CN113909327B - 预变形模具、预变形方法以及带外纵筋筒形件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明关于一种预变形模具、预变形方法以及带外纵筋筒形件的制备方法，其中，预变形模具包括整形模具；整形模具的型腔包括依次连通的第一型腔段、过渡型腔段、第二型腔段；第一型腔段的横截面设计为第一尺寸、第二型腔段的横截面设计为第二尺寸、过渡型腔段将型腔的横截面尺寸由第一尺寸平滑过渡至第二尺寸；第一尺寸与带外纵筋筒形件的横截面外周的实际尺寸适配；第二尺寸与带外纵筋筒形件的横截面外周的标准尺寸适配。通过整体挤压带外纵筋筒形件使其依次经过整形模具的第一型腔段、过渡型腔段、第二型腔段进行预变形处理。本发明提供的预变形模具及预变形方法用在带外纵筋筒形件的制备工艺中，能同时提升带外纵筋筒形件的尺寸精度和力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种合金预变形技术领域，特别是涉及一种预变形模具、预变形方法以及带外纵筋筒形件的制备方法。
背景技术
超高强Al-Zn-Mg-Cu合金因其具有较好的综合力学性能被广泛应用于航空航天、兵器、交通运输等工业领域；各行业对超高强铝合金应用需求与日俱增。
对于Al-Zn-Mg-Cu合金而言，其强化机制主要是在时效过程中析出大量亚稳态MgZn相；该弥散析出相与基体呈半共格状态，位错钉扎力强，提高了合金的力学性能。但是，当Zn含量达9.0％左右时，Al-Zn-Mg-Cu合金在铸造过程中形成粗大难溶的初生AlCuMgZn相，该相消耗了Zn元素和Mg元素，从而降低了MgZn相的体积分数。同时，合金构件的热塑性变形及固溶处理极大减少了时效析出时的位错密度；低位错密度提供给亚稳态MgZn相析出的通道少，最终导致析出相强化效应减弱，构件的性能难以达到设计要求。此外，经热塑性变形后的复杂截面构件(如，带外纵筋筒形件)，由于在热塑性变形时金属流动所受的摩擦力、热应力不均引起成形件尺寸精度偏差较大，热处理后的残余应力加剧了构件尺寸偏差程度，导致后续的切削加工量大，降低了材料利用率及生产效率。
综上，常规工艺(对铸棒依次进行热塑性变形、热处理)制造的带外纵筋筒形件存在尺寸精度偏差大、力学性能偏低的技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种预变形模具、预变形方法以及带外纵筋筒形件的制备方法，主要目的在于提供一种预变形模具及预变形方法，以用在合金材质的带外纵筋筒形件的制备工艺中，有助于提升带外纵筋筒形件的尺寸精度和力学性能。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
一方面，本发明的实施例提供一种预变形模具，用于对带外纵筋筒形件进行预变形处理；其中，所述预变形模具包括：
整形模具，所述整形模具的型腔包括依次连通的第一型腔段、过渡型腔段、第二型腔段；其中，所述第一型腔段的横截面设计为第一尺寸、所述第二型腔段的横截面设计为第二尺寸、所述过渡型腔段将型腔的横截面尺寸由所述第一尺寸平滑过渡至所述第二尺寸；
其中，所述第一尺寸与所述带外纵筋筒形件的横截面外周的实际尺寸适配；所述第二尺寸与所述带外纵筋筒形件的横截面外周的标准尺寸适配；
其中，通过使所述带外纵筋筒形件依次经过所述整形模具的第一型腔段、过渡型腔段、第二型腔段进行预变形处理。
优选的，所述第一尺寸与所述带外纵筋筒形件的横截面外周的实际尺寸一致。
