专利名称：铝合金枝杈类锻件成形的方法
技术领域：
本发明涉及一种材料加工过程中金属塑性成形技术，尤其涉及一种铝合金枝杈类锻件成形的方法。
背景技术：
枝杈类铝合金锻件是一种较难成形的铝合金锻件，其典型锻件是应用于汽车悬挂系统中的各种控制臂。如图1所示，铝合金控制臂是汽车悬挂系统中的重要承载零件之一，繁重的负役条件，对铝合金控制臂的内在质量有很高的要求，是一种典型的枝杈类锻件，其形状复杂， 材料体积分布极不均衡，属于复杂系数高的难成形锻件。现有技术中，铝合金控制臂主要有两种生产工艺一种工艺为辊锻或楔横轧制坯锻压机锻造成形工艺，其主要工艺流程为采用挤压圆棒料，下料后采用中频感应进行第一次加热，辊锻机进行多道次辊锻制坯或楔横轧机进行制坯，压力机弯曲，再二次加热，锻压机两工位锻造成形，最后切边压力机完成切边任务。 该工艺流程生产设备为一般锻造钢质锻件所用设备，生产线建设相对较为成熟。但该工艺过程长，锻件材料利用率低，一般材料利用率仅为55 65% ；对于组织性能要求较高的锻件，需要切除挤压棒材表面层，以去除粗晶环或粗晶层；需二次加热，生产成本高。另一种工艺为板料下料锻压机成形，其主要工艺流程采用厚铝合金板排样采用冲床下料，加热，锻压机两工位锻造成形，切边压力机切边，该工艺流程较短。但是由于板材冲压存在较多边角料损耗，因此综合材料利用率较低，一般在50%左右；铝合金板材价格较圆棒材高，因此锻件成本高；并且轧制板材存在各向异性，因此锻件组织性能在方向上存在较大差异。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺流程短、锻件内在质量优良、生产线投资少、生产成本低的铝合金枝杈类锻件成形的方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明的铝合金枝杈类锻件成形的方法，包括步骤首先，制作截面形状与所述铝合金枝杈类锻件的成形相适应的长条料；然后，将所述长条料锯切成多块厚度大于所述铝合金枝杈类锻件厚度的锻造用坯料；之后，将所述锻造用坯料加热至锻造温度，采用热模锻压力机、液压机或其它锻压设备完成预锻和终锻成形；最后，采用切边压力机完成切边。由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的铝合金枝杈类锻件成形的方法，由于首先采用截面形状与铝合金枝杈类锻件的成形相适应的长条料锯切成多块厚度大于铝合金枝杈类锻件厚度的锻造用坯料；然后将锻造用坯料进行预锻和终锻成形；再采用切边压力机完成切边。工艺流程短，锻件内在质量优良，生产线投资少，生产成本低。
图1为现有技术中的一种典型的铝合金控制臂锻件的示意图；图2a_2f为本发明实施例提供的铝合金枝杈类锻件成形的方法的工艺流程示意图，其中图加为连铸或挤压长条料的示意图；图2b为线切割或锯切的毛坯示意图；图2c为预锻后的锻件示意图；图2d为终锻后的锻件示意图；图加为切边后的锻件示意图；图2f为切下的毛边示意图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明的铝合金枝杈类锻件成形的方法，其较佳的具体实施方式
包括步骤首先，制作截面形状与所述铝合金枝杈类锻件的成形相适应的长条料；然后，将所述长条料锯切成多块厚度大于所述铝合金枝杈类锻件厚度的锻造用坯料；之后，将所述锻造用坯料加热至锻造温度，采用热模锻压力机、液压机或其它锻压设备完成预锻和终锻成形；最后，采用切边压力机完成切边。所述长条料可以通过铸造工艺制作。所述铸造工艺包括在连续铸造成形设备上，首先将合乎要求的铝合金进行熔炼，添加需要的合金元素，熔炼温度为610-650°C，然后将熔炼好的铝合金熔液浇至连续垂直铸造机完成连续铸造，铸造的长条料的长度根据锻件具体情况确定。所述长条料也可以通过挤压工艺制作。