專利名稱：特別適用于冷彎塑性成形鋁合金擠壓構(gòu)件的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種塑性加工領(lǐng)域的冷彎成形工藝，特別涉及一種特別適用于冷彎塑性成形的中空結(jié)構(gòu)鋁合金擠壓構(gòu)件的制備方法。
背景技術(shù)：
鋁合金擠壓型材作為一種形狀多樣的環(huán)保材料已被廣泛用于眾多行業(yè)的結(jié)構(gòu)件中，例如，在醫(yī)療器械領(lǐng)域應(yīng)用的帶有弧形彎度“C形臂”構(gòu)件。和鋼材比較，在保持剛性設(shè)計前提下，較低密度鋁合金的一個優(yōu)勢是鋁型材壁厚為同樣鋼型材壁厚的三倍，且因此改善了冷彎成形性。冷彎作為一種冷成形工藝過程，其塑性變形是通過一組驅(qū)動輪傳遞的冷彎動量獲得。傳統(tǒng)的工藝方法僅僅關(guān)注成形過程中模具的設(shè)計和調(diào)整，中國專利公告號 CN201579317U,公告日是2010年9月15日，名稱為“帶有鋁合金冷彎成型工裝組合的冷彎機”中公開了一種應(yīng)用工裝組合可以精確加工中空鋁型材的冷彎機。但該技術(shù)方案所存在的不足之處是，忽視了鋁合金冷彎成形過程所具有的幾何學(xué)、材料學(xué)及物理冶金學(xué)等方面的復(fù)雜性，使得冷彎成形一直是處于一種經(jīng)驗性很強的應(yīng)用技術(shù)。精確的冷彎成形在很大程度上取決于“直型材”的精確擠壓生產(chǎn)，以及，材料的物理冶金過程控制，這對形成批量生產(chǎn)要求的冷彎成形精度的批次再現(xiàn)性，以及，同一批次重復(fù)性控制尤為重要。確切地說，批量生產(chǎn)要求的重現(xiàn)性是和鋁合金擠壓構(gòu)件的成形精度和冶金質(zhì)量息息相關(guān)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種在保證合金強度增益的基礎(chǔ)上，提高擠壓構(gòu)件冷彎塑性成形能力，以及，經(jīng)濟地批量生產(chǎn)可行性的，特別適用于冷彎塑性成形的鋁合金擠壓構(gòu)件的制備方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種特別適用于冷彎塑性成形的鋁合金擠壓構(gòu)件的制備方法，包括以下步驟
A.選擇合金成分質(zhì)量百分數(shù)為
Mg: 0. 48 0. 52 ； Si :0. 28 0. 30 ； Fe ^ 0. 15 ； Mn 彡 0. 1 ；Cu 彡 0. 1 ；Ti ；0. 08 0. 12
Zn ^ 0. 05 ；其余為 Al ；
B.將符合上述成分要求的鋁合金擠壓圓鑄錠加熱后擠壓以獲得均一固溶淬火組織的直型材；
C.將鋸切后直型材實現(xiàn)冷彎塑性成形；
D.冷彎塑性成形后擠壓構(gòu)件人工時效處理。所述步驟B直型材在室溫停放至基本穩(wěn)定狀態(tài)，表征材料塑性儲備的抗拉強度與屈服強度的比值為1.7 1.9。所述步驟C階段是在一帶有鋁合金冷彎成形工裝組合的冷彎機實現(xiàn)的，其成形過
3程進給壓縮道次分配參數(shù)是第一道次無塑性應(yīng)變發(fā)生，第二道次塑性應(yīng)變占總應(yīng)變50%， 第三道次占35%，最后道次占15%。所述步驟D階段的擠壓構(gòu)件已發(fā)生塑性應(yīng)變，且時效溫度為170 180°C，保溫時間為8小時。本發(fā)明的有益效果是1、所有的工藝設(shè)計及熱處理工藝參數(shù)均可實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)的工業(yè)應(yīng)用，以及批量生產(chǎn)時，“個體”構(gòu)件彎形精度的重現(xiàn)性，尤其適用于中空結(jié)構(gòu)鋁合金擠壓構(gòu)件。2、通過低組分強化相合金及其均一固溶淬火冶金組織擠壓型材提供的塑性儲備， 以及合理分配冷彎變形的塑性應(yīng)變比例實現(xiàn)的冷作硬化效應(yīng)等達成的材料綜合性能，可有效克服材料因塑性失穩(wěn)或不均勻塑變導(dǎo)致壁厚變化、折皺及彈性回跳等常見工藝缺陷。3、應(yīng)變一一人工時效熱處理獲得的材料強度增益，進一步改善了合金力學(xué)性能， 利于該構(gòu)件后續(xù)鉆孔、攻絲等深加工工序。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明
