一種消除2a12鋁合金鍛件各向異性的低應力制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種消除2A12鋁合金鍛件各向異性的低應力制造工藝，屬于金屬材料工程領域。在航空航天領域中，根據(jù)鋁合金產(chǎn)品的使用和受力環(huán)境，對降低材料的各向異性要求較高，特別是氣密關節(jié)軸承類鍛件，對產(chǎn)品的弦向和徑向的強度和韌性要求更高。特別是航天宇航服用氣密關節(jié)軸承，對產(chǎn)品的加工精度要求非常高。對于可熱處理強化類的鋁合金而言，在材料經(jīng)過淬火后，材料中存在著較大的淬火內應力，對于加工精度要求高的產(chǎn)品而言，在精加工后就可能因為尺寸超差而導致廢品。采用本方法可以有效地消除產(chǎn)品在弦向和徑向方向的各向異性，特別是有效的消除了產(chǎn)品的內應力，顯著的提高了產(chǎn)品的機加工成品率。
【專利說明】
一種消除2A12鋁合金鍛件各向異性的低應力制造工藝
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種消除2A12鋁合金鍛件各向異性的低應力制造工藝，屬于金屬材料 工程領域，采用本方法可以有效地消除產(chǎn)品在弦向和徑向方向的各向異性，特別是有效的 消除了產(chǎn)品的內應力，顯著的提高了產(chǎn)品的機加工成品率。
【背景技術】
[0002] 在航空航天領域中，根據(jù)鋁合金產(chǎn)品的使用和受力環(huán)境，對降低材料的各向異性 要求較高，特別是氣密關節(jié)軸承類鍛件，對產(chǎn)品的弦向和徑向的強度和韌性要求更高。特別 是航天宇航服用氣密關節(jié)軸承，對產(chǎn)品的加工精度要求非常高。
[0003] 傳統(tǒng)的制造方法多是采用擠壓棒材和擠壓管材直接加工而成，這樣加工得到的氣 密關節(jié)軸承在弦向的性能較優(yōu)，但是在受力同樣要求較高的徑向方向性能較低，特別是材 料的伸長率較低，在長期使用過程中存在著安全隱患。
[0004] 另外，對于可熱處理強化類的鋁合金而言，在材料經(jīng)過淬火后，材料中存在著較大 的淬火內應力，對于加工精度要求高的產(chǎn)品而言，在精加工后就可能因為尺寸超差而導致 廢品。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是:本發(fā)明提供了一種消除2A12鋁合金鍛件各向異性的低應力制造 工藝，利用該工藝生產(chǎn)的氣密關節(jié)軸承鍛件在弦向和徑向方向各向異性不明顯，有效的消 除了產(chǎn)品的內應力，顯著的提高了產(chǎn)品的機加工成品率。
[0006] 本發(fā)明的技術方案是：一種消除2A12鋁合金鍛件各向異性的低應力制造工藝，該 工藝包含下述步驟：
[0007] (1)選擇原材料為符合GJB3539的2A12-01態(tài)的鋁合金擠壓棒料；
[0008] (2)采用兩鐓一拔的自由鍛造工藝制備所需產(chǎn)品的尺寸的2A12鋁合金鍛件；
[0009] (3)對2A12鋁合金鍛件進行淬火，淬火制度:490~505 °C /2~6h，室溫水淬，進行1-5 %的預壓縮變形；
[0010] (4)人工時效，在時效過程中結合冷熱循環(huán)工藝。
[0011] 所述步驟(2)中，坯料加熱制度:380~420°C/3~6h;模具加熱溫度為380~420°C。
[0012] 所述步驟（4)中的工藝參數(shù)為：-100°C~-120°C/10min~30min，160°C~190°C/ 0.5h~4h，S，，-10(TC~-12(rC/10min~30min，16(rC~19(rC/0.5h~4h，S，。
[0013] 該工藝用于航空、航天、船舶及汽車中鋁合金鍛件的生產(chǎn)。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是：
[0015] 1)采用2A12擠壓棒料進行多次鐓拔變形處理，有效的降低了擠壓形成織構的影 響，消除了在弦向和徑向方向各向異性，并能增加鋁合金材料的變形量，提高產(chǎn)品性能。
[0016] 2)采用在淬火后進行冷壓縮，并在人工時效過程結合冷熱循環(huán)消除應力工藝，不 但節(jié)約了生產(chǎn)的周期和成本，還有效的消除了產(chǎn)品的內應力，產(chǎn)品的機加工變形量由原來 的±200μηι減小到±50μηι，機加工成品率在98%以上。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明中2Α12合金鍛件的ΤΕΜ照片。
