[发明专利]一种大型高筋铝合金锻件的精密成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金锻造技术，更具体地说，涉及一种大型高筋铝合金锻件的精密成形方法。

背景技术

目前，复杂结构的铝合金零件多由铸造工艺制造毛坯，但铸造有其固有质量缺陷，如铸造裂纹、花边状组织、光亮晶粒、浇不足、缩松、氧化夹渣与气孔等，致使铸件产品性能较差，导致由其加工的零件在使用中存在安全隐患，或使用寿命很短。由于模锻件没有铸件的这些质量问题，因而其使用性能大大优于铸件产品。

然而模锻工艺是靠固体的塑性流动来填充模具型腔的，由于铝合金固体的流动性远远没有液体的好，所以如果用模锻工艺生产铝合金产品，尤其是具有复杂结构如有较高筋板的铝合金大型锻件，其成形比铸造要困难得多。

等温锻造是对难变形金属进行锻造变形的一个很好的可选方法。其主要原理是利用材料的超塑性特性，把模具加热到坯料变形温度，以慢速对坯料进行大变形，直到坯料充满模具型腔。铝合金的超塑性研究近年来取得了很好的成效，在工业上也出现了用等温锻造工艺制造的铝合金锻件，如专利“供货态铝合金超塑挤压成型的工艺方法”(申请号为200610161296.0)和“铝合金复杂盘类零件等温精密锻造工艺方法”(申请号为200910072099.5)等，均对铝合金的等温锻造过程和盘类零件的锻造工艺进行了较详细的描述。

但这些专利中的铝合金锻件结构非常简单，没有筋板或凸台，或没有说明其高度，也没有说明铝合金锻件的成形精度及后续机加工情况。对于复杂结构，尤其是筋板设计得很高的铝合金大型零件，其锻件的成形难度非常大，很容易出现筋板不够高、成形后的尺寸达不到零件要求等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺点，本发明的目的是提供一种大型高筋铝合金锻件的精密成形方法，能够有效防止臭剂的泄露，并起到泄压作用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

该大型高筋铝合金锻件的精密成形方法，包括以下步骤：

A.根据零件设计图进行锻件和模具的设计；

B.设计并制造预制坯；

C.把预制坯以等温锻造方式成形成锻件；

其中，步骤C具体包括以下步骤：

C1.在常温空载情况下，确定模具型腔达到锻件在成形温度下的厚度时的上模位置；

C2.对模具进行加热并保温；

C3.对预制坯进行加热并保温；

C4.打开模具，将预制坯置于下模中，通过上模对预制坯施加压力使其变形；

C5.在设备允许的最大压力下保压，直至上模运行至C1中的确定位置；

C6.卸载并脱模，取出锻件。

在步骤C2中，所述的模具加热至450～500℃，保温32小时以上。

在步骤C3中，所述的预制坯置于加热炉中加热到420～480℃，并保温2～3小时。

在步骤A中，所述的锻件设计是根据零件设计图，在需要与其它零件连接的部位留出3～5cm的加工余量，锻件脱模角设置为1～2°，去掉不能锻造出来的零件特征，其余部分都保留零件的尺寸不变。

在步骤A中，所述的模具是根据锻件设计，按以下公式计算出模具型腔尺寸，并设计成形模具，该公式为：

S_模具＝p×S_锻件、p＝(1+α_锻件×ΔT)/(1+α_模具×ΔT)

式中，S_模具是模具型腔尺寸，S_锻件是锻件对应尺寸，p是比例系数，α_锻件和α_模具分别是锻件、模具制作材料的热膨胀系数，ΔT是成形温度与室温的差值。

在步骤B中，所述的预制坯的设计制造遵循以下要求：

B1.对于锻件筋板中高厚比大于10的高筋板，在预制坯的相应位置上，按不小于该筋板高度一半的尺寸设计凸台高度；

B2.将预制坯各平台之间的过渡斜面角度设计为不大于60°或不小于120°，并与平台圆角过渡；

B3.预制坯的其余部分根据金属塑性变形的分流面，按锻件体积优化设计该预制坯尺寸。

在上述技术方案中，本发明的大型高筋铝合金锻件的精密成形方法包括锻件和模具的设计、设计并制造预制坯、把预制坯以等温锻造方式成形成锻件等步骤。采用该精密成形方法能够制造具有高筋板的复杂铝合金大型锻件，与铸造件相比，其组织更致密、缺陷更少，并且锻件需要的机加工处理很少，属于净终成形的精密锻件，极大的提高了产品的品质。

附图说明