本發(fā)明從6063鋁合金化學(xué)成分“有序化”設(shè)計出發(fā)，通過擠壓過程材料組織性能均一性和型材平直度控制獲得固溶淬火組織均一的擠壓構(gòu)件；合理地分配壓縮道次參數(shù)確定的塑性應(yīng)變比，以實現(xiàn)構(gòu)件冷彎塑性成形；最后，將冷彎成形后擠壓構(gòu)件實施人工時效處理， 可獲得材料力學(xué)性能增益。本發(fā)明鋁合金擠壓構(gòu)件的制備方法，包括以下步驟
A.合金“有序化”設(shè)計將Mg2Si強化相控制在0.8 0. 9%低質(zhì)量分數(shù)水平，限制狗作為有害元素含量，并應(yīng)用添加Ti的微合金化技術(shù)，以使擠壓型材獲得足夠塑性儲備的細晶固溶淬火組織；由下列成分質(zhì)量百分數(shù)組成，
Mg: 0. 48 0. 52 ； Si :0. 28 0. 30 ； Fe ^ 0. 15 ； Mn 彡 0. 1 ；Cu 彡 0. 1 ；Ti ；0. 08 0. 12
Zn 彡0. 05 ；其余為Al。
B.擠壓過程控制將符合上述成分要求的鋁合金擠壓圓鑄錠加熱，以保持型材擠壓出模孔溫度在合金固溶溫度510°C以上；爾后通過一擠壓出口型材在線均衡激速冷卻系統(tǒng)， 并根據(jù)識別的型材壁厚及幾何結(jié)構(gòu)調(diào)整冷卻水流量和流速，實現(xiàn)擠壓型材長度及橫截面上溫度均衡控制，以獲得均一固溶淬火組織的直型材。其特征是，直型材在室溫停放至基本穩(wěn)定狀態(tài)，且表征材料塑性儲備的強屈比(抗拉強度/屈服強度)達1. 7 1. 9。C.冷彎塑性成形將經(jīng)鋸切后的上述狀態(tài)直型材輸入冷彎成形機，驅(qū)動輪的冷彎動量通過一特殊的工裝組合直接傳遞至擠壓構(gòu)件，并因此發(fā)生塑性彎曲變形。型材置于彎曲機上、下滾輪之間，調(diào)整兩個下輥輪與上輥輪之間距離可確定進給壓下量。其特征在于， 進給道次壓縮參數(shù)的分配規(guī)律是，開始道次并未引起材料塑性變形，構(gòu)件彎曲變形主要在 2、3道次完成，占全部應(yīng)變85%，在此階段，具有高強屈比型材有利于吸收材料塑性屈服后的發(fā)生的彎曲變形能量，第4道次則起到精確整形作用。D.人工時效將冷彎塑性成形后的鋁合金擠壓構(gòu)件實施人工時效處理；該材料因彎曲成形過程引入塑性應(yīng)變能，更有效激活了時效加熱過程中沉淀析出行為，且析出相更為彌散并因此獲得強度增益。其特征是，時效溫度170 180°C，保溫時間為8小時。實施例1
現(xiàn)以6063鋁合金擠壓構(gòu)件為例進行說明
A. 6063鋁合金的化學(xué)成分為Mg- 0. 50 ；Si -0. 30 ；Fe -0. 12 ； Ti -0. 08 ；(質(zhì)量百分數(shù))。B.擠壓在線固溶一淬火處理擠壓型材出?？诇囟?10 M0°C，用于擠出型材在線淬火設(shè)施包括可調(diào)節(jié)水流速率或氣/水混合速率的一組或多組噴嘴，可使擠出型材溫度呈穩(wěn)定連貫減少。擠出型材進入淬火區(qū)溫度在440°C以上，最小冷卻速率85°C /分。C.冷彎塑性成形固溶淬火處理后經(jīng)鋸切的鋁合金擠壓構(gòu)件，經(jīng)自然時效至基本穩(wěn)定狀態(tài)進行冷彎塑性成形處理。成形過程進給壓縮道次分配參數(shù)是第1道次無塑性應(yīng)變發(fā)生，第2道次塑性應(yīng)變占總應(yīng)變50%，第3道次占35%，最后道次占15%。D.冷彎塑性成形構(gòu)件“應(yīng)變一時效”熱處理175°C /8小時。與普通T6峰值時效的6063合金拉伸力學(xué)性能典型值進行比較，結(jié)果如下表1。