一種鋁合金管材零件固溶水淬后熱成形方法，它涉及一種可熱處理強化鋁合金管材零件的熱成形方法，本發明專利技術是為了解決現有的可熱處理強化鋁合金管材零件先成形后熱處理時易產生明顯形狀尺寸變化，以及采用熱溶成形冷模淬火工藝對轉移裝置、坯料定位和成形工藝步驟要求高等技術問題，成形方法如下：先將鋁合金管坯進行固溶水淬處理，放在熱態模具內進行二次加熱，然后對管端進行密封和軸向補料，并向管坯內通入熱態介質，最后對成型后零件進行時效處理，本發明專利技術的成形方法對設備要求不高，可精確控制成形溫度，成形后的管材尺寸精度高，且強度顯著提高，可應用于成形可熱處理強化鋁合金如2000系、6000系和7000系鋁合金。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種可熱處理強化鋁合金管材零件的熱成形方法。
技術介紹
鋁合金是一種重要的輕質結構材料，在航天航空及交通運輸等行業有著廣泛應用，但是，鋁合金在室溫下的成形性能較差，利用傳統的加工方法很難成形形狀復雜的零件，通常采用提高成形溫度的方法來改善其成形性能。通過加熱，不但可以提高材料的變形能力，同時還能明顯降低材料的變形抗力，從而降低對設備噸位的要求。可熱處理強化鋁合金如2000系、6000系和7000系鋁合金，通過熱處理強化(固溶處理+時效)后強度顯著提高。常規成形方法中，該類鋁合金零件通常采用先在退火態完成零件的成形，然后將成形零件進行熱處理以提高其強度，滿足最終的使用要求。但是，固·溶處理時需要將成形零件加熱到一定溫度(45(T550°C)并保持一定時間后進行快速冷卻淬火，以獲得過飽和固溶體，為后續的時效做好準備。固溶加熱和淬火過程中，由于不均勻的熱脹冷縮及熱應力、內應力影響，零件形狀尺寸容易發生變化，影響零件尺寸精度。對于管狀零件而言，截面形狀越復雜多變、相對壁厚越小、軸線越彎曲，則零件的形狀尺寸精度受影響程度越大。近年，發展起來一種針對鋁合金板材零件的熱溶成形冷模淬火工藝，將在加熱爐中充分固溶的坯料，快速轉移定位到成形冷模內進行成形，在成形的同時完成淬火，最后進行必要的時效處理。該成形方法將成形與熱處理相結合，可一次成形形狀復雜的高強度鋁合金零件。該成形方法的關鍵是要保證材料在足夠高的溫度下完成成形，并以足夠快的冷卻速度完成淬火，否則一方面無法完成復雜形狀零件的成形，另一方面也無法實現有效淬火從而影響最終時效強化效果，該熱溶成形冷模淬火工藝雖然也可以用來成形管材零件，但因為其成形工藝步驟要比板材零件多，所以要滿足上述的成形和淬火條件更為困難。
技術實現思路
本專利技術是要解決現有的可熱處理強化鋁合金管材零件先成形后熱處理時易產生明顯形狀尺寸變化，以及采用熱溶成形冷模淬火工藝對轉移裝置、坯料定位和成形工藝步驟要求高等技術問題，而提供。本專利技術的按以下步驟實現一、將鋁合金管坯放在加熱爐中，在溫度為45(T575°C的條件下，加熱3(Tl80min，進行固溶，固溶完成后取出水淬；二、將模具加熱至溫度為15(T400°C ；三、將步驟一處理后的鋁合金管坯放在步驟二處理后的模具中，合模加熱至溫度為15(T400°C，然后對鋁合金管坯兩端進行密封和軸向補料，再向管坯內通入熱態介質，進行壓制，完成鋁合金管材零件的成形；四、將成形后的鋁合金管材零件取下，冷卻至室溫，然后在溫度為12(T250°C的條件下進行時效處理，得到最終的鋁合金管材零件。本專利技術的有益效果本專利技術的鋁合金管材零件固溶水淬后熱成形過程如圖I所示，采用先將鋁合金管坯進行固溶水淬處理以獲得過飽和固溶體，再將鋁合金管坯放在熱態模具內進行二次加熱并合模加壓成形，最后將成形后的管材零件進行時效強化處理。本專利技術的有以下優點(1)成形前先對管坯進行固溶淬火處理，避免了在零件成形后因固溶處理時加熱與冷卻引起的零件形狀尺寸變化，保證了零件形狀尺寸精度；(2)固溶后管坯水淬時冷卻速度一般為200°C /s而模內冷卻時的冷卻速度為30^100°C /s，本專利技術的成形方法更利于獲得過飽和固溶體，時效后零件強度更大幅度提高； (3)先對管坯進行固溶水淬，然后在熱態模具內二次加熱，避免了現有成形方法需要將固溶后的熱態管坯快速轉移、快速成形的問題，靈活度比較大，降低了對成形設備的要求；(4)成形時，模具溫度始終恒定，容易實現對管材溫度的精確控制，且不需要在模具中加工復雜的冷卻水道，降低了模具制造成本；(5)時效后，零件強度大幅度提高，可應用于成形2000系、6000系和7000系等可熱處理強化鋁合金，獲得充分強化且尺寸精度高的鋁合金管材零件。