[發明專利]一種7075鋁合金錐形機匣等溫模鍛成形模具及方法

有效

• 申請號: 201310381836.6
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN103406482A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 袁林;徐福昌;單德彬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B21J13/02
• 分類號: B21J13/02;B21J5/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高媛

技術領域

本發明涉及一種鋁合金零件成形模具及方法，具體涉及一種7075鋁合金錐形機匣零件等溫模鍛成形模具及方法。

背景技術

7075鋁合金是Al-Zn-Mg-Cu系超高強鋁合金的一種，廣泛應用于航空、航天等領域。航空航天用鍛件不僅要求尺寸精度高、機械性能好，還要求具有良好的流線分布，這就使得該類鍛件的成形難度也越來越大。由于鋁合金的鍛造溫度范圍較窄，如果成形溫度過低，坯料的溫度就會下降很快。這樣不僅使變形抗力增加，材料塑性降低，而且還會產生粗晶、混晶、充不滿、折疊、流線紊亂和表面粗晶等缺陷，將無法滿足航空、航天等領域對關鍵鍛件的需要。

7075鋁合金錐形機匣外部呈錐臺形，內部帶有一個深內腔,外側直徑較大的一端帶有四個對稱分布的凸耳，凸耳上方有八條加強筋與其相貫。機匣外側還有若干高筋、矮筋和凸臺，整體形狀十分復雜。此外，錐形機匣在直升機起飛、飛行及降落過程中承受著很大的負荷，因此還要求較優的組織性能。不僅要求機匣內部流線沿其幾何外形分布，不允許有流線露頭、渦流及穿流等缺陷，還要求晶粒細小均勻，不允許有粗晶和混晶等缺陷。上述情況和要求使得錐形機匣的成形技術難度很大。

近十年來，國內有科研單位嘗試采用塑性加工的方法來解決直九直升機錐形機匣零件的國產化問題。所得機匣件的形狀尺寸雖然基本符合要求，但機匣內部組織不穩定，在性能方面也難以滿足直九的裝機需求。

綜上，7075鋁合金錐形機匣形狀十分復雜，性能要求高，極易形成折疊、流線紊亂和表面粗晶缺陷，成形困難。

發明內容

本發明為解決現有技術制造7075鋁合金錐形機匣存在折疊、流線紊亂、表面粗晶缺陷和成形困難的問題，進而提供一種7075鋁合金錐形機匣等溫模鍛成形模具及方法。

本發明為解決上述問題采取的技術方案是：

本發明的一種7075鋁合金錐形機匣等溫模鍛成形模具包括上模、頂桿和下模，下模的上表面的中部由上至下依次加工有模腔和頂出孔，模腔和頂出孔貫通，模腔的形狀呈錐形，上模的下表面的中部加工有與模腔相配合的沖頭，下模的上表面的邊緣上設置有四個凸耳槽，其中兩個凸耳槽貼靠設置，另外兩個凸耳槽貼靠設置，所述其中兩個凸耳槽和所述另外兩個凸耳槽正對設置，模腔的內表面上設置有八個長條凹槽，每兩個長條凹槽與相應的一個凸耳槽相連通，模腔的內表面上設置有第一短條凹槽和第二短條凹槽，模腔的內表面上還設置有第一凹槽和第二凹槽，上模蓋合在下模上，沖頭伸入模腔內，頂桿伸入頂出孔內，且頂桿的上表面與模腔的底面齊平。

本發明的一種7075鋁合金錐形機匣等溫模鍛成形方法是按照以下步驟實現：一、制坯：將圓柱形7075鋁合金坯料先放入箱式加熱爐中加熱到100～150℃，然后，取出并在其表面均勻地噴涂石墨乳水溶液，再將噴涂有石墨乳水溶液的坯料放入箱式加熱爐中加熱至420℃-440℃，并保溫2.5-3.5小時，同時，平砧鐓粗模具在液壓機上直接加熱到100～150℃，并在平砧鐓粗模具的型腔表面均勻地噴涂石墨乳水溶液，然后將噴涂有石墨乳水溶液的平砧鐓粗模具加熱到420～430℃，坯料進行平砧鐓粗，制得成形的坯件，其中，石墨乳水溶液的質量百分濃度為10%～15%，坯料的尺寸為Φ190mm×410mm，平砧鐓粗至Φ240×210；

二、預鍛：將成形的坯件放入箱式加熱爐中加熱到100～150℃，然后，取出在其表面均勻地噴涂石墨乳水溶液，再將噴涂有石墨乳水溶液的坯件放入箱式加熱爐中加熱至420℃-440℃，并保溫2.5-3.5小時，同時，將預鍛上模和預鍛下模放在液壓機上加熱到100℃～150℃后，也在預鍛下模的預鍛模腔的內表面均勻地噴涂石墨乳水溶液，然后將預鍛上模和噴涂有石墨乳水溶液的預鍛下模加熱到420℃～430℃，在預鍛下模的預鍛模腔內放入坯件，進行預鍛成形，制得成形的預鍛件，其中，石墨乳水溶液的質量百分濃度為10%～15%；

三、一次終鍛：將成形的預鍛件進行噴涂石墨乳水溶液潤滑，放入箱式加熱爐中加熱至420℃-440℃，并保溫2-3小時，同時，將上模和下模放在液壓機上加熱到100℃～150℃后，也在下模的模腔的內表面均勻地噴涂石墨乳水溶液，然后，將上模和噴涂石墨乳水溶液的下模加熱到420℃～430℃，在下模的模腔中放入預鍛件，進行第一次終鍛成形，制得成形的第一次終鍛件，其中，石墨乳水溶液的質量百分濃度為10%～15%；