專利名稱：超硬鋁異形零件半熔融加熱半固態(tài)成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超硬鋁零件的半固態(tài)成形方法，特別適用于超硬鋁異形零件半熔融加熱半固態(tài)成形的方法。
背景技術(shù)：
在公知的技術(shù)中，對(duì)于超硬鋁零件的制造成形，傳統(tǒng)的方法是采用棒料，通過機(jī)械加工成形，此種方法存在的問題是由于零件形狀復(fù)雜，從下料到加工成形，需要多道甚至幾十道工序，尤其是對(duì)于形狀復(fù)雜的異性零件僅外形加工就需要十多道工序，工序中還需要線切割和電脈沖等多種加工設(shè)備，因此，加工工序多，生產(chǎn)效率低。另外，采用機(jī)械加工成形使材料的消耗大，利用率低，如某產(chǎn)品基體采用φ110mm～φ120mm的7A04棒材，每件毛坯耗材約3000g，零件凈重為108g，材料利用率只有3.6％，由于材料的利用率低，不僅大大增加了生產(chǎn)制造成本，而且還浪費(fèi)資源。為此，改進(jìn)現(xiàn)有加工方法，尋求一種能夠解決超硬鋁零件的成形，特別是輕、薄、短、小、高質(zhì)感零件成形的新方法是很有必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能減少加工工序，提高工作效率，提高材料利用率，降低生產(chǎn)制造成本的超硬鋁異形零件半熔融加熱半固態(tài)成形的方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采取的技術(shù)方案是選擇超硬鋁材料的冷拉型材或經(jīng)過預(yù)處理的超硬鋁棒材，進(jìn)行半熔融加熱，將坯料加熱至內(nèi)部固相與液相處于穩(wěn)定共存狀態(tài)的470～580℃溫度范圍內(nèi)，保溫30～60分鐘，然后置放在預(yù)熱好的模具中(模具溫度控制在250～280℃)，通過壓力機(jī)將坯料擠壓成形，再將擠壓成形的制件進(jìn)行高溫固溶處理，固溶加熱溫度為480～525℃，保溫時(shí)間為25～30分鐘，再經(jīng)時(shí)效處理，即得半固態(tài)成形制件。
所述超硬鋁棒材的預(yù)處理是將棒材坯料在固相線以上與過燒溫度以下376℃～433℃溫度范圍內(nèi)加熱，經(jīng)保溫20小時(shí)后冷卻至室溫備用。
所述時(shí)效處理可采用兩級(jí)時(shí)效處理一級(jí)時(shí)效處理溫度為140℃，保溫6小時(shí)，二級(jí)時(shí)效處理溫度150℃保溫1小時(shí)；本發(fā)明的超硬鋁異形零件半熔融加熱半固態(tài)成形方法，是充分利用金屬從固態(tài)向液態(tài)過渡(固、液共存)時(shí)所具有的半固態(tài)特性進(jìn)行的加工，可使成形的基體制件外形無需再加工，由此可簡化加工工序，減少加工工時(shí)，而且材料的利用率大大提高，成本降低，同時(shí)也縮短生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率。本發(fā)明的方法經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，零件制造成本降低35～60％，生產(chǎn)率提高3～10倍，零件的各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到和超過T6狀態(tài)技術(shù)要求，為解決輕、薄、短、小、高質(zhì)感超硬鋁毛坯成形零件的批量生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。
本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)為(1)加工能耗比機(jī)械加工成形大大降低；(2)制件組織性能好，尺寸精度高，比較容易實(shí)現(xiàn)難加工零件的成形。
(3)成本低、生產(chǎn)率高，可實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。
(4)適宜輕、薄、短、小、耐沖擊、高質(zhì)感的産品工件零件的生產(chǎn)。
(5)零件的物理性能大大提高具體實(shí)施方式
