[發明專利]一種超高強度鋁合金的模鍛方法

無效

• 申請號: 201310093213.9
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103878280A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 郭敏;冀勝利;秦衛東;李增樂;黃之益
• 申請（專利權）人: 陜西宏遠航空鍛造有限責任公司
• 主分類號: B21J5/02
• 分類號: B21J5/02;B21J13/02
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術領域

本發明涉及鋁合金的鍛造技術領域，特別是涉及超高強度鋁合金的鍛造技術領域。

背景技術

變形鋁合金依據其強度可以分成高強度鋁合金和超高強度鋁合金；所述超高強度鋁合金，因其具有高比強度和良好的韌性以及耐腐蝕性，多用于飛機機體部件。通常超高強度鋁合金的飛機機體部件是由板坯鍛造成鍛件后，再經機械加工而成。由板坯鍛造成鍛件的過程為：首先將板材加熱后鍛造成鍛坯，空冷、排傷后進行固溶熱處理，然后進行自由鍛冷變形制成所需鍛件的形狀后再進行沉淀熱處理，最后再經空冷、排傷、檢驗后得到最終所需的超高強度鋁合金鍛件；但是由于上述方法中所采用的自由鍛，而自由鍛對于復雜的鍛件難以控制所需鍛件的形狀，故此不得不增大鍛造后的加工余量導致原材料消耗大，無形中也增加了后續機械加工的工作量和加工周期；并且在隨后的機械加工過程中增加了鍛件表面金屬流線被切斷的量，導致零件的力學性能和疲勞壽命受到影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：降低鍛件后續加工中的原材料消耗和工作量，減少對表面金屬流線的切斷所導致的對零件力學性能和疲勞壽命的影響。

本發明的技術方案是:為了降低鍛件后續加工中的原材料消耗和工作量，減少對表面金屬流線的切斷所導致的對零件力學性能和疲勞壽命的影響，在原有超高強度鋁合金的鍛造方法基礎上，將固溶熱處理后冷變形的自由鍛改成冷變形的分段模鍛；為了便于冷變形分段模鍛方法的實施，避免過大的冷變形量所導致的鍛件開裂，在固溶熱處理前增加一個熱模鍛工序，熱模鍛的模具型腔與所需鍛制的鍛件相比四周大1%、高度方向大5%，熱模鍛時將加熱后的鍛坯放入預熱后的熱鍛模具中進行；為了降低冷變形過程中所需壓機的噸位和加工成本，將固溶熱處理后的冷變形模鍛分成中部模鍛和中部以外的模鍛，即分別進行中部和中部以外的冷變形模鍛，所述冷變形模鍛是將鍛坯放入預熱后的冷鍛模具中進行。

所述熱模鍛和冷模鍛的模具均采用模具鋼，優先選用Cr-Ni-Mo系模具鋼，優選5CrNiMo模具鋼。

所述熱模鍛和冷模鍛時其所用模具均預熱至250℃～350℃。

本發明的有益效果是：通過在原有超高強度鋁合金的鍛造方法基礎上，將固溶熱處理后冷變形的自由鍛改成冷變形的分段模鍛，在固溶熱處理前增加熱模鍛，降低了鍛件后續加工中的原材料消耗和工作量，減少了對零件表面金屬流線的切斷所導致的對零件力學性能和疲勞壽命的影響，提高了由超高強度鋁合金制作的零部件質量，為穩定批量地生產超高強度鋁合金鍛件提供了一種新的選擇途徑。

具體實施方式

下面通過具體的實施例對本發明的方法進行詳細地說明。

某飛機用V字形零件要求采用7050超高強度鋁合金，要求經過鍛造加工后制成。據此，為了降低V字形零件機械加工中的材料消耗并提高其力學性能和疲勞壽命，采用本發明的模鍛方法進行鍛造加工；其中熱鍛模具和冷變形模具均選用5CrNiMo模具鋼，根據7050超高強度鋁合金的熱收縮特性，確定熱鍛模具的型腔與所需鍛件相比四周大1%、高度方向大5%；采用630KJ對擊錘實施熱鍛和冷鍛，首先將7050超高強度鋁合金的板材加熱至410℃后鍛制成V字形鍛坯，然后空冷、排傷；再將V字形鍛坯加熱至410℃后放入預熱至300℃的熱鍛模具中進行鍛造，鍛后經空冷、排傷后進行477℃、170分鐘的固溶處理，其次將經上述固溶處理后的V字形鍛坯分別放入預熱至300℃的中部冷變形模具中進行中部冷變形模鍛和中部以外預熱至300℃的冷變形模具中進行中部以外的冷變形模鍛，最后得到所需的7050超高強度鋁合金鍛件。

通過上述的鍛造方法，使得該7050超高強度鋁合金材料消耗比原有的鍛造方法減少了30%，由于鍛件的外形尺寸更加接近所需加工的零件尺寸，減少了零件機加過程對鍛造流線的切割，與此同時也減少了零件機械加工的工作量和加工周期；提高了零件的性能和質量，保證了批量生產時的產品性能以及質量的穩定性。