优选的，所述第二尺寸与所述带外纵筋筒形件的横截面外周的标准尺寸一致。
优选的，所述所述预变形模具还包括：
第一模具组件，所述第一模具组件包括模板和冲头；其中，所述模板用于连接压力机；所述冲头的一端与所述模板连接，所述冲头的另一端用于抵接所述带外纵筋筒形件的内壁；
其中，所述第一种模具组件用于在压力机的驱动下，整体挤压所述带外纵筋筒形件，使所述带外纵筋筒形件依次经过所述整形模具的第一型腔段、过渡型腔段、第二型腔段进行预变形处理。
优选的，所述预变形模具还包括：
第二模具组件，所述第二模具组件包括支撑座；所述整形模具安置在所述支撑座上；
其中，所述支撑座具有中空内腔，且与所述整形模具的型腔连通，以使所述带外纵筋筒形件依次经过所述整形模具的第一型腔段、过渡型腔段、第二型腔段进行预变形处理后，进入所述支撑座的中空内腔；
优选的，所述支撑座为筒状结构；进一步优选的，所述支撑座为两端敞口的筒状结构。
优选的，所述支撑座上开设有与所述中空内腔连通的相对设置的两个通孔，以在所述通孔中***插杆，来调整所述支撑座的位置。
优选的，所述整形模具安置在所述支撑座的第一端的端部上；所述支撑座的第二端用于连接压力机；优选的，所述支撑座的第二端上开设有容置槽，用于容置连接件，以实现所述支撑座和压力机的连接；进一步优选的，所述连接件包括压板；其中，所述压板的一端容置在所述容置槽内，且所述压板上开设有紧固件孔，以通过紧固件与压力机的连接；所述压板的另一端设置有垫块，其中，所述垫块用于安置在所述压板与压力机之间；优选的，所述容置槽设计为梯形槽结构。
另一方面，本发明的实施例提供一种预变形方法，其中，采用上述任一项所述的预变形模具对合金材质的带外纵筋筒形件进行预变形处理，得到预变形后的带外纵筋筒形件。
优选的，所述预变形方法在室温条件下进行。
优选的，整体挤压所述带外纵筋筒形件的挤压速度为0.5-1.2mm/s。
优选的，所述预变形后的带外纵筋筒形件的平均变形程度为3-5％。
优选的，所述预变形方法包括如下步骤：
1)将所述预变形模具装配在压力机上，将带外纵筋筒形件放置在所述整形模具的第一型腔段中；
2)控制压力机，使第一模具组件对带外纵筋筒形件进行整体挤压，使所述带外纵筋筒形件依次经过所述整形模具的第一型腔段、过渡型腔段、第二型腔段进行预变形处理；
3)预变形处理完成后，进行卸料，得到预变形后的带外纵筋筒形件。
再一方面，本发明实施例提供一种带外纵筋筒形件的制备方法，其包括如下步骤：
预变形处理步骤：采用上述任一项所述的预变形模具或采用上述的预变形方法对固溶-淬火态带外纵筋筒形件进行预变形处理，得到预变形后的带外纵筋筒形件；其中，所述带外纵筋筒形件的材质为合金；
时效处理步骤：对所述预变形后的带外纵筋筒形件进行时效处理，得到终态带外纵筋筒形件；
优选的，在所述预处理步骤之前，还包括：固溶-淬火态带外纵筋筒形件的制备步骤，具体为：对合金铸棒依次进行塑性开坯处理、热挤压成形处理、固溶-淬火处理，得到固溶-淬火态带外纵筋筒形件；
优选的，在固溶-淬火处理结束后，在1h内完成对固溶-淬火态带外纵筋筒形件的预变形处理；
优选的，在预变形处理步骤结束后，在1h内将所述预变形后的带外纵筋筒形件转移至时效炉中进行时效处理；
优选的，所述时效处理选用峰值时效处理；
优选的，所述带外纵筋筒形件的材质为铝合金，进一步优选为Al-Zn-Mg-Cu合金。
与现有技术相比，本发明的预变形模具、预变形方法以及带外纵筋筒形件的制备方法至少具有下列有益效果：
