专利名称：大中型铝合金空心盘形锻件的轧制成形方法
技术领域：
本发明涉及一种锻件的轧制成形方法，特别是大中型铝合金空心盘形锻件的轧制成形方法。
背景技术：
2007年8月22日公开的中国发明专利说明书CN101020282A公开了一种大中型 空心盘形锻件的轧制成形方法，该方法是把金属棒料加热后经镦粗、压型成盘坯料，再冲孔 成空心盘β，把空心盘坯加热后装机、定位、轴向轧制和径-轴向轧制成空心盘形锻件。该 方法仅仅解决了大中型空心盘形锻件的轧制成形技术问题。在采用该方法轧制大中型铝合 金空心盘形锻件时，辗轧机的上锥辊朝盘坯作轴向进给运动轧制盘坯时，若其进给速度过 大，将会导致盘坯在轧制时温度升高，容易产生过热、过烧和组织变异等缺陷；若其进给速 度过小，将会使盘坯在轧制时散热过快，导致轧不动，或增加轧制时间和轧制次数，降低轧 制效率，并且还会造成盘形锻件盘面上靠近外环面的环尖角周边部位填充不满等缺陷。而 且采用该方法轧制盘形锻件时，需要经反复多转轧制才能使盘形锻件的形状和尺寸达到要 求，这样不仅增加了生产成本，降低了生产率，而且反复多次轧制还会给工艺和质量控制增 加难度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种使用变化的轴向进给速度来实现大中型铝 合金空心盘形锻件的轧制成形方法，该方法通过轧制时轴向进给速度由大到小的变化并随 之调整轧制力和径向进给速度，使轧制成形的空心盘形锻件具备了优异的组织和性能。为解决上述技术问题，本发明大中型铝合金空心盘形锻件的轧制成形方法是采用 以下技术方案来实现的把按规格下料的铝合金棒料加热到变形温度后经镦粗、压型和冲孔得到铝合金空 心盘坯，再把所述空心盘坯加热到变形温度后装进辗轧机定位；启动辗轧机，操纵其上锥辊朝所述空心盘坯方向以1. Ws的速度作轴向进给运 动，所述辗轧机的上锥辊和下锥辊沿所述空心盘坯的轴向以4000ΚΝ 4900ΚΝ的轧制力轧 制其盘面并沿其径向水平外移从而实现盘坯的轴向轧制；所述空心盘坯以9mm/s 12mm/s 的速度展宽；轧制过程进行到20s时，操纵所述辗轧机的芯辊以3000KN 4000KN的径向轧制 力轧制所述空心盘坯，同时，调整所述上锥辊的进给速度使其以0. Ws的速度轴向进给 轧制空心盘坯，所述空心盘坯此时受到上、下锥辊的轴向轧制力为3000KN 3500KN，所述 空心盘坯在径轴向轧制力的作用下以8mm/s lOmm/s的速度展宽；轧制过程进行到40s时，调整所述上锥辊的进给速度使其以0. 5mm/s的速度轴向 进给轧制所述空心盘坯，此时，所述空心盘坯受到上、下锥辊的轧制力为2500KN 3000KN， 受到的径向轧制力为2000KN 3000KN，所述空心盘坯以5mm/s 8mm/s的速度展宽，轧制过程进行到70s时结束，一火轧制成铝合金空心盘形锻件。
所述铝合金空心盘形锻件轧后经淬火加人工时效处理；所述淬火是把所述空心盘 形锻件加热到460°C 490°C保温9h 12h后水冷；所述人工时效是把所述空心盘形锻件 加热到150°C 160°C保温20h 22h后空冷。与现有技术相比，本发明的有益效果如下本发明在开始轧制的20s内，以1. 9mm/s的轴向进给速度在4000KN 4900KN的 轧制力下轴向轧制空心盘坯使其以9mm/s 12mm/s的速度展宽；在轧制20s 40s内，以 0. 9mm/s的轴向进给速度在3000KN 3500KN的轴向轧制力下和3000KN 4000KN的径向 轧制力下径轴向轧制空心盘坯使其以8mm/s lOmm/s的速度展宽；在轧制40s 70s内， 以0. 