CN109079067A - 高强度铝合金环件轧制成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度铝合金环件轧制成形方法，通过对环件的径向、轴向、切向进行镦拔改锻，再经过高温轧制和中低温轧制分段轧制，提高环件性能，获得高强度铝合金环件。这种轧制方法主要用于航空、航天、工业机械等领域高强度铝合金环件的成形。
Description
技术领域
本发明涉及一种环件的轧制成形方法，特别是涉及了高强度铝合金环件轧制成形方法。
背景技术
随着我国大重型航空发动机、直升机、运载火箭的快速发展，轻质高强的锻件越来越受青睐，而铝合金作为轻质材料，其力学性能往往达不到使用要求，因此迫切的需要提供一种提高铝合金环件力学性能的锻造方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高强度铝合金环件轧制成形方法，通过对环件的径向、轴向、切向进行镦拔改锻，再经过高温轧制和中低温轧制分段轧制，提高环件性能，获得高强度铝合金环件。
为解决上述技术问题，本发明所述高强度铝合金环件轧制成形方法，其技术方案包括以下步骤：
第一步：将坯料加热至500～500℃，采用四镦三拔多向锻造工艺开坯，在对应环件的径向、轴向、切向三个方向各进行一次镦拔，镦粗单次变形量45％～55％，终锻温度≥380℃；
第二步：坯料经多向锻造开坯后，在压力机上进行冲孔；
第三步：将冲孔后坯料重新加热至460～500℃，在压力机上进行马架扩孔，压缩环坯径向、平整轴向，锻造变形量40～60％，终锻温度≥380℃；
第四步：分段轧制，第一阶段，将马架扩孔后坯料重新加热至420～460℃，在辗环机上进行热轧，热轧变形量30～40％；第二阶段：将热轧后的环件空冷至240～280℃，在辗环机上继续进行中低温轧制，变形量15～25％；
第五步：将环轧成形最终环件加热至535～540℃，保温时间6～10小时，固溶后立即水淬；随后进行2～3％轴向冷压缩变形及时效热处理，时效温度为165±5℃，保温时间25～30小时。
优选地，所述冲孔、马架扩孔及分段轧制步骤中与坯料接触的工装、模局预热温度为350～450℃。
所述铝合金为2219合金。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明所述的高强度铝合金环件轧制成形方法，采用了“高温多向锻造开坯技术”，一方面可以提高铝合金变形时的塑性，改善变形均匀性，减小变形损伤；另一方面，高温条件下，合金中的微量元素在铝基体中的溶解度增大，弱化了晶粒长大趋势，使晶粒细小均匀。因此，高温开坯技术可极大地改善残余结晶相团聚现象，更好的实现粗大残余结晶相的充分破碎及均匀分布，在后续的固溶热处理过程中使残余结晶相更大程度溶于基体，从而提高铝合金环件的强度和塑性。
将常规热轧工艺分两段进行，即环件热轧一定变形量后空冷至240～280℃，在中低温度条件下轧制变形15～25％，使得环件获得一定的变形存储能，在随后的固溶过程中发生静态再结晶，实现晶粒细化和等轴化，获得强度与塑性的综合提高，弱化各向异性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是坯料径向、轴向、切向三向镦拔示意图。
具体实施方式
实施本发明所述的高强度铝合金环件轧制成形方法需要提供锻造加热炉、压力机、轧环机、机械手等设备。下面以牌号为2219合金为例来详细说明该方法的具体实施方式：
该合金的主要化学元素含量(重量百分比)为：含Si量≤0.20％、含Fe量≤0.30％、含Cu量5.8％～6.8％、含Mn量0.2％～0.4％、含Mg量≤0.02％、含V量0.05％～0.15％、含Zr量0.10％～0.25％、含Zn量≤0.10％、含Ti量0.02％～0.10％、其他元素单个≤0.05％且总和≤0.15％、余量为Al。
本方法的步骤如下：
第一步：高温多向锻造开坯。
取均匀化后的2219合金铸锭(Φ630×1200mm)在压力机上按图1所示镦拔流程进行多向锻造，锻造前充分预热坯料至510±10℃，模具预热至350～450℃，采用四镦三拔多向锻造开坯，在对应环件的径向、轴向、切向三个方向各进行一次镦拔、镦粗单次变形量为45～55％。
第二步：冲孔。
多向锻造后在压力机上直接进行冲孔，将冲头充分预热至350～450℃。冲孔后空冷至室温，清理表面毛刺、氧化皮、折叠等缺陷，车除内孔中的拉伤缺陷。
第三步：马架扩孔。
将冲孔后坯料重新加热至460℃，将与坯料接触的工装、模具充分预热至350～450℃，在压力机上进行马架扩孔，压缩环件径向，平整轴向，使环件壁厚不断减薄，高度减小，直径进一步扩大，环轧第一阶段在460℃温度下进行，轧制变形量35％，环轧第二阶段待环件温度冷至240℃开始轧制，在240℃温度下轧制变形20％。
第五步：热处理。
将最终环轧成形环件加热至535～540℃，保温8小时，固溶后立即水淬；固溶淬火后进行2.5％轴向冷压缩变形(以此冷变形积累位错，促进时效析出，使得强化相密度增大，进一步提高材料的性能)；随后进行时效处理，时效温度为165℃，保温时间25小时。
Claims (3)
1.一种高强度铝合金环件轧制成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：将坯料加热至500～500℃，采用四镦三拔多向锻造工艺开坯，在对应环件的径向、轴向、切向三个方向各进行一次镦拔，镦粗单次变形量45％～55％，终锻温度≥380℃；
第二步：坯料经多向锻造开坯后，在压力机上进行冲孔；
第三步：将冲孔后坯料重新加热至460～500℃，在压力机上进行马架扩孔，压缩环坯径向、平整轴向，锻造变形量40～60％，终锻温度≥380℃；
第四步：分段轧制，第一阶段，将马架扩孔后坯料重新加热至420～460℃，在辗环机上进行热轧，热轧变形量30～40％；第二阶段：将热轧后的环件空冷至240～280℃，在辗环机上继续进行中低温轧制，变形量15～25％；
第五步：将环轧成形最终环件加热至535～540℃，保温时间6～10小时，固溶后立即水淬；随后进行2～3％轴向冷压缩变形及时效热处理，时效温度为165±5℃，保温时间25～30小时。
2.根据权利要求1所述的矩形模具轧制钛合金异形环件的方法，其特征在于，所述所述冲孔、马架扩孔及分段轧制步骤中与坯料接触的工装、模局预热温度为350～450℃。
3.根据权利要求1所述的矩形模具轧制钛合金异形环件的方法，其特征在于，所述铝合金为2219合金。
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