一方面，本发明实施例提供的预变形模具包括整形模具，而整形模具的型腔包括依次连通的第一型腔段、过渡型腔段、第二型腔段，通过使第一型腔段的横截面尺寸与带外纵筋筒形件的横截面外周的实际尺寸适配、使第二型腔段的横截面尺寸与带外纵筋筒形件的横截面外周的标准尺寸适配；通过上述设置，在带外纵筋筒形件的制备中，通过对尺寸精度偏差大、位错密度低的带外纵筋筒形件(如，固溶-淬火态的带外纵筋筒形件)进行预变形处理，即通过整体挤压带外纵筋筒形件使其依次经过第一型腔段、过渡型腔段、第二型腔段进行预变形处理，这样不仅能提高带外纵筋筒形件的尺寸精度，而且在预变形处理时会引入位错，其配合后续的时效处理工艺能提升带外纵筋筒形件的力学性能。综上，本发明实施例提供的预变形模具能实现带外纵筋筒形件的尺寸精度和力学性能的同步提升，且可工业化应用。
进一步地，本发明实施例提供的预变形模具通过设计了第一模具组件，实现对带外纵筋筒形件的整体挤压，使其能稳定通过整形模具的第一型腔段、过渡型腔段、第二型腔段进行预变形处理。同时，本发明实施例提供的预变形模具通过设计第二模具组件，第二模具组件包括具有中空内腔的支撑座，这样一方面实现了对整形模具的支撑作用，另一方面其上的中空内腔用于容置变形后的带外纵筋筒形件，以便于进行卸料。
另一方面，本发明实施例提供的预变形方法主要是采用上述的预变形模具对带外纵筋筒形件进行预变形，因此其具有上述所述的有益效果，在此不一一赘述。
再一方面，本发明实施例提供的带外纵筋筒形件的制备方法，通过在现有带外纵筋筒形件制备过程中的固溶-淬火步骤之后、时效步骤之前增设了预变形步骤，具体地，采用上述的预变形模具及预变形方法对固溶-淬火态带外纵筋筒形件进行预变形，不仅实现了尺寸精度的提升，且在预变形过程中还会引入位错，提升位错密度，这样配合后续的时效工艺能提升带外纵筋筒形件的力学性能。因此，本实施例发明提供的带外纵筋筒形件的制备方法能同时提升带外纵筋筒形件的尺寸精度和力学性能。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明实施例提供的预变形模具的装配示意图；
图2A、图2B、图2C是本发明实施例提供的预变形模具对带外纵筋筒形件进行预变形处理的过程示意图；
图3是第一模具组件的装配示意图；
图4是整形模具的的结构示意图；其中，图4中的(a)图是整形模具的结构剖视图、图4中的(b)图是(a)图在A方向上的视图、图4中的(c)图是(b)图中II处的放大图；图4中的(d)图是(a)图在B方向上的视图、图4中的(e)图是(d)图中I处的放大图；
图5是第二模具组件的装配示意图；
图6是对比例1制备的终态带外纵筋筒形件的析出相表征图；
图7是实验实施例1中的预变形后的带外纵筋筒形件的位错表征图；
图8是实验实施例1制备的终态带外纵筋筒形件的析出相表征图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
本发明主要是针对常规工艺条件下(即铸棒塑性变形-热挤压成形-热处理)制造的带外纵筋筒形件存在尺寸精度偏差大、力学性能偏低的技术难题，开发一种适用于复杂截面筒形件工业化制造的预变形，对于提高构件成形精度和力学性能，最终扩大其应用范围具有重要意义。
另外，关于预变形技术：现有第一种相关技术(专利CN109837490B)，针对6000系铝合金材料，在固溶淬火处理后，进行预变形2-5％，促进了GP区的析出，提高了板材的自然时效稳定性。现有第二种相关技术(专利CN108251772A)，采用固溶淬火处理后进行预变形4-8％，通过提高GP区的数量，提高了6000系铝合金人工时效硬化性能。现有第三种相关技术(专利CN101476094)针对汽车变形铝合金板材进行预处理，提高了板材的烘烤硬化性和成形性。目前，采用预变形处理提高6xxx系板材综合性能的应用较为广泛，通过预变形引入位错为第二相析出提供通道已成为研究人员的共识。