5mm/s的轴向进给速度在2500KN 3000KN的轴向轧制力下和2000KN 3000KN的径 向轧制力下径轴向轧制空心盘坯使其以5mm/s 8mm/s的速度展宽；一火轧制成形为空心 盘形锻件。采用这样的工艺路线，可以避免盘坯在轧制时温度升高，产生过热、过烧和组织变 异等缺陷；还可以避免盘坯在轧制时散热过快，导致轧不动，降低轧制效率和在盘形锻件盘 面上靠近外环面的环尖角周边部位填充不满等缺陷。而且采用该方法实现了一火轧制成 形，减少了轧制时间和轧制次数，易于对工艺和质量进行控制，降低了生产成本，提高了生产率。经检测该铝合金空心盘形锻件的尺寸和形状，达到了设计图纸要求。以牌号为LC52的铝合金材料为例经检测该铝合金空心盘形锻件的室温拉伸性能弦向的抗拉强度为446MPa 451MPa(大于设计使用要求的410MPa)，高向的抗拉强度为431MPa 445MPa(大于设计使 用要求的400MPa)，横向的抗拉强度为435MPa 439MPa(大于设计使用要求的400MPa)；其 伸长率为0. 2%时弦向的屈服强度为381MPa 391MPa(大于设计使用要求的345MPa)，伸 长率为0. 2%时高向的屈服强度为373MPa 381MPa，伸长率为0. 2%时横向的屈服强度为 378MPa 379MPa;弦向的断后伸长率为15% 16% (大于设计使用要求的9% )，高向的 断后伸长率为11% 13% (大于设计使用要求的5% )，横向的断后伸长率为11% 12% (大于设计使用要求的5% )；布氏硬度为140HB 143HB。
具体实施例方式下面以牌号为LC52的铝合金材料为例来说明本发明的具体工艺步骤步骤1 把按规格下料的LC52的铝合金棒料加热到450°C 470°C的变形温度后 经镦粗、压型和冲孔后得到铝合金空心盘坯；步骤2 把所述空心盘坯加热到上述变形温度后装进辗轧机并定位；步骤3 启动辗轧机，操纵其上锥辊朝所述空心盘坯方向以1. 9mm/s的速度作轴向 进给运动，所述辗轧机的上锥辊和下锥辊沿所述空心盘坯的轴向以4000KN 4900KN的轧 制力轧制其盘面并沿其径向水平外移从而实现盘坯的轴向轧制；所述空心盘坯以9mm/s 12mm/s的速度展宽。步骤4 轧制过程进行到20s时，操纵所述辗轧机的芯辊以3000KN 4000KN的 径向轧制力轧制所述空心盘坯，同时，调整所述上锥辊的进给速度使其以0. Ws的速度轴向进给轧制空心盘坯，所述空心盘坯此时受到上、下锥辊的轴向轧制力为3000KN 3500KN，所述空心盘坯在径轴向轧制力的作用下以8mm/s lOmm/s的速度展宽。步骤5 轧制过程进行到40s时，调整所述上锥辊的进给速度使其以0. 5mm/s的速 度轴向进给轧制所述空心盘坯，此时，所述空心盘坯受到上、下锥辊的轧制力为2500KN 3000KN，受到的径向轧制力为2000KN 3000KN，所述空心盘坯以5mm/s 8mm/s的速度展 宽，轧制过程进行到70s时结束，一火轧制成铝合金空心盘形锻件。上述LC52的铝合金材料的终锻或终轧温度大于350°C步骤6 所述铝合金空心盘形锻件轧后经淬火加人工时效处理；所述淬火是把所 述空心盘形锻件加热到460 490°C保温9h 12h后水冷；所述人工时效是把所述空心盘 形锻件加热到150°C 160°C保温20h 22h后空冷。经检测该铝合金空心盘形锻件的尺寸和形状，达到了设计图纸要求。