高強(qiáng)度鋁合金二次拉伸成型中表面橘皮效應(yīng)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁合金二次拉伸成型中材料表面質(zhì)量的一種控制方法，更確切地說，本發(fā)明涉及鋁合金板材二次拉伸成型過程消除表面橘皮效應(yīng)的熱處理工藝條件。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金在拉伸成型過程中，產(chǎn)生表面橘皮效應(yīng)。采用表面粗糙度(Ra)表征試樣表面橘皮效應(yīng)程度。表面橘皮效應(yīng)不僅影響了材料表面的美觀，而且使材料厚度不均勻，從而降低材料的力學(xué)性能。因此降低拉伸成型的試樣的表面粗糙化程度成為一個亟待解決的問題。材料表面粗糙化的產(chǎn)生是由于材料的微觀不均勻性及晶粒內(nèi)部形變的不均勻性造成的。材料的表面粗糙化程度與材料的晶粒大小相關(guān)。
[0003]鋁合金的熱處理工藝(固溶溫度、保溫時間、淬火介質(zhì))對其晶粒大小有重要影響。固溶溫度過高，引起過燒；溫度過低，材料的固溶處理過程不充分，導(dǎo)致材料的力學(xué)性能降低。保溫時間越短，材料固溶處理過程不充分；時間過長導(dǎo)致晶粒長大。在一定范圍內(nèi)，淬火介質(zhì)的冷卻速度越大，晶粒越細(xì)小均勻，材料性能越好。熱處理的目的是得到細(xì)小均勻的組織，從而在拉伸變形過程中，材料的表面粗糙化降低。
[0004]采用表面粗糙度(Ra)表征試樣表面橘皮效應(yīng)程度。表面橘皮效應(yīng)不僅影響了材料表面的美觀，而且使材料厚度不均勻，從而降低材料的力學(xué)性能。因此降低拉伸成型的試樣的表面粗糙化程度成為一個亟待解決的問題。變形過程中試樣發(fā)生表面橘皮效應(yīng)的原因是晶粒內(nèi)部變形不一致，而且相鄰晶粒在晶界處的變形量不一致。試樣的晶粒越大，在拉伸成型過程中，其表面橘皮效應(yīng)越明顯。預(yù)變形過程是材料內(nèi)部缺陷增值的過程，改變了材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。安利輝等利用鋁合金做了形變熱處理研究。研究表明預(yù)變形過程中，由于鋁基體析出細(xì)小的第二相和位錯等缺陷的產(chǎn)生，達(dá)到強(qiáng)化效果。預(yù)變形量7% — 8%時，試樣內(nèi)部產(chǎn)生大量位錯，導(dǎo)致原來試樣的組織結(jié)構(gòu)和內(nèi)部缺陷重新排列，二次變形過程中，變形抗力增大，表面粗糙度降低，達(dá)到了預(yù)變形的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的技術(shù)目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，為解決鋁合金板材拉伸成型時因?yàn)榫Я４执蠖a(chǎn)生的表面橘皮效應(yīng)，本發(fā)明給出了避免材料拉伸成型過程中產(chǎn)生表面橘皮效應(yīng)的熱處理方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0007]高強(qiáng)度鋁合金二次拉伸成型中表面橘皮效應(yīng)的控制方法，選擇退火態(tài)的鋁合金板材，制成標(biāo)準(zhǔn)的單軸拉伸試樣；將表面進(jìn)行處理后，進(jìn)行單軸拉伸，變形量控制在7%—8%的范圍內(nèi)，變形速率v=lmm/min ;將預(yù)變形的試樣進(jìn)行固溶處理，溫度為520— 535°C，保溫時間為30— 35min，淬火介質(zhì)為水；進(jìn)行二次變形，使總變形量達(dá)到10% ;進(jìn)行時效處理，時效溫度為175°C，保溫時間為12 — 15h。測其強(qiáng)度。其強(qiáng)度σα2彡300MPa，ob>391MPa，其表面粗糙度Ra不高于0.9 μ m。
[0008]使用水進(jìn)行淬火，冷卻速度為600°C /S。
[0009]本發(fā)明提出了控制拉伸成型過程中鋁合金表面橘皮現(xiàn)象的辦法，預(yù)變形量7% — 8%時，試樣內(nèi)部產(chǎn)生大量位錯，導(dǎo)致原來試樣的組織結(jié)構(gòu)和內(nèi)部缺陷重新排列，二次變形過程中，變形抗力增大，表面粗糙度降低。
