特种控温设备用高强6A02锻件的生产方法与流程

本发明涉及铝合金加工技术领域，更具体地说，涉及一种特种控温设备用高强6a02锻件的生产方法。

背景技术：

6a02铝合金指牌号为6a02的锻铝，主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。高强6a02铝合金锻件为珠海格力电器股份有限公司特种空调离心压缩机使用。该类特种控温设备用高强6a02锻件，共31种锻件，锻件最小厚度40mm，最大厚度160mm，最小外径尺寸φ180，最大外径尺寸φ530，产品规格众多；锻件性能要求较高，产品性能指标高屈服强度高达245mpa。

但是，按照原有常规生产工艺生产该类锻件产品合格率较低，屈服强度、延伸率不合格率约30％左右，锻件低倍粗晶6级-8级，严重影响锻件质量及保供。

综上所述，如何提高6a02锻件性能合格率，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种特种控温设备用高强6a02锻件的生产方法，以提高6a02锻件性能合格率。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种特种控温设备用高强6a02锻件的生产方法，包括步骤：

1)对铸锭进行加热锻造，锻造变形方式为：当需要获得的锻件厚度小于预设锻件厚度且所述铸锭的高径比∈最佳高径比范围时，直接镦粗；当需要获得的锻件厚度小于所述预设锻件厚度，且所述铸锭的高径比小于最佳高径比范围的最小值时，将铸锭拔长至最佳高径比范围，再镦粗；当需要获得的锻件厚度大于或等于所述预设锻件厚度时，依次进行镦粗、拔长、镦粗；

2)将所述锻件机加工成所需要的尺寸；

3)对所述锻件进行热处理。

优选的，上述生产方法中，所述步骤1)中所述预设锻件厚度为90-110mm。

优选的，上述生产方法中，最佳高径比范围为[2.5，3]。

优选的，上述生产方法中，所述步骤1)中锻造工艺采用500℃加热保温，开锻温度≥480℃，终锻温度≥400℃。

优选的，上述生产方法中，所述步骤3)中的热处理采用的时效温度为155-165℃，空气保温13小时，总加热13-15小时。

优选的，上述生产方法中，所述步骤3)中的热处理采用的淬火温度为515-525℃。

优选的，上述生产方法中，所述步骤3)之后还包括步骤：

4)对热处理后的所述锻件进行探伤、取样。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的特种控温设备用高强6a02锻件的生产方法首先对铸锭进行加热锻造，锻造变形方式为：当需要获得的锻件厚度小于预设锻件厚度且铸锭的高径比∈最佳高径比范围时，直接镦粗；当需要获得的锻件厚度小于预设锻件厚度，且铸锭的高径比小于最佳高径比范围的最小值时，将铸锭拔长至最佳高径比范围，再镦粗；当需要获得的锻件厚度大于或等于预设锻件厚度时，依次进行镦粗、拔长、镦粗；然后将锻件机加工成所需要的尺寸；最后对锻件进行热处理。

本发明能够根据不同的锻件厚度和不同的铸锭高径比，选择不同的锻造变形方式，从而保证锻件低倍不出现粗晶，锻件性能超纵向标准较多，富余量较大且稳定，提高了锻件组织性能，所以提高了6a02锻件性能合格率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的特种控温设备用高强6a02锻件的生产方法的流程示意图；

图2是本发明实施例在时效温度为160℃、锻件的屈服强度和抗拉强度的时效曲线示意图；

图3是本发明实施例在时效温度为160℃、锻件的延伸率的时效曲线示意图；

图4是本发明实施例在时效温度为177℃、锻件的屈服强度和抗拉强度的时效曲线示意图；

图5是本发明实施例在时效温度为177℃、锻件的延伸率的时效曲线示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种特种控温设备用高强6a02锻件的生产方法，提高了6a02锻件性能合格率。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考附图1，本发明实施例提供的特种控温设备用高强6a02锻件的生产方法包括步骤：

s1、对铸锭进行加热锻造，锻造变形方式为：当需要获得的锻件厚度小于预设锻件厚度且铸锭的高径比∈最佳高径比范围时，直接镦粗；当需要获得的锻件厚度小于预设锻件厚度，且铸锭的高径比大于最佳高径比范围的最小值时，将铸锭拔长至最佳高径比范围，再镦粗；当需要获得的锻件厚度大于或等于预设锻件厚度时，依次进行镦粗、拔长、镦粗；

s2、将锻件机加工成所需要的尺寸；

s3、对锻件进行热处理。

本发明能够根据不同的锻件厚度和不同的铸锭高径比，选择不同的锻造变形方式，从而保证锻件低倍不出现粗晶，锻件性能超纵向标准较多，富余量较大且稳定，提高了锻件组织性能，所以提高了6a02锻件性能合格率。

优选的，步骤s1中预设锻件厚度为90-110mm。具体的，预设锻件厚度选为100mm，能够更精确地选择所需要的变形方式，提高锻件组织性能。当然，上述预设锻件厚度还可以为95mm或105mm等。

