[发明专利]一种高强度铝合金管材应力控制生产工艺

说明书

技术领域

本发明属于高强度铝合金管材挤压及冷加工工艺技术领域，尤其涉及一种高强度铝合金管材应力控制生产工艺。

背景技术

高强度铝合金薄壁管材因其重量轻、强度、刚性大、结构紧凑等特点在航空、航天、电气、通讯、电子、原子能、交通运输等工业领域得到了广泛的应用。

目前高强度铝合金大规格薄壁热挤压管材通常的生产流程为管材挤压淬火后经过张力矫直或辊式矫直后直接交货。即“挤压→淬火→张力矫直→交货”或“挤压→淬火→辊式矫直→交货”。而这些无缝管材挤压后的尺寸或表面往往还不能达到直接使用的要求，通常都需要后续二次机械加工以达到精密的表面和尺寸要求，这样就发现现有的工艺路线生产的产品往往在机械加工后出现管材变形、壁厚偏心、椭圆等问题，这是管材内部应力大的表现。因此，如何在生产过程中控制管材的应力成为了行业的重点攻关问题之一。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种高强度铝合金管材应力控制生产工艺，降低管材的圆度公差及内部应力，降低后续机械加工过程中管材的断面椭圆变形率、提升加工的合格率。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种高强度铝合金管材应力控制生产工艺包括以下步骤，a、选取挤压模具；装机前检查挤压模具的表面和尺寸，模具圆度公差不超过0.10mm；b、对挤压模具进行预热；将挤压模具和挤压筒预热至400-450℃；c、对铝合金空心圆铸锭坯料进行预热；将铸锭预热至400-450℃，控制铸锭头尾温差≤30℃；d、将铸锭坯料装入挤压模具，开始挤压；挤压速度≤1.0mm/s，挤出管材的长短轴之差小于2.50mm；e、挤出管材在矫直机上进行预辊矫；调整辊子角度在旋转送进过程中管材表面与矫直辊良好接触，管材预辊矫后圆度公差小于0.50mm；f、离线淬火；管材采用立式淬火设备进行淬火，装炉时在管材上下适当位置捆绑铝线减少淬火后的纵向弯曲，使用穿杆增大接触面积、平衡管材壁厚两侧受力；g、拉伸矫直精整；在管材两端装入仿形拉伸芯垫、采用圆弧形拉伸钳口对管材进行张力拉伸，拉伸率控制在1.0-3.0％，同一批管材的拉伸率保持一致。

本发明的优点和积极效果是：本发明的高强度铝合金管材应力控制生产工艺其特点是增加了辊式矫直机的预辊矫流程，提前修复热挤压时管材的椭圆变形，同时改变挤压时管材内部的应力分布，为减小淬火后管材淬火残余应力和弯曲变形创造了条件。

通过采用适当的预拉伸，在合金中形成密布的位错或位错缠结，增大位错不能切割的沉淀相的体积分数，减少合金的共晶滑移及晶界应力集中；同时，预拉伸的冷变形可加快沉淀，使沉淀相更细小、均匀、增多，抑制晶界平衡的形成，提高强度。

淬火时穿杆的使用，进一步减轻了管材端头受压椭圆的问题。

淬火后的张力矫直工序给予管材适当的永久塑性变形量，使得管材在后续机械加工时达到变形小、尺寸稳定、圆度差小、加工性能高的效果。管材椭圆度和残余应力均达到了国内外先进产品水平，使后续机械加工的薄壁管材零件圆度公差小于0.15mm，同一截面壁厚不均匀度小于0.01mm，成品率达到90％以上。

优选地：挤压模具的挤压筒预热到400-430℃，保温时间不少于120min。

优选地：将铸锭预热至400-420℃，控制铸锭头尾温差≤20℃。

优选地：离线淬火后拉伸矫直精整步骤中管材的拉伸率控制在1.6-1.8％。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例详细说明如下：

本发明的高强度铝合金管材应力控制生产工艺包括以下步骤，

a、选取挤压模具；装机前检查挤压模具的表面和尺寸，模具圆度公差不超过0.10mm；

b、对挤压模具进行预热；将挤压模具的挤压筒预热至400-450℃；进一步地，挤压模具的挤压筒预热到400-430℃，保温时间不少于120min。

c、对铝合金空心圆铸锭坯料进行预热；将铸锭预热至400-450℃，控制铸锭头尾温差≤30℃；进一步地，将铸锭预热至400-420℃，控制铸锭头尾温差≤20℃。

d、将铸锭坯料装入挤压模具，开始挤压；挤压速度≤1.0mm/s，挤出管材的长短轴之差小于2.50mm；

e、挤出管材在矫直机上进行预辊矫；调整辊子角度在旋转送进过程中管材表面与矫直辊良好接触，管材预辊矫后圆度公差小于0.50mm；