專利名稱：一種高強(qiáng)鋁合金復(fù)雜零件的成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋁合金成型技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種高強(qiáng)鋁合金復(fù)雜零件的成型方 法。
背景技術(shù)：
鋁是地球上含量最豐富的元素之一。鋁合金密度小、比強(qiáng)度高且具有較高的耐腐 蝕性，被廣泛應(yīng)用到航空航天領(lǐng)域及汽車零部件的制造領(lǐng)域，而高純鋁合金在這些領(lǐng)域更 具有其他金屬難以比擬的優(yōu)勢(shì)。鋁合金強(qiáng)度越高，航空、航天器件及機(jī)械零件就可以更加薄 或體積更小，有利于以較輕的重量承擔(dān)較重的載荷。然而，高強(qiáng)鋁合金中的合金元素比較 多，其強(qiáng)度主要靠固溶強(qiáng)化和析出第二相強(qiáng)化及加工硬化來提高。因而綜合性能相對(duì)較好 的高強(qiáng)鋁合金一般為變形鋁合金，其主要原因是由于多組元的鋁合金在鑄造過程中容易形 成偏析、疏松和氣孔等，會(huì)降低合金的強(qiáng)度和塑性。因而，用一般的鑄造方法很難生產(chǎn)性能 優(yōu)異的高強(qiáng)鋁合金零件，更不用說形狀復(fù)雜的高強(qiáng)鋁合金零件了。如用粉末冶金方法似乎可以制造比較復(fù)雜形狀的鋁合金零件，如“粉末冶金法制 備高強(qiáng)度鋁合金”(CN02109897. 2，)專利技術(shù)，也可以制造強(qiáng)度比較高的零件，但是，粉末冶 金方法只適用于小尺寸零件的制造，難以用于制造較大尺寸零件。若通過先制造大尺寸鋁 錠或板材，然后通過機(jī)械加工成零件，則不僅效率低，而且材料浪費(fèi)大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種強(qiáng)度高、成本低和加工簡(jiǎn)單的高 強(qiáng)鋁合金復(fù)雜零件的成型方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是成型過程采取如下步驟第一步將高純鋁合金板料在石墨坩堝中加熱至660°C 700°C，制得合金固相分 數(shù)為50% 60%的漿料；將漿料注入到制備復(fù)雜零件的熱成型模具中，凝固；在該模具中 進(jìn)行熱成型壓制，壓制至復(fù)雜零件的最終成型高度的1. 2倍，即得該復(fù)雜零件的毛坯；第二步當(dāng)熱成型模具中的毛坯溫度冷卻到合金的再結(jié)晶溫度 480°C時(shí)，在該 模具中進(jìn)行第二次熱成型壓制，壓制至復(fù)雜零件的最終成型高度的1. 1倍；當(dāng)熱成型模具 中的毛坯溫度冷卻到280 310°C時(shí)，在該模具中進(jìn)行第三次熱成型壓制，壓制至復(fù)雜零件 的最終成型高度的1. 05倍；自然冷卻至室溫，開模取出復(fù)雜零件的毛坯；第三步再將該復(fù)雜零件的毛坯放入與上述熱成型模具相匹配的冷成型模具中， 在室溫條件下進(jìn)行冷成型壓制，壓制至復(fù)雜零件的最終成型高度；第四步將壓制成型的復(fù)雜零件進(jìn)行機(jī)械加工，機(jī)械加工至最終設(shè)計(jì)要求。所述的高純鋁合金是指鋁合金中的氧含量和氫含量均小于5ppm，除合金元素以 外的其它雜質(zhì)元素的含量總和小于0. 05wt%。所述的成型壓制為機(jī)壓，壓力為550Mpa。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明針對(duì)已有技術(shù)的鑄造缺陷，對(duì)于形狀復(fù)雜的異形件，采取相應(yīng)的措施使金屬產(chǎn)生強(qiáng)制流動(dòng)，以達(dá)到使各型腔充滿的目的。