[發明專利]一種2219鋁合金環件細晶制造工藝

有效

• 申請號: 201811612947.2
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109622873B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 張曼曼;張文學;倪江濤;劉浩;朱凱;尹學林;付敏敏;高建新;魏博深;宮成;劉潔
• 申請（專利權）人: 天津航天長征技術裝備有限公司
• 主分類號: B21K1/76
• 分類號: B21K1/76;B21K1/04;C21D9/40;C22F1/00;C22F1/04
• 代理公司: 天津市新天方專利代理有限責任公司 12104
• 代理人: 張強

本發明是一種2219鋁合金環件細晶制造工藝，包括步驟一：鍛造制坯；步驟二：固溶?過時效處理；步驟三：中溫環軋成形；步驟四：最終固溶?冷變形?時效處理。本發明通過固溶?過時效處理預析出一定尺寸的沉淀相，在中溫環軋變形過程中，在該類沉淀析出相周圍會產生大量位錯塞積并形成局部變形帶，引入變形能，在后續最終固溶處理過程中析出相粒子成為再結晶形核的核心，從而形成細小的再結晶組織，達到細化晶粒、改變傳統工藝中環軋后顯著的纖維組織的目的，降低傳統環軋變形導致的突出的纖維組織，降低各向異性，提高環件各向組織性能一致性，提升環件綜合性能，實現其形?性協同制造，滿足航天型號使用需求。

技術領域

本發明涉及鋁合金塑性加工及熱處理技術領域，尤其涉及一種2219鋁合金環件細晶制造工藝。

背景技術

大型環件廣泛應用于工業制造各領域中，如風電設備軸承套圈及齒輪環坯料、壓力容器、核反應堆加強圈、運載火箭過渡環等。在航空航天領域中，對結構效率、輕質化的要求較高，更多地選用鋁合金材料。2219鋁合金具有強度高、斷裂韌性、焊接性能及耐熱性好等優勢，廣泛應用于航天制造領域。2219鋁合金環件是運載火箭貯箱結構中的主要承力構件，受內外壓、軸向壓力及彎矩等多種作用力，受力狀態復雜、綜合性能及尺寸精度要求高，其形-性協同一體化制造是運載火箭貯箱研制的關鍵技術。

目前大型鋁合金環件制造過程為鑄錠制備-鍛造制坯-環軋成形-固溶冷變形時效的工藝流程，可以滿足大型鋁合金環件成形的要求，但存在組織不均勻、力學性能一致性差、各向異性突出等問題，隨著環件結構尺寸的增大，上述問題更加顯著，無法實現大型環件的形-性協同制造，難以保證產品的精確和可靠性，不能滿足產品的服役要求。

發明內容

本發明旨在解決現有技術的不足，而提供一種2219鋁合金環件細晶制造工藝。

本發明為實現上述目的，采用以下技術方案：一種2219鋁合金環件細晶制造工藝，包括如下步驟：

步驟一：鍛造制坯

a1：多向鍛造

將所需規格的2219鋁合金圓鑄錠置于加熱電爐內加熱至450-460℃，按材料保溫系數2.0-2.5min/mm計算保溫時間，加熱完成后置于鍛壓機上依次沿三個方向分別進行鐓粗和拔長變形并得到鍛坯，其工藝流程為Z向鐓粗、X向拔長、X向鐓粗、Y向拔長、Y向鐓粗、Z向拔長、Z向鐓粗，需保證鍛坯軸向與圓鑄錠軸向一致，每次變形量控制在40-55％之間，保證變形溫度始終在終鍛溫度以上，各道次變形之間允許鍛坯回爐加熱，回爐加熱時間不低于4h，最終制備出柱形鍛坯；

a2：沖孔及馬架擴孔

將柱形鍛坯加熱至450-460℃并保溫一定時間后，在鍛壓機上用預熱后的沖頭在柱形鍛坯中心按規定沖出一個中心孔，對中心孔進行粗車加工，去除沖孔產生的缺陷，獲得帶中心孔的坯料，繼續將坯料加熱至450-460℃并保溫一定的時間，在鍛壓機上進行馬架擴孔，減小坯料的壁厚尺寸，保證坯料變形溫度始終在終鍛溫度以上，擴孔過程中允許坯料回爐加熱，回爐加熱時間不低于4h，得到環坯；

步驟二：固溶-過時效處理

b1：固溶處理

對制得的環坯，采用鋁合金專用的固溶淬火爐進行固溶處理，固溶處理采用到溫裝爐的方式，首先將環坯裝入料框或置于淬火專用工裝中，以備后續裝爐使用，開啟固溶淬火爐加熱系統進行爐膛預熱，設定預熱加熱溫度530-540℃，到溫后保溫0.5-3h，使爐內溫度充分均勻化，待達到規定的預熱保溫時間后，快速打開爐門并將環坯與料框或淬火專用工裝一齊入爐加熱，并快速關閉爐門，由于爐門開關及環坯入爐導致爐內溫度低于裝爐前設定的溫度，經過一段時間的重新加熱后，待爐溫重新恢復至530-540℃時開始保溫計時，保溫時間按照環坯的有效尺寸計算，保溫系數為2.0-2.5min/mm；

b2：淬火