本發(fā)明所用材料為正常生產(chǎn)的，有較寬液固共存區(qū)的超硬鋁的冷拉型材或棒材，其方法是將坯料加熱至半固態(tài)，即在坯料內(nèi)部固相與液相處于穩(wěn)定共存狀態(tài)時(shí)，將坯料置放在模具中，直接施壓加工，使坯料產(chǎn)生變形、流動(dòng)充填、壓入等過程，再經(jīng)高溫固溶時(shí)效處理而獲得規(guī)定形狀和尺寸的制件。該方法的具體步驟為實(shí)施例一選材選用超硬鋁7A04棒材；材料的預(yù)處理對(duì)選用的棒材坯料先進(jìn)行材料的預(yù)處理，預(yù)處理時(shí)的加熱溫度為415℃，保溫時(shí)間20小時(shí)，自然冷卻備用；半固態(tài)成形將預(yù)處理后的棒材坯料，在加熱爐中加熱至坯料內(nèi)部固相與液相處于穩(wěn)定共存狀態(tài)的480℃溫度時(shí)，保溫50分鐘，置放在預(yù)熱至280℃的模具中，通過壓力機(jī)將棒料擠壓成形；高溫固溶時(shí)效處理對(duì)半固態(tài)成形的制件進(jìn)行高溫固溶處理，固溶加熱溫度為510℃，保溫30分鐘后進(jìn)行淬火，淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間小于15秒，淬火介質(zhì)為水，水溫保持在10～50℃范圍內(nèi)，并使工件在水中不停地上下或左右移動(dòng)，淬火后經(jīng)兩級(jí)時(shí)效處理，一級(jí)時(shí)效處理溫度為140℃，保溫6小時(shí)，二級(jí)時(shí)效處理溫度150℃保溫1小時(shí)；冷至室溫，即得半固態(tài)成形制件。
實(shí)施例二選用超硬鋁7A04棒材；選用的棒材坯料預(yù)處理時(shí)的加熱溫度為380℃，保溫時(shí)間20小時(shí)；棒材坯料的半熔融加熱溫度為510℃，保溫40分鐘，置放在預(yù)熱至270℃的模具中擠壓成形；半固態(tài)成形制件的高溫固溶處理溫度為500℃，保溫30分鐘。
實(shí)施例三選材選用冷拉型材。
冷拉型材的半熔融加熱溫度為560℃，保溫60分鐘，置放在預(yù)熱至260℃的模具中擠壓成形；半固態(tài)成形制件的高溫固溶處理溫度為480℃，保溫25分鐘。
下表為超硬鋁7A04材料在高溫固溶、時(shí)效處理后，與常規(guī)固溶、時(shí)效處理實(shí)現(xiàn)的力學(xué)指標(biāo)和耗能等情況的比較

表中Rm/N.mm-2抗拉強(qiáng)度σb；Rp0.2/N.mm-2規(guī)定非比例伸長應(yīng)力σp0.2A/％伸長率δ≥6％；≥430Mpa通過對(duì)比表可以看出，超硬鋁材料經(jīng)高溫固溶處理，其力學(xué)性能比常規(guī)處理要高，而且大大縮短了處理時(shí)間，在其節(jié)約能源和提高生產(chǎn)率上有著顯著的提高；同時(shí)也使材料的物理性能得到明顯提高。通過本方法制造的超硬鋁異形零件，可與國外同行業(yè)大公司生產(chǎn)的零件相媲美。
權(quán)利要求
1.一種超硬鋁異形零件半熔融加熱半固態(tài)成形法，其特征在于對(duì)選用的超硬鋁材料的冷拉型材或經(jīng)預(yù)處理的超硬鋁棒材坯料，進(jìn)行半熔融加熱，加熱溫度為470～580℃，保溫30～60分鐘，將坯料置放在預(yù)熱的模具中擠壓成形，然后進(jìn)行高溫固溶處理，固溶加熱溫度為480～525℃，保溫時(shí)間為25～30分鐘，再經(jīng)時(shí)效處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超硬鋁異形零件半熔融加熱半固態(tài)成形法，其特征在于所述超硬鋁棒材的預(yù)處理溫度為376℃～433℃，保溫20小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超硬鋁異行零件半熔融加熱半固態(tài)成形法，其特征在于所述時(shí)效處理溫度為一級(jí)時(shí)效處理溫度140℃，保溫6小時(shí)，二級(jí)時(shí)效處理溫度150℃，保溫1小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超硬鋁異形零件半熔融加熱半固態(tài)成形方法。其主要特點(diǎn)是對(duì)選用超硬鋁材料的冷拉型材或棒材，進(jìn)行半熔融加熱，將其加熱至坯料內(nèi)部固相與液相處于穩(wěn)定共存狀態(tài)的470～580℃溫度時(shí)，保溫30～60分鐘，在置放于預(yù)熱好的模具中，進(jìn)行施壓加工，使坯料產(chǎn)生變形、流動(dòng)充填、壓入等過程，再經(jīng)高溫固溶時(shí)效處理而獲得規(guī)定形狀和尺寸制件的成形方法。該方法可使成形零件的外形無需再加工，由此可簡化加工工序，減少加工工時(shí)，并使材料的利用率大大提高，成本降低，同時(shí)還可縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)C21D10/00GK1990172SQ200510107360
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者沈玉民, 胡家升, 李冰倫, 沈魯州, 姜新偉, 魏二平, 李冀剛, 余書玲, 郭源 申請(qǐng)人:河南中光學(xué)集團(tuán)有限公司