附圖說明圖I為本專利技術的鋁合金管材零件固溶水淬后熱成形過程示意圖；其中Tl為固溶溫度，T2為成形溫度，T3為時效溫度；A、段進行固溶，B飛段進行水淬，D飛段進行二次加熱，FM段進行冷卻，rj段進行時效；圖2為實施例I的鋁合金管材零件固溶水淬后熱成形過程的示意圖；圖3為實施例I的鋁合金管材零件固溶水淬后熱成形過程的示意圖；圖4為實施例2的鋁合金管材零件固溶水淬后熱成形過程的示意圖。具體實施例方式本專利技術技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。具體實施方式一本實施方式的按以下步驟進行一、將鋁合金管坯放在加熱爐中，在溫度為45(T575°C的條件下，加熱3(Tl80min，進行固溶，固溶完成后取出水淬；二、將模具加熱至溫度為15(T400°C ；三、將步驟一處理后的鋁合金管坯放在步驟二處理后的模具中，合模加熱至溫度為15(T400°C，然后對鋁合金管坯兩端進行密封和軸向補料，再向管坯內通入熱態介質，進行壓制，完成鋁合金管材零件的成形；四、將成形后的鋁合金管材零件取下，冷卻至室溫，然后在溫度為12(T250°C的條件下進行時效處理，得到最終的鋁合金管材零件。具體實施方式二 本實施方式與具體實施方式一不同的是步驟二中模具通過模具中內置的加熱棒進行加熱，其它步驟和參數與具體實施方式一相同。具體實施方式三本實施方式與具體實施方式一或二不同的是步驟三之前，先將步驟一處理后的鋁合金管坯預熱至15(T40(TC，其它步驟和參數與具體實施方式一或二相同。本實施方式將鋁合金管坯先進行預熱，縮短了鋁合金管坯在模具內的加熱時間，從而縮短了成形時間。具體實施方式四本實施方式與具體實施方式一至三之一不同的是步驟三中管坯內通入的熱態介質通過模具內置的熱態介質通道通入，其它步驟和參數與具體實施例方式一至三之一相同。具體實施方式五本實施方式與具體實施方式一至四之一不同的是步驟三中通入的熱態介質為熱油、壓縮空氣、惰性氣體N2和Ar中任意一種，其它步驟和參數與具體實施方式一至四之一相同。具體實施方式六本實施方式與具體實施方式一至五之一不同的是步驟三中對鋁合金管坯兩端進行密封時，其中一個密封元件上設置了一個減容柱，且減容柱內附帶加熱元件，其它步驟和參數與具體實施方式一至五之一相同。本實施方式通過附加的減容柱，可有效地減小管還內部容量，有利于管還內壓快速建立，縮短成形時間，提高生產效率。用以下試驗驗證本專利技術的有益效果實施例I、參照圖2和圖3，本實施例的按以下步驟進行一、將鋁合金管坯6放在加熱爐中，在溫度為530°C的條件下，加熱50min，進行固溶，固溶完成后取出水淬；二、啟動加熱棒3將下模具I和上模具2加熱并保持至溫度為250°C;三、將步驟一處理后的鋁合金管坯6放在下模具I上，合上上模具2，將鋁合金管坯6加熱至溫度為250°C，然后用左沖頭4和右沖頭5頂住鋁合金管坯6兩端，再向右沖頭5中內置的熱態介質通道7中通入熱油，IOs內完成壓制，完成鋁合金管材零件的成形；四、將成形后的鋁合金管材零件取下，冷卻至室溫，然后在溫度為160°C的條件下，保溫18h，進行時效處理，得到最終的鋁合金管材零件；其中鋁合金管坯6為6061擠壓態鋁合金管坯；加熱爐為箱式電阻加熱爐；下模具I、上模具2、加熱棒3、左沖頭4、右沖頭5和熱態介質通道7之間的結構關系為所述加熱棒3設置在下模具I和上模具2內部，熱態介質通道7設置在右沖頭5內部。實施例2、參照圖4，本實施例的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種鋁合金管材零件固溶水淬后熱成形方法，其特征在于一種固溶水淬后熱成形制備鋁合金管材零件的方法按以下步驟實現：一、將鋁合金管坯放在加熱爐中，在溫度為450~575℃的條件下，加熱30~180min，進行固溶，固溶完成后取出水淬；二、將模具加熱至溫度為150~400℃；三、將步驟一處理后的鋁合金管坯放在步驟二處理后的模具中，合模加熱至溫度為150~400℃，然后對鋁合金管坯兩端進行密封和軸向補料，再向管坯內通入熱態介質，進行壓制，完成鋁合金管材零件的成形；四、將成形后的鋁合金管材零件取下，冷卻至室溫，然后在溫度為120~250℃的條件下進行時效處理，得到最終的鋁合金管材零件。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：何祝斌，凡曉波，林鵬，苑世劍，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：
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