所述挤压工艺包括首先采用圆截面的大尺寸铸锭加热到450°C，然后采用卧式挤压机完成挤压工艺， 挤压的长毛坯的长度根据锻件具体情况确定。所述锻造温度为430 480°C，可以采用感应式电炉或箱式炉对所述锻造用坯料进行加热。本发明用于成形汽车悬挂系统中的铝合金枝杈类锻件及其与此相类似的铝合金锻件。本发明采用新型的毛坯形式，然后采用锻造成形工艺生产以控制臂为代表的铝合金枝杈类复杂锻件的新方法。其主要工艺过程包括采用毛坯形式为截面形状与锻件最终成形相适应的长条料；采用线切割或锯床按照要求厚度将长坯料切成所需厚度的锻造用坯料；加热；锻压机、液压机或其它锻压设备两工位锻造；切边压力机切边。对于毛坯的生产工艺可以有两种，第一种为连续铸造的方法，第二种为热挤压工艺方法。对于连续铸造，其工艺过程为，铝合金熔炼；连续铸造，连续铸造毛坯截面形状为与锻件最终成形相适应的形状；本发明由于采用铸造方法获得截面形状复杂的锻造用毛坯，大大降低了复杂毛坯的成形技术难度；采用锻造方法将坯料的铸造组织经过适当的塑形变形，转变为细晶粒的塑性成形组织，大大提高零件的组织性能和力学性能。对于挤压，其工艺过程为，采用大尺寸铸锭，将铸锭加热到始锻温度，在大吨位卧式挤压机上完成挤压，挤压毛坯的截面形状为与锻件最终形状成形相适应的形状。此方法由于采用挤压方法获得截面形状复杂的锻造用毛坯，大大降低了复杂毛坯的成形技术难度；采用挤压方法获得坯料的组织已经经过较大塑形变形，晶粒细小，组织致密，再经过后续的锻造，可获得组织性能和力学性能更为优良的锻件。由于挤压原始坯料为铸锭，其成本较采用大截面挤压坯料有明显降低。本发明集成了铸造、挤压和常规锻压的技术特点，充分发挥了各自的技术优势，并进行了有机集成，具有工艺流程短，锻件内在质量优良，生产线投资少，生产成本低等突出优点，为复杂铝合金锻件的成形提供了一种先进适用的成形方法。下面对本发明中主要的工艺过程进行详细的描述工艺过程主要包括铸造或挤压长条料和后续锻造，具体包括步骤如图加所示，在连续铸造成形设备上完成所需截面形状长条料的制作，首先将合乎要求的铝合金进行熔炼，添加相应的合金元素，熔炼温度一般在610-650°C，将熔炼好的铝合金熔液浇至连续垂直铸造机完成连续铸造；连续铸造模具型腔形状为与要求的锻造毛坯外轮廓形状一致；如图2b所示，将长条料采用锯床按照设计厚度要求，锯切成所需的锻造用坯料；如图2c-图2d所示，采用感应式电炉或箱式炉进行加热，加热温度根据材料不同稍有差异，一般锻造温度为430 480°C，采用热模锻压力机、液压机或其它锻压设备完成预锻和终锻成形；如图2e_图2f所示，采用切边压力机完成切边。上述步骤中，也可采用挤压工艺生产长条料，首先采用圆截面的大尺寸铸锭，加热到始锻温度，采用卧式挤压机完成截面形状与锻件成形相适应的形状的长条料，后续工艺流程与上述的后续工序相同。本发明中，由连续铸造或挤压长条料及锻造复合而成，由于截面形状为与锻件成形相适应的形状，因此大大简化了生产工艺流程，特别是不再需要传统对挤压棒材进行体积分配的辊锻、楔横轧工艺及压弯等工序，大大提高了材料利用率，材料利用率可以达到 85%，较传统工艺提高10 20%，消除了板材下料导致的材料性能不均的缺点等。本发明的主要特征之一是采用连续铸造方法提供锻造用坯料。由于铝合金的熔炼温度低，一般在610° 630°间，因此采用铸造的方式生产坯料，可以大大降低坯料生产成本，降低能源消耗。避免了传统的辊锻或楔横轧等材料体积分配工艺导致的产品质量不稳定、表面及内部缺陷产生几率大等缺点，大大提高了工艺稳定性。