[0010]本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果。通過對預(yù)變形拉伸成型7% — 8%的變形量控制，試樣內(nèi)部產(chǎn)生大量位錯，導(dǎo)致原來試樣的組織結(jié)構(gòu)和內(nèi)部缺陷重新排列，在二次拉伸成型步驟，既避免了固溶處理過程中高強(qiáng)度鋁合金板材在拉伸過程中表面產(chǎn)生滑移線，預(yù)防了材料固溶處理的加熱過程中由于拉伸成型過程中材料變形量過大引起的表面橘皮效應(yīng)。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0013]首先，根據(jù)本發(fā)明取一件需要拉伸成型的2219- “O”狀態(tài)的鋁合金板材，用線切割的方法，加工成單軸標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣。
[0014]步驟2，將2219鋁合金板材進(jìn)行表面處理，其表面不允許有油污，不允許有影響表面質(zhì)量的明顯劃傷、劃痕，表面油污需要清理掉，劃痕和劃傷需要清理掉。
[0015]步驟3，將表面處理的單軸拉伸標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行預(yù)拉伸變形，其變形量控制在7%—8%,變形速率 v=lmm/min。
[0016]步驟4，將預(yù)變形拉伸的試樣進(jìn)行固溶處理，當(dāng)爐溫升到525°C時，將試樣放入熱處理爐內(nèi)，溫度精度為2°C，保溫時間為30— 35min，冷卻介質(zhì)采用自來水，冷卻速度為600 0C /s。
[0017]步驟5，將試樣進(jìn)行二次拉伸變形成型，兩次拉伸總變形量為10%，變形速率采用中等速率lmm/min。
[0018]步驟6，表面粗糙度測定，采用F0RMTALYSURF表面輪廓儀測定變形后試樣的表面粗糙度，Ra=0.7444 μ m。
[0019]步驟7，時效處理，采用人工時效，時效處理溫度為175°C，時間為12h。
[0020]最后，進(jìn)行時效處理后的2219鋁合金的力學(xué)性能測試，其結(jié)果如下:ο 0 2=302.7MPa，σb=406.7MPa。
[0021]經(jīng)上述方法處理可知，試樣表面無橘皮現(xiàn)象，測定試樣表面粗糙度為0.817 μ m,低于0.9 μ m ;其強(qiáng)度σ 0.2為300— 310MPa，σ b為395— 408MPa,符合權(quán)利要求(σ0 2^ 300MPa, σ b 彡 391MPa)。
[0022]以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.高強(qiáng)度鋁合金二次拉伸成型中表面橘皮效應(yīng)的控制方法，其特征在于，按照下述步驟進(jìn)行:選擇退火態(tài)的鋁合金板材，制成標(biāo)準(zhǔn)的單軸拉伸試樣；將表面進(jìn)行處理后，進(jìn)行單軸拉伸，變形量控制在7% — 8%的范圍內(nèi)，變形速率V=ImmAiin ;將預(yù)變形的試樣進(jìn)行固溶處理，溫度為520—535°C，保溫時間為30— 35min，淬火介質(zhì)為水；進(jìn)行二次變形，使總變形量達(dá)到10% ;進(jìn)行時效處理，時效溫度為175°C，保溫時間為12 — 15h，以使其強(qiáng)度0。2彡300MPa, ob彡391MPa，表面粗糙度Ra不高于0.9 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度鋁合金二次拉伸成型中表面橘皮效應(yīng)的控制方法，其特征在于，使用水進(jìn)行淬火，冷卻速度為600°C /S。
【專利摘要】本發(fā)明公開了高強(qiáng)度鋁合金二次拉伸成型中表面橘皮效應(yīng)的控制方法，選擇退火態(tài)的高強(qiáng)度鋁合金板材，制成標(biāo)準(zhǔn)的單軸拉伸試樣；將表面進(jìn)行處理后，進(jìn)行單軸拉伸,變形量控制在7%—8%的范圍內(nèi)，變形速率ν=1mm/min；將預(yù)變形的試樣進(jìn)行固溶處理，固溶溫度為520—535℃，保溫時間為30—35min，淬火介質(zhì)為水；進(jìn)行二次變形，使總變形量達(dá)到10%；進(jìn)行時效處理，時效溫度為175℃，保溫時間為12—15h。本發(fā)明通過預(yù)拉伸變形變形量的控制，避免了固溶處理過程中材料晶粒粗大的現(xiàn)象，減弱了拉伸變形過程中其表面橘皮效應(yīng)程度。解決了高強(qiáng)度鋁合金拉伸成型過程中由于變形量過大產(chǎn)生的表面橘皮效應(yīng)。
【IPC分類】C22F1-04
【公開號】CN104711498
【申請?zhí)枴緾N201310693788
【發(fā)明人】高志明, 孫芳芳, 馬宗青
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年12月13日