[发明专利]一种超高强度铝合金筒体的制备方法

权利要求书

1.一种超高强度铝合金收口筒体的制备方法，包括模具制备、车坯、退火、外形加工步骤，其特征在于：所述退火步骤后、外形加工步骤前还依次进行挤盂、变薄拉伸、收口步骤，所述外形加工后还进行热处理步骤；所述挤盂对坯料进行挤盂，使得坯料高度尺寸较挤盂前增加60%~80%，挤盂后进行退火处理，所述退火采用温度为360~390℃，保温20~40min；所述变薄拉伸是对挤盂后的筒体进行3至5道次变薄拉伸至要求尺寸，每道次变薄拉伸伸长量5%~15%，每道次变薄拉伸的伸长量在范围内依次减小，在进行1至2道次变薄拉伸完成后进行退火处理，所述退火采用温度为360~390℃，保温20~40min；所述收口根据口部尺寸要求，对变薄拉伸后的筒体进行2道次收口，每道次收口筒体伸长率控制在5%~10%，每次收口后进行退火处理，所述退火采用温度为360~390℃左右，保温20~40min；所述热处理采用固溶-淬火-时效工艺进行热处理，上述坯料采用的是7000系超高强度铝合金。

2.如权利要求1所述的一种超高强度铝合金收口筒体的制备方法，其特征在于：所述热处理采用的固溶-淬火-时效工艺中的固溶步骤，具体是采用额定温度为1000℃的热处理炉进行固溶，保温温度为465~475℃，保温时间2.5~3.5h；淬火步骤中使用室温水，转移时间不超过20s，所述转移时间为开炉门到筒体完全淬入室温水中的时间；时效步骤中选用额定温度300℃的烘箱进行时效处理，保温温度115~125℃，时间10~15h，出炉空冷。

3.如权利要求1或2所述的一种超高强度铝合金收口筒体的制备方法，其特征在于：所述挤盂步骤之前、退火步骤之后还需要分别进行磷化及皂化处理；首先进行脱脂，其次进行水洗，接着进行磷化，再进行水洗，然后进行皂化，最后进行烘干，形成完整的磷化和皂化膜。

4.如权利要求3所述的一种超高强度铝合金收口筒体的制备方法，其特征在于：所述磷化及皂化中脱脂采用浓度为5-15g/L的Na₂CO₃溶液，温度40-55℃，时间2-5min；水洗先采用室温水，浸泡时间30-60s，浸泡过程中晃动工件框，然后采用室温纯水清洗，30-60s；磷化采用质量浓度为10-30g/L的锌系磷化剂，温度50-60℃,时间10-20min；第二次水洗同第一次；皂化采用由氢氧化钠和碳酸钠组成的质量浓度为70-90g/L的皂化剂，温度70-80℃，温度10-25min；皂化后先沥干，无液体滴落，放入干燥箱中，在50-60℃，保温20-30min。

5.如权利要求4所述的一种超高强度铝合金收口筒体的制备方法，其特征在于：所述车坯后的退火步骤具体温度为360~390℃，保温20~40min。

6.如权利要求5所述的一种超高强度铝合金收口筒体的制备方法，其特征在于：所述模具制备需要对挤盂、便薄拉伸及收口设计及制造对应的挤盂模具、变薄拉伸模具及收口模具；所述挤盂模具主要由固定板、凸模镶套、凸模、凹模、导向垫板和顶料杆组成；所述变薄拉伸模具主要由冲头、拉伸导向筒、拉伸凹模、上垫板、刮板、下垫板组成；所述收口模具主要由冲头、收口凹模、收口顶料杆、导向垫板组成；所述挤盂模具、变薄拉伸模具及收口模具中凸模正公差为0.1，负公差为0；凹模正公差为0，负公差为0.1；凸模、凹模和顶料杆采用Cr12MoV或W6Mo5Cr4V2模具钢，固定板、导向垫板采用45钢材料；通过机加的方式制造出模具，凹模、凸模、冲头关键模具，表面粗糙度要求小于等于Ra0.8μm。

7.一种超高强度铝合金筒体的制备方法，按如下步骤：

步骤一：模具设计

根据铝合金收口筒体的形状及尺寸要求，采用挤盂、变薄拉伸和收口工艺制造超高强度铝合金收口筒体，设计出挤盂模具、变薄拉伸模具和收口模具；

设计的模具中凸模正公差为0.1，负公差为0；凹模正公差为0，负公差为0.1；

步骤二：模具加工

根据设计的挤盂、变薄拉伸和收口模具尺寸要求，挤盂、变薄拉伸和收口模具的凸模、凹模和顶料杆采用Cr12MoV或W6Mo5Cr4V2模具钢，其固定板、导向垫板采用45钢，通过机加的方式制造出模具；凹模、凸模、冲头表面粗糙度要求小于等于Ra0.8μm；

步骤三：车坯

按照等体积原理，结合大长径比收口筒体形状及尺寸，选取直径比收口筒体底部最大直径大于等于10%的超高强度铝合金棒料；坯料的长度大于理论长度5%以上；带锯下料后采用车床将截取的棒料车到坯料要求的尺寸，正偏差为0，负偏差为0.1mm；

步骤四：退火

挤盂前，将坯料进行退火处理，降低坯料硬度，便于塑性变形；变薄拉伸和收口过程中也进行退火热处理，消除变形过程中产生的应力，避免后续成形过程筒体开裂；退火温度为360~390℃，保温20~40min；

步骤五：磷化及皂化处理，首先进行脱脂，其次进行水洗，接着进行磷化，再进行水洗，然后进行皂化，最后进行烘干，形成完整的磷化和皂化膜；其中脱脂采用浓度为5-15g/L的Na₂CO₃溶液，温度40-55℃，时间2-5min；水洗先采用室温水，浸泡时间30-60s，浸泡过程中晃动工件框，然后采用室温纯水清洗，30-60s；磷化采用质量浓度为10-30g/L的锌系磷化剂，温度50-60℃,时间10-20min；第二次水洗同第一次；皂化采用由氢氧化钠和碳酸钠组成的质量浓度为70-90g/L的皂化剂，温度70-80℃，温度10-25min；皂化后先沥干，无液体滴落，放入干燥箱中，在50-60℃，保温20-30min；

步骤六：挤盂

采用设计的挤盂模具对坯料进行挤盂；

挤盂后坯料高度尺寸较挤盂前增加60%~80%，挤盂后按所述步骤四退火工艺进行退火处理；

步骤七：变薄拉伸

根据收口筒体的结构、形状要求，进行3~5道次变薄拉伸，每道次变薄拉伸伸长量5%~15%，每道次伸长量逐渐变小，在每进行1至2道次变薄拉伸后按所述步骤四退火工艺进行退火处理；

步骤八：收口

根据口部形状和尺寸进行2道次收口，每道次收口筒体伸长率控制在5%~10%；每次收口后按所述步骤四中的工艺进行退火处理；

步骤九：外形加工

采用机加的方式进行筒体口部、底部和外形加工，使筒体的外部尺寸达到设计要求；筒体外形加工时尺寸公差控制在±0.1mm，表面粗糙度不超过Ra1.6μm；

步骤十：热处理

采用热处理炉进行热处理，热处理工艺为：固溶-淬火-时效；选用额定温度1000℃的热处理炉进行固溶处理，固溶保温温度465~475℃，保温时间2.5~3.5h；淬水选用室温水，淬火转移时间不超过20s，所述转移时间为从开炉门到筒体全部淬入室温水中的时间；选用额定温度300℃的烘箱进行时效处理，时效保温温度115~125℃，时间10~15h，出炉空冷。