[发明专利]一种铝合金管材铸挤轧复合成形方法

说明书

一种铝合金管材铸挤轧复合成形方法，属于有色金属无缝管成形技术领域，其特征在于包括以下步骤：1)立式离心铸造管坯：金属模具铸型转速为150～180r/min，浇注速度为12～18kg/s，浇槽距模盖高度为20～30cm；2)双级均匀化：空心铸态管坯温度降至530～550℃时脱模；3)等温热挤压：管坯内径和外径同时增大、壁厚减薄，控制终了挤压温度为320～350℃；4)中间固溶；5)冷轧制：管坯内径不变、外径减小、壁厚减薄，轴向冷轧速度为8～12mm/s，径向冷轧速度为1.2～3.0mm/s；6)双级时效。本发明优点是管材的壁厚区域剪切变形程度降低，壁厚成形极限增大，力学性能较好。

技术领域

本发明属于有色金属无缝管材成形技术领域，具体涉及一种铝合金管材铸挤轧复合成形方法。

背景技术

大口径无缝管(外径在100mm以上)是航空航天、石油化工、核电火电、交通运输等重大装备领域的关键构件，目前普遍采用热挤压成形工艺进行制造，热挤压前管坯可以为锻态和铸态两种组织状态，当挤压前管坯为锻态时，则是通过镦粗、冲孔等工序进行制坯，组织致密性较高，挤压过程以保证管件的外形尺寸为主，工艺参数控制相对容易，但该工艺流程冗长，材料与能源浪费严重，镦粗和冲孔工序设备投资巨大；当挤压前管坯为铸态时，则是通过离心铸造或砂型铸造方法直接制成空心铸态管坯，组织致密性较差，挤压过程不仅要保证管件的外形尺寸，更重要的是改善组织均匀性，提高力学性能，此工艺具有制造流程短，节约材料和能源，节省设备投资等突出优点。

中国发明专利申请号“201310025199.9”公开了一种用铸挤复合成形生产大口径厚壁无缝钢管的方法，它包括：1)合金熔化；2)钢液精炼；3)铸造空心坯；4)加热；5)热挤压，挤压温度为1200～1250℃，挤压速度为300～400mm/s，挤压比为8～12；6)粗加工；7)热处理；8)精加工。中国发明专利申请号“201310025737.4”公开了一种厚壁无缝钢管短流程铸挤连续成形的方法，它包括：1)合金熔化；2)钢液精炼；3)冒口浇注环坯，出模温度为1280～1330℃；4)热挤压，初始挤压温度为1200～1250℃，挤压比为10～12；5)热处理；6)精密整形。上述专利公开的无缝钢管铸挤成形方法主要适用于黑色金属和厚壁管材(壁厚大于30mm)领域，为铸态空心坯料一道次热挤压成形，挤压前后管坯外径减小、内径不变，所需空心铸坯的外径和壁厚尺寸通常很大，对应的挤压筒尺寸也较大，制造极为困难，热挤压行为又与铸坯的质量及性能密切相关，而在上述专利中空心铸坯的铸造方式与工艺参数未明确。

而当大口径铝合金薄壁管材(外径在100mm以上，壁厚为0.5～5mm)成形前后管坯的内径和外径同时增大、壁厚减薄、长度增加，成形过程中尺寸回弹控制极为困难，尤其是薄壁区域金属在冷却时收缩不均，内应力重新分布，尺寸回弹严重，导致外形尺寸精度降低；并且如果直接采用上述方法进行一次热挤压或简单的热处理成形，则挤压筒与铸态管坯接触部位存在剪切摩擦，薄壁管壁厚区域剪切变形剧烈，组织容易被破坏，导致力学性能降低。因此，其对热挤压前铸坯的质量要求较高，挤压后管坯外径和内径均增大，对挤压凹模和芯棒的形状、尺寸要求均非常高，模腔出口处的金属流动趋势也极为复杂，现有技术无法满足该类大口径铝合金薄壁管材的高性能精确成形制造需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝合金管材铸挤轧复合成形方法，可以有效克服现有技术存在的缺点。

本发明目的是这样实现的，其特征在于包括以下工艺步骤：

(1)如图1～2所示，采用立式离心铸造方式铸造铝合金管坯，浇注温度为660～680℃，金属模具铸型转速为150～180r/min，浇注速度为12～18kg/s，浇槽距离模盖高度为20～30cm，得到离心铸造的铝合金管坯尺寸为：外径D₀＝100～800mm、内径d₀＝30～60mm、高度H₀＝200～500mm、壁厚B₀＝40～350mm；