[發明專利]一種薄壁鋁合金材料管殼零件切削加工的熱處理工藝

無效

• 申請號: 201310239327.X
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN104233125A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 華兆紅
• 申請（專利權）人: 無錫市森信精密機械廠
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04;C21D1/78
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊晞

技術領域

本發明涉及一種薄壁鋁合金材料管殼零件切削加工的熱處理工藝。

背景技術

實際生產中，薄壁鋁合金管殼類的零件在機加工過程中和加工后經常產生變形,而又找不到有效的解決方法，造成零件報廢。

薄壁鋁合金管殼類的零件在機加工中存在以下難點：

（1）高溫下組織易產生裂變。鋁合金材料具有熔點低，激活能大，溫度升高后塑性變大，高溫高壓下，切削時易產生粘刀現象，形成積屑瘤。

（2）切削時易變形。管殼零件毛坯為棒料加工成形，要加工成壁厚只有2mm的薄壁管殼，粗加工時加工余量大，組織應力分布不均，切削應力也大，尤其是加工曲面拐點時，由于切削熱應力不能及時散發出去，造成應力集中釋放，引起零件變形。

（3）零件在主切削力作用下變形。管殼零件壁薄、易變形，隨著管殼零件加工余量的逐步去除，零件的剛度也越來越差，進行到半精加工時，在主切削力作用下，產生徑向擠壓力，每一次切削造成零件切削應力變形，使管殼零件產生橢圓變形，造成尺寸及形位公差超差，使零件報廢。

（4）僅經過機械加工難消除加工應力。管殼零件經過粗加工→半精加工→精加工后，當零件放置一段時間或在環境溫度或溫度沖擊試驗的條件下，應力還將釋放出來產生微量變形，造成零件報廢。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種薄壁鋁合金材料管殼零件切削加工的熱處理工藝。所述工藝采用毛坯進行淬火+時效固溶處理，改善材料的切削性能→采用粗加工后的再結晶時效熱處理消除應力→半精加工后再進行時效熱處理，進一步消除加工應力，保證加工零件內部應力完全釋放→車削完工后最后一次穩定加工尺寸的低溫熱處理。實踐表明，上述熱處理工藝方法達到了消除零件加工變形、穩定了加工尺寸的目的，保證了零件尺寸精度及形位公差達到技術要求。

鋁合金屬于輕合金，密度小，比強度高，比模量高，結構性能優異，其韌性、塑性較好，能進行淬火，時效處理時，針對管殼零件壁薄、尺寸精度高、幾何公差要求嚴格的技術特點，本發明通過多次的加工實踐，采用四階段熱處理工藝解決了薄壁鋁合金材料管殼零件切削加工變形的問題。

一種薄壁鋁合金材料管殼零件切削加工的熱處理工藝，包括以下工序：

毛坯的淬火和時效高溫熱處理：毛坯進行一次溫度為430-470℃左右、時間45min-75min的淬火＋時效高溫熱處理；

粗加工后熱處理：粗加工后進行一次溫度130-150℃左右、時間為14-18h的熱處理工序；

半精加工后時效熱處理：精加工后，再進行一次溫度為110-130℃、時間為7-9h左右的時效熱處理；

精加工后進行低溫熱處理：精加工完成后再進行溫度為110℃左右8h的低溫最終熱處理。

以下進行詳細說明

（1）毛坯的淬火和時效高溫熱處理

管殼零件毛坯為棒料，而成品件為壁厚只有2mm的薄壁零件，大量的材料被掏空，切削時在高溫高壓下，材料組織易為退火狀態。為了提高材料的強度，改善切削加工性能，對毛坯進行一次溫度為430-470℃左右、時間45min-75min的淬火＋時效高溫熱處理，使鋁合金的材料硬度達到150HBW以上，提高管殼零件加工性能。

（2）粗加工后熱處理

管殼零件毛坯在進入粗加工階段，加工余量大，刀具磨損快，此時零件內存儲變形應力最大，組織不穩定，粗加工后進行一次溫度130-150℃左右、時間為14-18h的熱處理工序，以消除粗加工應力，改善鋁合金材料組織面心六方晶格系馬氏體組織結構，提高管殼零件后續加工工序的切削加工性能，增加刀具的使用壽命，提高零件表面加工質量。

（3）半精加工后時效熱處理

管殼零件經過粗加工后，此時零件的加工余量為1mm左右，進入到半精加工后，隨著切削的進行，管殼零件內應力也隨切削釋放出來，造成零件變形，因此半精加工后，再進行一次溫度為110-130℃、時間為7-9h左右的時效熱處理，進一步消除零件半精加工應力。

（4）精加工后進行低溫熱處理

管殼零件精加工完成后，此時內外尺寸及幾何公差達到技術要求。但是，考慮到環境溫度的變化影響到零件完工尺寸和幾何公差產生微量變化，同時考慮到零件隨產品要進行一系列溫度沖擊試驗，因此應再進行一次熱處理來穩定精加工后的完工尺寸。