【具體實施方式】
[0018] 一種消除2Α12鋁合金鍛件各向異性的低應力制造工藝，具體包含下述步驟：
[0019] (1)原材料為符合GJB3539的Φ 150mm2A12-01態(tài)的鋁合金擠壓棒料；
[0020] (2)采用兩鐓一拔的自由鍛造工藝制備所需產(chǎn)品的尺寸的2A12鋁合金鍛件，具體 工藝為：坯料加熱制度：380~420°C/3~6h;模具加熱溫度為380~420°C ;坯料尺寸為Φ 150mm X 505mm，鍛造工藝為:第一鐓至200mm，第一拔換向拔長至Φ 200mm，第二鐓至135mm;
[0021] (3)2A12鋁合金鍛件的淬火制度:490~505°C/2~6h，室溫水淬，立即進行1-5%的 預壓縮變形。
[0022] (4)在人工時效過程中結合冷熱循環(huán)工藝進行，具體工藝參數(shù)為：-100°C~-120 。(：/lOmin ~30min，16(TC ~19(TC/0.5h ~4h，空冷，-10(TC ~_12(TC/10min ~30min，16(TC ~1901：/0.511~411，空冷。
[0023]表1給出了按照本發(fā)明所提出的新工藝和傳統(tǒng)工藝制備的2A12鋁合金鍛件在弦向 和徑向的拉伸性能實施例證?？梢园l(fā)現(xiàn)，本發(fā)明工藝制備的鍛件在兩個方向上的性能接近， 幾乎沒有各向異性，而傳統(tǒng)工藝的徑向性能較弦向相差很多，特別是伸長率很低。
[0024] 表1本發(fā)明和傳統(tǒng)工藝制備鍛件的性能對比
[0025]
[0026]表2給出了按照本發(fā)明所提出的新工藝和傳統(tǒng)工藝制備的2A12鋁合金鍛件的機加 工性能實施例證。可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明工藝制備的鍛件的內應力小，機加工變形量只有±50μ m，完全可以滿足產(chǎn)品的使用要求，機加工成品率較傳統(tǒng)工藝提高很多。
[0027]表2本發(fā)明和傳統(tǒng)工藝制備鍛件的機加工性能
[0029]綜上所述，本發(fā)明所述的一種消除2A12鋁合金鍛件各向異性的低應力制造工藝， 有效的降低了擠壓形成織構的影響，消除產(chǎn)品性能在弦向和徑向方向各向異性。另外，采用 在淬火后進行冷壓縮，并在人工時效過程結合冷熱循環(huán)消除應力工藝，有效的消除了產(chǎn)品 的內應力，減小了加工變形，產(chǎn)品的機加工成品率顯著提高。該工藝可推廣至其他可熱處理 強化類的鋁合金材料，特別是對多個方向性能和機加工變形要求高的產(chǎn)品，涉及航空航天、 船舶及汽車等鋁合金鍛件的生產(chǎn)，具有較大的市場潛力。
【主權項】
1. 一種消除2A12鋁合金鍛件各向異性的低應力制造工藝，其特征在于：該工藝包含下 述步驟： (1) 選擇原材料為符合G JB3539的2A12-01態(tài)的鋁合金擠壓棒料； (2) 采用兩鐓一拔的自由鍛造工藝制備所需產(chǎn)品的尺寸的2A12鋁合金鍛件； (3) 對2A12鋁合金鍛件進行淬火，淬火制度:490~505°C/2~6h，室溫水淬，進行1-5% 的預壓縮變形； (4) 人工時效，在時效過程中結合冷熱循環(huán)工藝。2. 根據(jù)權利要求1所述的低應力制造工藝，其特征在于:所述步驟（2)中，坯料加熱制 度：380~420 °C/3~6h;模具加熱溫度為380~420 °C。3. 根據(jù)權利要求1所述的低應力制造工藝，其特征在于：所述步驟（4)中的工藝參數(shù) 為：-10(TC~-12(rC/10min~30min，16(rC~19(rC/0.5h~4h，S，，-10(rC~-12(rC/ lOmin ~30min，160°C ~190°C/0.5h ~4h，空冷。4. 根據(jù)權利要求1所述的低應力制造工藝，其特征在于:該工藝用于航空、航天、船舶及 汽車中鋁合金鍛件的生產(chǎn)。
【文檔編號】C22F1/057GK105970129SQ201610522430
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月5日
【發(fā)明人】王少華, 陸政, 張顯峰, 孫剛, 馮朝輝
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司北京航空材料研究院