本发明实施例提出一种预变形模具、预变形方法以及带外纵筋筒形件的制备方法，其主要构思是：采用整体挤压带外纵筋筒形件，使其稳定通过预变形模具中的整形模具，完成构件的预变形。其中，带外纵筋筒形件受凸模挤压时经过第一型腔段-过渡型腔段-第二型腔段，在此过程中金属会产生径向、轴向流动，最后从第二型腔段中挤出，获得的构件尺寸精度高。预变形后的带外纵筋筒形件经时效处理后，经预变形引入的位错会诱导析出大量的有助于提升力学性能的第二相(例如，6xxx铝合金的Mg2Si、7xxx铝合金的MgZn2亚稳态相等)，从而实现带外纵筋筒形件尺寸精度和力学性能的同步提升。
下面通过具体实施例对本发明进行详细说明如下：
实施例1
一方面，本实施例提供一种预变形模具，用于对带外纵筋筒形件进行预变形处理，其中，如图1至图5所示，该预变形模具包括整形模具3；其中，整形模具3的型腔包括依次连通的第一型腔段31、过渡型腔段32、第二型腔段33；其中，第一型腔段31的横截面设计为第一尺寸、第二型腔段33的横截面设计为第二尺寸、过渡型腔段32将型腔的横截面尺寸由第一尺寸平滑过渡至第二尺寸。其中，第一尺寸与带外纵筋筒形件的横截面外周的实际尺寸适配(即，第一型腔段31的横截面尺寸是与待预变形的带外纵筋筒形件的实际尺寸适配)；第二尺寸与所述带外纵筋筒形件的横截面外周的标准尺寸适配(第二型腔段33的横截面尺寸是与带外纵筋筒形件的标准尺寸适配；标准尺寸也就是设计尺寸)。其中，通过整体挤压带外纵筋筒形件，使带外纵筋筒形件依次经过整形模具3的第一型腔段31、过渡型腔段32、第二型腔段33进行预变形处理。
在此，本实施例提供的预变形模具通过包括整形模具3，而整形模具3的型腔包括依次连通的第一型腔段31、过渡型腔段32、第二型腔段33，通过使第一型腔段31的横截面尺寸与带外纵筋筒形件的横截面外周的实际尺寸适配、使第二型腔段32的横截面尺寸与带外纵筋筒形件的横截面外周的标准尺寸适配；通过上述设置，在带外纵筋筒形件的制备中，通过对尺寸精度偏差大、位错密度低的带外纵筋筒形件(如，固溶-淬火态的带外纵筋筒形件)进行预变形处理，即通过整体挤压带外纵筋筒形件使其依次经过第一型腔段31、过渡型腔段32、第二型腔段33进行预变形处理，这样不仅能提高带外纵筋筒形件的尺寸精度，而且在预变形处理时会引入位错，其配合后续的时效工艺能提升带外纵筋筒形件的力学性能。综上，本发明实施例提供的预变形模具能实现带外纵筋筒形件的尺寸精度和力学性能的同步提升。
较佳地，第一尺寸与带外纵筋筒形件的横截面外周的实际尺寸一致；第二尺寸与所述带外纵筋筒形件的横截面外周的标准尺寸一致。通过这样设计，能进一步提高带外纵筋筒形件的尺寸精度。
本实施例及下述实施例的预变形模具主要用于对铝合金材质的带外纵筋筒形件进行预变形处理。
实施例2
较佳地，本实施例提供一种预变形模具，与上一实施例相比，如图1至图5所示，本实施例进一步进行如下设计：
本实施例的预变形模具还包括第一模具组件1。其中，第一模具组件1包括模板11和冲头12；其中，模板11用于连接压力机(模板11与压力机的上部结构连接)；冲头12的一端与模板11连接(优选通过螺栓连接)，冲头12的另一端用于抵接带外纵筋筒形件的内壁。其中，第一模具组件1用于在压力机的驱动下，整体挤压带外纵筋筒形件，使带外纵筋筒形件依次经过整形模具3的第一型腔段31、过渡型腔段32、第二型腔段33进行预变形处理。