對(duì)于流動(dòng)性的問題 采用了相應(yīng)的工藝參數(shù)，通過分步成型，精確控制成型過程中的變形量和溫度，提高合金的 流動(dòng)性，得到高強(qiáng)度、形狀復(fù)雜的鋁合金零件。所制備的零件強(qiáng)度達(dá)到500MPa以上。鋁合 金零件強(qiáng)度可達(dá)到同類型高強(qiáng)鋁合金軋制板材的強(qiáng)度。因此，本發(fā)明具有強(qiáng)度高、成本低和加工簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
具體實(shí)施方案下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對(duì)保護(hù)范圍的限制實(shí)施例1一種高強(qiáng)鋁合金復(fù)雜零件的成型方法該復(fù)雜零件是采用高純7075鋁合金成型 為鍋形零件，高純7075鋁合金中的氧含量和氫含量均小于3ppm，除合金元素以外的其它雜 質(zhì)元素的含量總和小于0. 02wt%。成型過程采取如下步驟第一步將7075高純鋁合金板料在石墨坩堝中加熱到660°C 680°C，制得合金固 相分?jǐn)?shù)為55% 60%的漿料；將漿料注入到要制備復(fù)雜零件的熱成型模具中，凝固；在該 模具中進(jìn)行熱成型壓制，壓制至鍋形零件的最終成型高度的1. 2倍，即得該鍋形零件的毛 坯。第二步當(dāng)熱成型模具中的鍋形零件毛坯溫度冷卻到400 460°C時(shí)，在該模具中 進(jìn)行第二次熱成型壓制，壓制至鍋形零件的最終成型高度的1.1倍；當(dāng)熱成型模具中的鍋 形零件毛坯溫度冷卻到280 300°C時(shí)，在該模具中進(jìn)行第三次熱成型壓制，壓制至鍋形零 件的最終成型高度的1.05倍；自然冷卻至室溫，開模取出鍋形零件的毛坯；第三步再將該鍋形零件的毛坯放入與上述熱成型模具相匹配的冷成型模具中， 在室溫條件下進(jìn)行冷成型壓制，壓制至鍋形零件的最終成型高度。第四步將壓制成型的鍋形零件進(jìn)行機(jī)械加工，機(jī)械加工至最終設(shè)計(jì)要求。所述的成型壓制為機(jī)壓，壓力為550Mpa本實(shí)施例制備的鍋形合金零件，其強(qiáng)度達(dá)508MPa以上。實(shí)例2一種高強(qiáng)鋁合金復(fù)雜零件的成型方法該復(fù)雜零件是采用高純7075鋁合金成型 為桶形零件，所述的高純7075鋁合金中的氧含量和氫含量均小于5ppm，除合金元素以外的 其它雜質(zhì)元素的含量總和小于0. 05wt%。成型過程采取如下步驟第一步將7075高純鋁合金板料在石墨坩堝中加熱到680°C 700°C，制得合金固 相分?jǐn)?shù)為50% 55%的漿料；將漿料注入到制備復(fù)雜零件的熱成型模具中，凝固；在該模 具中進(jìn)行熱成型壓制，壓制至桶形零件的最終成型高度的1. 2倍，即得該桶形零件的毛坯。第二步當(dāng)熱成型模具中的桶形零件毛坯溫度冷卻到460 480°C時(shí)，在該模具中 進(jìn)行第二次熱成型壓制，壓制至桶形零件的最終成型高度的1.1倍；當(dāng)熱成型模具中的桶 形零件毛坯溫度冷卻到290 310°C時(shí)，在該模具中進(jìn)行第三次熱成型壓制，壓制至桶形零 件的最終成型高度的1. 05倍；自然冷卻至室溫，開模取出桶形零件的毛坯；第三步再將該復(fù)雜零件的毛坯放入與上述熱成型模具相匹配的冷成型模具中， 在室溫條件下進(jìn)行冷成型壓制，壓制至桶形零件的最終成型高度。第四步將壓制成型的復(fù)雜零件進(jìn)行機(jī)械加工，機(jī)械加工至最終設(shè)計(jì)要求。
所述的成型壓制為機(jī)壓，壓力為550Mpa本實(shí)施例制備的桶形合金零件，其強(qiáng)度達(dá)500MPa以上。本具體實(shí)施方式
