固溶處理+時效）后強度顯著提高。常規成形方法中，該類鋁合金零件通常采用先在退火態完成零件的成形，然后將成形零件進行熱處理以提高其強度，滿足最終的使用要求。但是，固溶處理時需要將成形零件加熱到一定溫度（450~550℃）并保持一定時間后進行快速冷卻淬火，以獲得過飽和固溶體，為后續的時效做好準備。固溶加熱和淬火過程中，由于不均勻的熱脹冷縮及熱應力、內應力影響，零件形狀尺寸容易發生變化，影響零件尺寸精度。對于管狀零件而言，截面形狀越復雜多變、相對壁厚越小、軸線越彎曲，則零件的形狀尺寸精度受影響程度越大。

近年，發展起來一種針對鋁合金板材零件的熱溶成形冷模淬火工藝，將在加熱爐中充分固溶的坯料，快速轉移定位到成形冷模內進行成形，在成形的同時完成淬火，最后進行必要的時效處理。該成形方法將成形與熱處理相結合，可一次成形形狀復雜的高強度鋁合金零件。該成形方法的關鍵是要保證材料在足夠高的溫度下完成成形，并以足夠快的冷卻速度完成淬火，否則一方面無法完成復雜形狀零件的成形，另一方面也無法實現有效淬火從而影響最終時效強化效果，該熱溶成形冷模淬火工藝雖然也可以用來成形管材零件，但因為其成形工藝步驟要比板材零件多，所以要滿足上述的成形和淬火條件更為困難。

發明內容

本發明是要解決現有的可熱處理強化鋁合金管材零件先成形后熱處理時易產生明顯形狀尺寸變化，以及采用熱溶成形冷模淬火工藝對轉移裝置、坯料定位和成形工藝步驟要求高等技術問題，而提供一種鋁合金管材零件固溶水淬后熱成形方法。

本發明的一種鋁合金管材零件固溶水淬后熱成形方法按以下步驟實現：

一、將鋁合金管坯放在加熱爐中，在溫度為450~575℃的條件下，加熱30~180min，進行固溶，固溶完成后取出水淬；

二、將模具加熱至溫度為150~400℃；

三、將步驟一處理后的鋁合金管坯放在步驟二處理后的模具中，合模加熱至溫度為150~400℃，然后對鋁合金管坯兩端進行密封和軸向補料，再向管坯內通入熱態介質，進行壓制，完成鋁合金管材零件的成形；

四、將成形后的鋁合金管材零件取下，冷卻至室溫，然后在溫度為120~250℃的條件下進行時效處理，得到最終的鋁合金管材零件。

本發明的有益效果

本發明的鋁合金管材零件固溶水淬后熱成形過程如圖1所示，采用先將鋁合金管坯進行固溶水淬處理以獲得過飽和固溶體，再將鋁合金管坯放在熱態模具內進行二次加熱并合模加壓成形，最后將成形后的管材零件進行時效強化處理。本發明的一種鋁合金管材零件固溶水淬后熱成形方法有以下優點：（1）成形前先對管坯進行固溶淬火處理，避免了在零件成形后因固溶處理時加熱與冷卻引起的零件形狀尺寸變化，保證了零件形狀尺寸精度；（2）固溶后管坯水淬時冷卻速度一般為200℃/s而模內冷卻時的冷卻速度為30~100℃/s，本發明的成形方法更利于獲得過飽和固溶體，時效后零件強度更大幅度提高；（3）先對管坯進行固溶水淬，然后在熱態模具內二次加熱，避免了現有成形方法需要將固溶后的熱態管坯快速轉移、快速成形的問題，靈活度比較大，降低了對成形設備的要求；（4）成形時，模具溫度始終恒定，容易實現對管材溫度的精確控制，且不需要在模具中加工復雜的冷卻水道，降低了模具制造成本；（5）時效后，零件強度大幅度提高，可應用于成形2000系、6000系和7000系等可熱處理強化鋁合金，獲得充分強化且尺寸精度高的鋁合金管材零件。

附圖說明

圖1為本發明的鋁合金管材零件固溶水淬后熱成形過程示意圖；其中T1為固溶溫度，T2為成形溫度，T3為時效溫度；A~B段進行固溶，B~C段進行水淬，D~E段進行二次加熱，F~G段進行冷卻，I~J段進行時效；

圖2為實施例1的鋁合金管材零件固溶水淬后熱成形過程的示意圖；

圖3為實施例1的鋁合金管材零件固溶水淬后熱成形過程的示意圖；

圖4為實施例2的鋁合金管材零件固溶水淬后熱成形過程的示意圖。

具體實施方式