在此，本实施例提供的预变形模具通过设计了第一模具组件1，实现对带外纵筋筒形件的整体挤压，使其能稳定通过整形模具3的第一型腔段31、过渡型腔段32、第二型腔段33进行预变形处理。
实施例3
较佳地，本实施例提供一种预变形模具，与上述实施例相比，如图1至图5所示，本实施例进一步进行如下设计：
如图1至图5所示，本实施例的预变形模具还包括第二模具组件；其中，第二模具组件包括支撑座2；整形模具3安置在支撑座3上。其中，支撑座2具有中空内腔，且中空内腔与整形模具3的型腔连通，以使带外纵筋筒形件依次经过整形模具3的第一型腔段31、过渡型腔段32、第二型腔段33进行预变形处理后，进入支撑座2的中空内腔。
在此，本实施例提供的预变形模具通过设计第二模具组件，第二模具组件包括具有中空内腔的支撑座3，这样一方面实现了对整形模具3的支撑作用，另一方面其上的中空内腔用于容置变形后的带外纵筋筒形件，以便于进行卸料。
较佳地，支撑座2为筒状结构；进一步优选的，支撑座2为两端敞口的筒状结构。
较佳地，支撑座2上开设有与中空内腔连通的相对设置的两个通孔21，用于对中和支撑座的吊装；具体地，在通孔21中***插杆，通过插杆来调整支撑座2的位置，使得第一模具组件中的冲头12能够顺利进入带外纵筋筒形件的内腔中。较佳地，通孔21的直径为ф33mm。
较佳地，支撑座2具有相对设置的第一端和第二端；其中，整形模具3安置在所述支撑座2的第一端的端部上；支撑座2的第二端用于连接压力机的下部结构。其中，通孔21位于支撑座2的第一端，且距离支撑座2的第一端的端部约40mm处。
较佳地，支撑座2的第二端上开设有容置槽(优选的，容置槽距离第二端的端部为25mm)，用于容置连接件，以将支撑座2连接在压力机上；其中，连接件包括压板22；其中，压板22的一端容置在容置槽内，且压板22上开设有紧固件孔，以通过紧固件23(优选沉头螺栓)与压力机的连接；压板22的另一端设置有垫块24，垫块24用于安置在压板22与压力机之间；较佳地，容置槽的数量为多个；容置槽的数量优选为两个，且相对设置。较佳地，容置槽设计为梯形槽结构。
实施例4
另一方面，本发明实施例提供一种预变形方法，具体地，采用上述实施例的预变形模具对带外纵筋筒形件进行预变形处理，得到预变形后的带外纵筋筒形件。
较佳地，预变形方法在室温条件下进行(即，在室温条件下进行的冷变形)；整体挤压带外纵筋筒形件的挤压速度为0.5-1.2mm/s；预变形后的带外纵筋筒形件的平均变形程度为3-5％。
参见图2A、图2B及图2C所示，本实施例的预变形方法具体包括如下步骤：
(1)预变形准备：将预变形模具装配在压力机上，并沿着带外纵筋筒形件的外周面和整形模具的型腔壁上涂抹油基润滑剂，如图2A所示，将带外纵筋筒形件放置在整形模具3的第一型腔段31中。
(2)预变形过程：控制压力机向下运动，第一模具组件1下行，整体挤压带外纵筋筒形件使其依次经过整形模具3的第一型腔段31、过渡型腔段32、第二型腔段33进行预变形处理(具体参见图2B和图2C所示)；在预变形过程中：金属在整形模具的作用下发生径向、轴向流动。
(3)卸料过程：预变形完成后，将压力机停止加载并向上直线运动，带动第一模具组件1和预变形后的带外纵筋筒形件运动，通过整形模具3对预变形后的带外纵筋筒形件的作用，使得预变形后的带外纵筋筒形件和第一模具组件1分离。