经检测，该铝合金空心盘形锻件的性能如下室温拉伸性能弦向的抗拉强度为446MPa 45IMPa,高向的抗拉强度为 43110^ 44510^，横向的抗拉强度为43510^ 43910^ ；其伸长率为0. 2%时弦向的屈服强 度为381MPa 391MPa，伸长率为0. 2 %时高向的屈服强度为373MPa 381MPa，伸长率为 0. 2%时横向的屈服强度为378MPa 379MPa ；弦向的断后伸长率为15% 16%，高向的断 后伸长率为11% 13%，横向的断后伸长率为11% 12% ；布氏硬度为140HB 143HB。
权利要求
一种大中型铝合金空心盘形锻件的轧制成形方法，包括把按规格下料的铝合金棒料加热到变形温度后经镦粗、压型和冲孔得到铝合金空心盘坯，再把所述空心盘坯加热到变形温度后装进辗轧机定位的步骤；其特征在于，该方法还包括以下步骤启动辗轧机，操纵其上锥辊朝所述空心盘坯方向以1.9mm/s的速度作轴向进给运动，所述辗轧机的上锥辊和下锥辊沿所述空心盘坯的轴向以4000KN～4900KN的轧制力轧制其盘面并沿其径向水平外移从而实现盘坯的轴向轧制；所述空心盘坯以9mm/s～12mm/s的速度展宽；轧制过程进行到20s时，操纵所述辗轧机的芯辊以3000KN～4000KN的径向轧制力轧制所述空心盘坯，同时，调整所述上锥辊的进给速度使其以0.9mm/s的速度轴向进给轧制空心盘坯，所述空心盘坯此时受到上、下锥辊的轴向轧制力为3000KN～3500KN，所述空心盘坯在径轴向轧制力的作用下以8mm/s～10mm/s的速度展宽；轧制过程进行到40s时，调整所述上锥辊的进给速度使其以0.5mm/s的速度轴向进给轧制所述空心盘坯，此时，所述空心盘坯受到上、下锥辊的轧制力为2500KN～3000KN，受到的径向轧制力为2000KN～3000KN，所述空心盘坯以5mm/s～8mm/s的速度展宽，轧制过程进行到70s时结束，一火轧制成铝合金空心盘形锻件。
2.根据权利要求1所述的大中型铝合金空心盘形锻件的轧制成形方法，其特征在于 所述铝合金空心盘形锻件轧后经淬火加人工时效处理。
3.根据权利要求2所述的大中型铝合金空心盘形锻件的轧制成形方法，其特征在于 所述淬火是把所述空心盘形锻件加热到460°C 490°C保温9h 12h后水冷，所述人工时 效是把所述空心盘形锻件加热到150°C 160°C保温20h 22h后空冷。
全文摘要
本发明公开了一种大中型铝合金空心盘形锻件的轧制成形方法，首先把铝合金棒料经镦粗、压型、冲孔成空心盘坯，再把该盘坯装进辗轧机轧制。轧制20s内，以1.9mm/s的轴向进给速度在4000kN～4900kN的轴向轧制力下使该盘坯以9mm/s～12mm/s的速度展宽；轧制20s～40s内，以0.9mm/s的轴向进给速度在3000kN～3500kN的轴向轧制力和3000kN～4000kN的径向轧制力下使该盘坯以8mm/s～10mm/s的速度展宽；轧制40s～70s内，以0.5mm/s的轴向进给速度在2500kN～3000kN的轴向轧制力和2000kN～3000kN的径向轧制力下使该盘坯以5mm/s～8mm/s的速度展宽，一火轧制成空心盘形锻件。该方法主要用于轧制形状、尺寸及组织、性能优异的盘形锻件。
文档编号B21B37/58GK101804438SQ20101012763
公开日2010年8月18日 申请日期2010年3月19日 优先权日2010年3月19日
发明者刘海兰, 周丹伟, 杨晋, 段忠园, 肖灵, 葛金峰, 藏黔, 陈祖祥, 韩森霖, 魏志坚 申请人:贵州安大航空锻造有限责任公司