[發(fā)明專利]一種鋁合金超高強度彎曲型材的生產(chǎn)工藝

有效

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• 申請日: 2022-07-19
• 公開（公告）號: CN115255061B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設計）人: 喻俊荃;趙國群
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B21D7/00
• 分類號: B21D7/00;B21D7/16;B21D37/16;C22F1/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權代理有限公司 37221
• 代理人: 王志坤

本發(fā)明涉及一種鋁合金超高強度彎曲型材的生產(chǎn)工藝，涉及航空航天飛行器、高速列車、汽車等制造技術領域，工藝方法包括對鋁合金坯料進行慢速加熱和保溫處理；對鋁合金坯料進行雙向差速熱擠壓和自然冷卻，以獲得彎曲型材；對彎曲型材進行強約束、離線固溶及淬火；對彎曲型材在室溫下進行限定變形量的二次彎曲成形；對彎曲型材進行強約束和時效處理。本發(fā)明可解決現(xiàn)有技術難以兼顧鋁合金型材的強度和彎曲成形能力的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及型材制造技術領域，具體涉及一種鋁合金超高強度彎曲型材的 生產(chǎn)工藝。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而 不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經(jīng)成為本領域一般技術人 員所公知的現(xiàn)有技術。

高強度鋁合金(2系、7系及新型鋁鋰合金)型材在軍用飛機、民用飛機、 運載火箭等飛行器上的用量分別在15％、65％和70％以上，其結構形式主要包括 板材、型材、模鍛件、壁板等。具有特殊弧度要求的彎曲型材作為飛機機身長 桁、框、緣條、加強肋條等骨架類構件，起到承力和滿足飛機氣動力外形的關 鍵作用，而采用彎曲型材拼合的環(huán)框型材是運載火箭的重要骨架構件，具有支 撐和強化箭體作用。

制約以鋁鋰合金外代表的高強度鋁合金彎曲型材成形制造的主要矛盾點 在于型材的強度和彎曲成形能力難以兼顧。具有超高強度(屈服強度600MPa 以上)的鋁合金型材在室溫下進行彎曲成形時，其可彎曲程度極為有限，彎曲 半徑一般在1000mm以上，無法制造具有極小彎曲半徑(彎曲半徑小于型材 橫截面最大寬度的1/2，例如100mm以下)的產(chǎn)品。對鋁合金型材加熱可提 高型材的彎曲程度，但加熱會削弱甚至徹底消除型材的形變熱處理強化效果， 從而導致彎曲型材的強度大幅度下降，不再具有超高強度的力學性能優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的局限性，本發(fā)明的目的是提供一種鋁合金超高強度(屈服 強度600MPa以上)彎曲型材的生產(chǎn)工藝。該生產(chǎn)工藝制備得到的彎曲型材具 有超高強度，解決了現(xiàn)有技術中型材的強度和彎曲成形能力難以兼顧的技術問 題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術方案來實現(xiàn)：

本發(fā)明提供一種超高強度鋁合金彎曲型材的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：

S1、對鋁合金坯料進行慢速加熱和保溫處理；

S2、對步驟S1所得鋁合金坯料進行雙向差速熱擠壓和自然冷卻，以獲得 彎曲型材；

S3、對步驟S2所得彎曲型材進行強約束、離線固溶及淬火；

S4、對步驟S3所得彎曲型材在室溫下進行限定變形量的二次彎曲成形；

S5、對步驟S4所得彎曲型材進行強約束和時效處理。

進一步的，步驟S1中慢速加熱和保溫處理的條件為：以0.5-1.0℃/min的 加熱速率加熱至480-500℃，保溫時間為8-24h。

進一步的，步驟S2中所述的雙向差速熱擠壓是指采用兩個擠壓桿對加熱 后的坯料的兩端分別施加不同的加載速度進行擠壓使得擠出型材發(fā)生可控的彎曲變形，雙向差速擠壓的關鍵參數(shù)包括兩個擠壓桿的擠壓速度V₁和V₂、坯料橫截面面積A_b、彎曲型材橫截面面積A_p，彎曲型材橫截面外接圓直徑D_p、擠壓模具工作帶最大長度L；其中兩個擠壓桿速度的和(V₁+V₂)需在[3/(A_b/A_p)]mm/s至[30/(A_b/A_p)]mm/s范圍內(nèi)；在此速度范圍內(nèi)通過改變(V₁-V₂)/V₁的值調(diào)控彎曲型材的彎曲半徑；擠壓模具工作帶最大長度L需小于彎曲型材橫截面外接圓直徑D_p的1/2。