采取相應(yīng)的措施使金屬產(chǎn)生強(qiáng)制流動(dòng)，以達(dá)到使各型腔充滿的目 的。對(duì)于流動(dòng)性的問題采用了相應(yīng)的工藝參數(shù)，提高合金的流動(dòng)性。通過分步成型，精確控 制成型過程中的變形量和溫度，得到高強(qiáng)度、形狀復(fù)雜的鋁合金零件。所制備的零件強(qiáng)度達(dá) 到500MPa以上。鋁合金零件外觀形狀和內(nèi)在質(zhì)量均可達(dá)到同類型高強(qiáng)鋁合金軋制板材的 強(qiáng)度。因此，本具體實(shí)施方式
具有強(qiáng)度高、成本低和加工簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
一種高強(qiáng)鋁合金復(fù)雜零件的成型方法，其特征在于成型過程采取如下步驟第一步將高純鋁合金板料在石墨坩堝中加熱至660℃～700℃，制得合金固相分?jǐn)?shù)為50％～60％的漿料；將漿料注入到制備復(fù)雜零件的熱成型模具中，凝固；在該模具中進(jìn)行熱成型壓制，壓制至復(fù)雜零件的最終成型高度的1.2倍，即得該復(fù)雜零件的毛坯；第二步當(dāng)熱成型模具中的毛坯溫度冷卻到合金的再結(jié)晶溫度～480℃時(shí)，在該模具中進(jìn)行第二次熱成型壓制，壓制至復(fù)雜零件的最終成型高度的1.1倍；當(dāng)熱成型模具中的毛坯溫度冷卻到280～310℃時(shí)，在該模具中進(jìn)行第三次熱成型壓制，壓制至復(fù)雜零件的最終成型高度的1.05倍；自然冷卻至室溫，開模取出復(fù)雜零件的毛坯；第三步再將該復(fù)雜零件的毛坯放入與上述熱成型模具相匹配的冷成型模具中，在室溫條件下進(jìn)行冷成型壓制，壓制至復(fù)雜零件的最終成型高度；第四步將壓制成型的復(fù)雜零件進(jìn)行機(jī)械加工，機(jī)械加工至最終設(shè)計(jì)要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)鋁合金復(fù)雜零件的成型方法，其特征在于所述的高純鋁 合金是指鋁合金中的氧含量和氫含量均小于5ppm，除合金元素以外的其它雜質(zhì)元素的含 量總和小于0. 05wt%o
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)鋁合金復(fù)雜零件的成型方法，其特征在于所述的成型壓 制為機(jī)壓，壓力為550Mpa。
全文摘要
本發(fā)明具體涉及一種高強(qiáng)鋁合金復(fù)雜零件的成型方法。其技術(shù)方案是將高純鋁合金板料在石墨坩堝中加熱至660℃～700℃，制得合金固相分?jǐn)?shù)為50％～60％的漿料，將漿料注入到要制備復(fù)雜零件的熱成型模具中，凝固；先在模具中熱壓制至復(fù)雜零件的最終成型高度的1.2倍，當(dāng)模具中的毛坯溫度冷卻到合金的再結(jié)晶溫度～480℃時(shí)，壓制至復(fù)雜零件的最終成型高度的1.1倍，當(dāng)模具中的毛坯溫度冷卻到280～310℃時(shí)，壓制至復(fù)雜零件的最終成型高度的1.05倍；自然冷后開模取出復(fù)雜零件的毛坯；然后將該復(fù)雜零件的毛坯冷壓成型至復(fù)雜零件的最終成型高度，經(jīng)機(jī)械加工至最終設(shè)計(jì)要求。本發(fā)明具有強(qiáng)度高、成本低和加工簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B21J5/00GK101885049SQ201010212168
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者朱遠(yuǎn)志 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)