本发明的主要特征之二是采用挤压方法提供锻造用坯料。采用挤压的方式生产长条料，简化了工艺流程，可以大大降低生产成本，降低能源消耗，同时也避免了传统的辊锻或楔横轧等材料体积分配工艺导致的产品质量不稳定、表面及内部缺陷产生几率大等缺点，大大提高了工艺稳定性；锻件的组织性能和力学性能得到大幅度提高。本发明的主要特征之三是将连续长条料采用线切割或锯床锯切的方式获得所需厚度的和锻件成形相适应的锻造坯料，这种坯料将保证在锻造后，所有铸态组织全部转化为锻造组织，同时满足充满锻模型腔并使材料利用率大大提高。连续铸造成形的坯料，其外表面粗糙度差，晶粒粗大，组织偏析较为严重，对于连续铸造长棒料作为后续锻造坯料，必须预先进行剥皮处理。而本工艺采用的毛坯形状与锻件的最终形状相适应，在锻造时，铸造或挤压毛坯外表面的粗晶金属将被排到锻造飞边中，锻件本体不受影响。本工艺由于设计的连续铸造或挤压毛坯的截面形状与终锻件成形相适应，使得锻造成形金属流动更为合理，避免了传统制坯方式容易产生的锻件充不满、金属流动紊乱产生折迭等难以避免的缺陷。具体实施例如图1所示，为一种典型的铝合金控制臂，其锻件重量为MOOg，材料为6082。在连续铸造成形设备上完成所需截面形状长条料的制作，首先将合乎要求的铝合金进行熔炼，添加相应的合金元素，熔炼温度一般在610-650°C，将熔炼好的铝合金熔液浇至连续垂直铸造机完成连续铸造，铸件长度约为6m ；将长坯料采用锯床按照设计厚度为 50mm，锯切成所需的锻造用坯料；采用感应式电炉进行加热，加热温度为460°C ；采用50MN 模锻液压机或31. 5MN热模锻压力机完成预锻和终锻成形，采用3. 15MN机械式压力机完成切边。对于挤压工艺成形长坯料，在50MN卧式挤压机上完成所需截面形状长条料的制作，首先将合乎要求的铝合金铸锭，挤压成长度约为6m的与锻件成形相适应的长条料；将长条料采用锯床按照设计厚度为50mm，锯切成所需的锻造用坯料；采用感应式电炉进行加热，加热温度为460°C;采用50MN模锻液压机或31. 5MN热模锻压力机完成预锻和终锻成形， 采用3. 15MN机械式压力机完成切边。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.一种铝合金枝杈类锻件成形的方法，其特征在于，包括步骤首先，制作截面形状与所述铝合金枝杈类锻件的成形相适应的长条料；然后，将所述长条料锯切成多块厚度大于所述铝合金枝杈类锻件厚度的锻造用坯料；之后，将所述锻造用坯料加热至锻造温度，采用热模锻压力机、液压机或其它锻压设备完成预锻和终锻成形；最后，采用切边压力机完成切边。
2.根据权利要求1所述的铝合金枝杈类锻件成形的方法，其特征在于，所述长条料通过铸造工艺制作。
3.根据权利要求2所述的铝合金枝杈类锻件成形的方法，其特征在于，所述铸造工艺包括在连续铸造成形设备上，首先将合乎要求的铝合金进行熔炼，添加需要的合金元素，熔炼温度为610-650°C，然后将熔炼好的铝合金熔液浇至连续垂直铸造机完成连续铸造，铸造的长毛坯的长度根据锻件具体情况确定。
4.根据权利要求1所述的铝合金枝杈类锻件成形的方法，其特征在于，所述长条料通过挤压工艺制作。
5.根据权利要求4所述的铝合金枝杈类锻件成形的方法，其特征在于，所述挤压工艺包括首先采用圆截面的大尺寸铸锭加热到450°C，然后采用卧式挤压机完成挤压工艺，挤压的长毛坯的长度根据锻件具体情况确定。
6.根据权利要求1至5任一项所述的铝合金枝杈类锻件成形的方法，其特征在于，所述锻造温度为430 480°C，采用感应式电炉或箱式炉对所述锻造用坯料进行加热。
全文摘要
本发明公开了一种铝合金枝杈类锻件成形的方法，首先采用铸造或挤压的方法制作截面形状与铝合金枝杈类锻件成形相适应的长条料，并将长条料锯切成多块厚度大于铝合金枝杈类锻件厚度的锻造用坯料；然后将锻造用坯料进行预锻和终锻成形；再采用切边压力机完成切边。工艺流程短，生产线投资少，锻件内在质量优良，生产成本低。
文档编号B21J5/00GK102357628SQ20111031060
公开日2012年2月22日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者任伟伟, 任广升, 徐春国, 郭永强, 陈钰金 申请人:北京机电研究所