本实施例提供的预变形方法主要是采用上述实施例的预变形模具对带外纵筋筒形件进行预变形，因此其具有上述实施例所述的有益效果，在此不一一赘述。
实施例5
再一方面，本发明实施例提供一种带外纵筋筒形件的制备方法，其主要包括如下步骤：
预变形处理步骤：采用上述实施例所述的预变形模具、上述的预变形方法对固溶-淬火态带外纵筋筒形件进行预变形处理，得到预变形后的带外纵筋筒形件；其中，所述带外纵筋筒形件的材质为合金。
时效处理步骤：对所述预变形后的带外纵筋筒形件进行时效处理，得到终态带外纵筋筒形件。
优选的，在所述预处理步骤之前，还包括固溶-淬火态带外纵筋筒形件的制备步骤，具体为：对合金铸棒依次进行塑性开坯处理(优选大塑性开坯)、热挤压成形处理(热挤压成形带外纵筋筒形坯件)、固溶-淬火处理，得到固溶-淬火态带外纵筋筒形件。
较佳地，在固溶-淬火处理结束后，在1h内完成对固溶-淬火态带外纵筋筒形件的预变形处理。
较佳地，在预变形处理步骤结束后，在1h内将所述预变形后的带外纵筋筒形件转移至时效炉中进行时效处理。
本实施例提供的带外纵筋筒形件的制备方法，通过在现有带外纵筋筒形件制备过程中的固溶-淬火步骤之后、时效步骤之前增设了预变形步骤，具体地，采用上述的预变形模具及预变形方法对固溶-淬火态带外纵筋筒形件进行预变形，不仅实现了尺寸精度的提升，且在预变形过程中还会引入位错，提升位错密度，这样配合后续的时效工艺能提升带外纵筋筒形件的力学性能。因此，本实施例提供的带外纵筋筒形件的制备方法能同时提升带外纵筋筒形件的尺寸精度和力学性能。
优选的，所述时效处理选用峰值时效处理(峰值时效是指合金性能达到最大值的时效工艺)。
优选的，所述带外纵筋筒形件的材质为铝合金，进一步优选为Al-Zn-Mg-Cu合金。
为了证明本发明上述实施例所述的有益效果，本发明进一步提供了实验实施例1和对比例1；在此需要说明的是：实验实施例1仅是用来证明上述提及的有益效果，但是，本发明的上述方案并不局限于实验实施例1所述的带外纵筋筒形件的合金类型及工艺参数。
实验实施例1
本实验实施例1提供一种带外纵筋筒形件的制备方法，具体包括如下步骤：
制备合金铸棒：通过均质处理、铣削加工制备出Al-9.0Zn-2.5Mg-1.8Cu合金铸棒。
塑性开坯、固溶-淬火处理：对合金铸棒进行大塑性开坯后直接挤压成带外纵筋筒形件，随后进行475℃×3h的固溶-水淬处理，得到固溶-淬火态带外纵筋筒形件(外径307mm，内径275mm)。
预变形步骤：采用上述实施例的预变形模具、预变形方法在1h内对固溶-淬火态带外纵筋筒形件进行预变形处理。
如图1-图5所示，将固溶-淬火态带外纵筋筒形件放置在整形模具3的第一型腔段31内，将第二模具组件的支撑座2通过紧固件23(沉头螺栓)及垫块24与压力机下部结构连接，并在通孔21中***插杆，通过插杆来调整支撑座2的位置使得冲头12能够顺利进入固溶-淬火态带外纵筋筒形件的型腔内。压力机向下运动带动冲头12下行，当冲头12接触固溶-淬火态带外纵筋筒形件的底部时，带动固溶-淬火态带外纵筋筒形件下行，在整形模具3的作用下，坯料金属发生径向、轴向流动。当固溶-淬火态带外纵筋筒形件运动至整形模具3的下表面后，预变形结束。压力机向上运动，带动预变形后的带外纵筋筒形件上行，在整形模具的作用下，带外纵筋筒形件和冲头12分离。
时效处理：将预变形后的带外纵筋筒形件在1h内转移至时效炉内，完成120℃×24h的时效处理，得到终态带外纵筋筒形件。
其中，本实验实施例1得到的终态带外纵筋筒形件的抗拉强度为760MPa，屈服强度为740MPa，延伸率为7.5％；与标准尺寸相比，本实验实施例1得到的终态带外纵筋筒形件的平均尺寸偏差程度约为3.9％。