經(jīng)過冷彎塑性應(yīng)變一人工時效處理后，成形構(gòu)件的屈服強度及抗拉強度分別比普通T6狀態(tài)高出1 及6%，布氏硬度值提高12% ；可顯著改善該構(gòu)件鉆孔、攻絲等切割加工性能。上述鋁合金擠壓構(gòu)件的成形精度，經(jīng)測量已接近機加工水平；例如一種醫(yī)療器械用“C形臂，，構(gòu)件產(chǎn)品。可實現(xiàn)彎曲半徑R675 士 2. 2mm,構(gòu)件弧形面上平面度及平行度均在 Imm以內(nèi)?；⌒螖D壓型材是重要的結(jié)構(gòu)部件，但在傳統(tǒng)工藝鏈里冷彎成形工藝限制了設(shè)計的自由度和幾何成形精度。本發(fā)明提出的工藝方法及其實現(xiàn)的鋁合金擠壓構(gòu)件，不失為其中一種技術(shù)選擇，它具有批量生產(chǎn)的經(jīng)濟可行性。
權(quán)利要求
1.一種特別適用于冷彎塑性成形的鋁合金擠壓構(gòu)件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟A.選擇合金成分質(zhì)量百分數(shù)為Mg: 0. 48 0. 52 ； Si :0. 28 0. 30 ； Fe ^ 0. 15 ；Mn 彡 0. 1 ；Cu 彡 0. 1 ；Ti ；0. 08 0. 12Zn ^ 0. 05 ；其余為 Al ；B.將符合上述成分要求的鋁合金擠壓圓鑄錠加熱后擠壓以獲得均一固溶淬火組織的直型材；C.將鋸切后直型材實現(xiàn)冷彎塑性成形；D.冷彎塑性成形后擠壓構(gòu)件人工時效處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特別適用于冷彎塑性成形的鋁合金擠壓構(gòu)件的制備方法，其特征在于，所述步驟B直型材在室溫停放至基本穩(wěn)定狀態(tài)，表征材料塑性儲備的抗拉強度與屈服強度的比值為1.7 1.9。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特別適用于冷彎塑性成形鋁合金擠壓構(gòu)件的制備方法，其特征在于，所述步驟C階段是在一帶有鋁合金冷彎成形工裝組合的冷彎機實現(xiàn)的，其成形過程進給壓縮道次分配參數(shù)是第一道次無塑性應(yīng)變發(fā)生，第二道次塑性應(yīng)變占總應(yīng)變50%， 第三道次占35%，最后道次占15%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特別適用于冷彎塑性成形的鋁合金擠壓構(gòu)件的制備方法，其特征在于，所述步驟D階段的擠壓構(gòu)件已發(fā)生塑性應(yīng)變，且時效溫度為170 180°C，保溫時間為8小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種特別適用于冷彎塑性成形的鋁合金擠壓構(gòu)件的制備方法，包括選擇合金成分質(zhì)量百分數(shù)為Mg:0.48～0.52；Si0.28～0.30；Fe≤0.15；Mn≤0.1；Cu≤0.1；Ti；0.08～0.12；Zn≤0.05；其余為Al；將符合上述成分要求的鋁合金擠壓圓鑄錠加熱后擠壓獲得均一固溶淬火組織的直型材；將直型材冷彎塑性成形；構(gòu)件人工時效處理。有益效果是所有的工藝設(shè)計及熱處理工藝參數(shù)均可實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)要求，“個體”構(gòu)件彎形精度具有在現(xiàn)性，尤其適用于中空結(jié)構(gòu)鋁合金擠壓構(gòu)件。該構(gòu)件有效克服材料因塑性失穩(wěn)或不均勻塑變導(dǎo)致的的工藝缺陷；方便構(gòu)件后續(xù)深加工。
文檔編號C22C21/08GK102416558SQ20111027253
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者劉惠群, 國占昌 申請人:天津銳新昌輕合金股份有限公司