其中，图7是实验实施例1中预变形后的带外纵筋筒形件的位错表征图；从图7可以看出：预变形可以在带外纵筋筒形件中引入大量的位错。
图8是实验实施例1制备的终态带外纵筋筒形件的析出相表征图，可以看出：预变形引入的位错可以诱导析出大量亚稳态MgZn相。
对比例1
对比例1制备一种带外纵筋筒形件的制备方法，具体包括如下步骤：
制备合金铸棒：通过均质处理、铣削加工制备出Al-9.0Zn-2.5Mg-1.8Cu合金铸棒。
塑性开坯、热挤压处理(热挤压成形带外纵筋筒形坯件)、固溶-淬火处理：对合金铸棒进行大塑性开坯后直接挤压成带外纵筋筒形件，随后进行475℃×3h的固溶-水淬处理得到固溶-淬火态带外纵筋筒形件(外径307mm，内径275mm)。
时效处理：将固溶-淬火态带外纵筋筒形件完成120℃×24h的时效处理，得到终态带外纵筋筒形件。
对比例1获得的终态带外纵筋筒形件的抗拉强度为715MPa，屈服强度为696MPa，延伸率为10.0％。检测构件外径、内径、外筋高以及壁厚差，与标准尺寸相比，对比例1的终态带外纵筋筒形件的实际尺寸平均偏差程度约为13.2％。
其中，图6是对比例1制备的终态带外纵筋筒形件的析出相表征图，可以看出其中的亚稳态MgZn相粗大且量少。
通过实验实施例1和对比例、以及图6至图8，可以看出：在带外纵筋筒形件的制备过程中，采用本发明上述实施例的预变形模具、预变形方法对固溶-淬火态带外纵筋筒形件进行室温预变形(冷变形)，引入了位错，为后续时效过程中亚稳相的析出提供通道，提高了亚稳相的体积分数。因此，使得带外纵筋筒形件的力学性能得以显著提升。同时，预变形有效改善了因热塑性变形、固溶-淬火处理引起的构件尺寸偏差，最终获得的构件尺寸精度较高。
综上，本发明的一种预变形模具、预变形方法以及带外纵筋筒形件的制备方法，利用整形模具，使得带外纵筋筒形件实现尺寸精整和引入位错的目的，能够有效提高带外纵筋筒形件产品的尺寸精度及力学性能，且预变形模具及预变形方法简单，便于工业化应用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (13)
1.一种带外纵筋筒形件的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
预变形处理步骤：采用预变形模具对固溶-淬火态带外纵筋筒形件进行预变形处理，得到预变形后的带外纵筋筒形件；
时效处理步骤：对所述预变形后的带外纵筋筒形件进行时效处理，得到终态带外纵筋筒形件；
其中，所述预变形模具包括：
整形模具，所述整形模具的型腔包括依次连通的第一型腔段、过渡型腔段、第二型腔段；其中，所述第一型腔段的横截面设计为第一尺寸、所述第二型腔段的横截面设计为第二尺寸、所述过渡型腔段将型腔的横截面尺寸由所述第一尺寸平滑过渡至所述第二尺寸；
其中，所述第一尺寸与所述带外纵筋筒形件的横截面外周的实际尺寸适配；所述第二尺寸与所述带外纵筋筒形件的横截面外周的标准尺寸适配；
其中，通过整体挤压所述带外纵筋筒形件，使所述带外纵筋筒形件依次经过所述整形模具的第一型腔段、过渡型腔段、第二型腔段进行预变形处理；
其中，所述带外纵筋筒形件的材质为Al-Zn-Mg-Cu合金；
其中，所述预变形处理在室温条件下进行；整体挤压所述带外纵筋筒形件的挤压速度为0.5-1.2mm/s；所述预变形后的带外纵筋筒形件的平均变形程度为3-5%；
其中，在固溶-淬火处理结束后，在1h内完成对固溶-淬火态带外纵筋筒形件的预变形处理；在预变形处理步骤结束后，在1h内将所述预变形后的带外纵筋筒形件转移至时效炉中进行时效处理；所述时效处理选用峰值时效处理。
2.根据权利要求1所述的带外纵筋筒形件的制备方法，其特征在于，
所述第一尺寸与所述带外纵筋筒形件的横截面外周的实际尺寸一致；和/或
所述第二尺寸与所述带外纵筋筒形件的横截面外周的标准尺寸一致。
3.根据权利要求1所述的带外纵筋筒形件的制备方法，其特征在于，所述预变形模具还包括：
第一模具组件，所述第一模具组件包括模板和冲头；其中，所述模板用于连接压力机；所述冲头的一端与所述模板连接，所述冲头的另一端用于抵接所述带外纵筋筒形件的内壁；
其中，所述第一模具组件用于在压力机的驱动下，整体挤压所述带外纵筋筒形件，使所述带外纵筋筒形件依次经过所述整形模具的第一型腔段、过渡型腔段、第二型腔段进行预变形处理。
4.根据权利要求3所述的带外纵筋筒形件的制备方法，其特征在于，所述预变形模具还包括：
第二模具组件，所述第二模具组件包括支撑座；所述整形模具安置在所述支撑座上；
其中，所述支撑座具有中空内腔，且与所述整形模具的型腔连通，以使所述带外纵筋筒形件依次经过所述整形模具的第一型腔段、过渡型腔段、第二型腔段进行预变形处理后，进入所述支撑座的中空内腔。
5.根据权利要求4所述的带外纵筋筒形件的制备方法，其特征在于，所述支撑座为筒状结构。
6.根据权利要求5所述的带外纵筋筒形件的制备方法，其特征在于，所述支撑座为两端敞口的筒状结构。
7.根据权利要求4所述的带外纵筋筒形件的制备方法，其特征在于，所述支撑座上开设有与所述中空内腔连通的相对设置的两个通孔，以在所述通孔中***插杆，来调整所述支撑座的位置。
8.根据权利要求4-7任一项所述的带外纵筋筒形件的制备方法，其特征在于，所述支撑座具有相对设置的第一端和第二端；其中，
所述整形模具安置在所述支撑座的第一端的端部上；
所述支撑座的第二端用于连接压力机。
9.根据权利要求8所述的带外纵筋筒形件的制备方法，其特征在于，
所述支撑座的第二端上开设有容置槽，用于容置连接件，以实现所述支撑座和压力机的连接。
10.根据权利要求9所述的带外纵筋筒形件的制备方法，其特征在于，
所述连接件包括压板；其中，所述压板的一端容置在所述容置槽内，且所述压板上开设有紧固件孔，以通过紧固件与压力机的连接；所述压板的另一端设置有垫块，其中，所述垫块用于安置在所述压板与压力机之间。
11.根据权利要求10所述的带外纵筋筒形件的制备方法，其特征在于，
所述容置槽设计为梯形槽结构。
12.根据权利要求1所述的带外纵筋筒形件的制备方法，其特征在于，所述预变形处理步骤，包括如下步骤：
1）将所述预变形模具装配在压力机上，将带外纵筋筒形件放置在所述整形模具的第一型腔段中；
2）控制压力机，使第一模具组件对带外纵筋筒形件进行整体挤压，使所述带外纵筋筒形件依次经过所述整形模具的第一型腔段、过渡型腔段、第二型腔段进行预变形处理；
3）预变形处理完成后，进行卸料，得到预变形后的带外纵筋筒形件。
13.根据权利要求1所述的带外纵筋筒形件的制备方法，其特征在于，在所述预变形处理步骤之前，还包括：固溶-淬火态带外纵筋筒形件的制备步骤，具体为：对合金铸棒依次进行塑性开坯处理、热挤压成形处理、固溶-淬火处理，得到固溶-淬火态带外纵筋筒形件。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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