进一步的技术方案中，最佳高径比范围为[2.5，3]。当需要获得的锻件厚度小于100mm且铸锭的高径比∈[2.5，3]即≥2.5且≤3时，直接镦粗；当需要获得的锻件厚度小于100mm，且铸锭的高径比＜2.5时，将铸锭拔长至[2.5，3]，再镦粗；当需要获得的锻件厚度大于100mm时，依次进行镦粗、拔长、镦粗，能够使锻件组织性能达到最佳。当然，上述最佳高径比范围也可以为其他数值范围，如[2.3，3.2]等。

针对该类高强6a02铝合金锻件，技术难点为锻件性能要求高，产品性能指标高屈服强度高达245mpa。

锻件的锻造变形直接影响锻件的性能及组织，针对锻件的特殊技术要求，需要寻求合适的锻造变形方案。本发明通过进行锻造变形工艺试验研究不同的锻造变形对锻件组织及性能的影响。

试验方案：采用φ238×550铸锭440-480℃加热之后，开锻温度：430-480℃；终锻温度≥350℃。按以下方案锻造：

(1)按锻1压扁至尺寸：φ400+20×150+10。锻件编号1#。

(2)镦粗至h＝200-10→拔长至φ230+10×550+10→镦粗至尺寸：φ400+20×150+10。锻件编号2#。

(3)按锻4(h＝200-10，φ230+10)至尺寸：φ400+20×150+10。锻件编号3#。

按以下制度热处理：

淬火制度：520±5℃，盐浴保温150分钟，淬火水温：30-40℃。

时效制度：160±5℃，空气保温10小时。

获得锻件低倍试验结果以及如下表1所示的锻件性能解剖结果：

表1——锻件性能结果

以上锻件性能解剖结果看出，锻件低倍只要不出现粗晶，锻件性能超标准较多，富余量较大。目前锻件只考核纵向标准，按照纵向标准衡量，1#、2#锻件性能合格富余量较大，且稳定。3#锻件纵向性能波动较大，有不合格。

综合分析锻件解剖结果锻件的锻造变形方案选定：

当需要获得的锻件厚度小于100mm且铸锭的高径比≥2.5且≤3时，直接镦粗；当需要获得的锻件厚度小于100mm，且铸锭的高径比＜2.5时，将铸锭拔长至[2.5，3]，再镦粗；当需要获得的锻件厚度大于100mm时，依次进行镦粗、拔长、镦粗，所有锻件不采用锻四生产，能够使锻件组织性能达到最佳。

优选的，步骤s1中锻造工艺采用500℃加热保温，开锻温度≥480℃，终锻温度≥400℃。该合金锻件容易产生粗晶，粗晶的产生与变形温度有关，需要研究锻件不产生粗晶的变形温度区间，从而确定锻件的加热温度，开锻温度及终锻温度。

本发明通过进行变形温度工艺试验研究不同的变形温度对锻件组织及性能的影响。

试验方案：采用φ238×470铸锭按照表2分组装炉加热锻造：

表2——加热锻造分组

单数锻件1#、3#、5#、7#、9#，直接镦粗至φ350+20×150+10。双数锻件2#、4#、6#、8#、10#，镦粗至h＝200-10→拔长至φ230+10×500+10→镦粗至尺寸：φ350+20×150+10。按照以下热处理制度热处理：

淬火制度：520±5℃，空气保温385分钟，淬火水温：60-70℃。

时效制度：160±5℃，空气保温13小时，总加热13-15小时。

锻造过程温度记录如下表3所示:

表3——锻造过程温度记录

获得锻件低倍试验结果以及如下表4所示的锻件性能解剖结果：

表4——锻件性能解剖结果

试验结果分析，1#-4#锻件，没有粗晶，锻件性能超过标准，富余量大。5#、6#锻件已经有锻件粗晶的趋势，锻件有3级左右的晶粒度。7#-10#锻件不同程度的粗晶，锻件粗晶越大越多，性能越差。在同一锻造温度条件下，变形较小的单数锻件比变形大的双数锻件更不易产生粗晶。该合金锻件若要得到细晶组织，锻件性能高，就需要高温锻造，采用合适的变形量。

通过以上工艺试验确认锻件锻造制度：500℃加热保温，开锻温度≥480℃，终锻温度≥400℃。

进一步的技术方案中，步骤s3中的热处理采用的时效温度为155-165(即160±5)℃，空气保温13小时，总加热13-15小时。

高强6a02锻件性能标准较高，使用原有热处理制度不能满足用户需求，需要针对用户高性能要求寻求更加合理的热处理制度。本发明通过进行热处理工艺试验，研究不同热处理制度对锻件组织及性能的影响。

试验方案：φ162铸锭按锻2压扁打方至尺寸：350+5×220+5×50+5。2#淬火炉520±5℃，空气保温180分钟，淬火水温：30-40℃。淬火之后的锻件取样送实验室做时效工艺试验，试验取样要求及制度如下表5所示：

表5——热处理试验方案

试验结果：锻件时效曲线如附图2-图5所示：

图2和图3中的160℃时效曲线显示，时效时间在13小时、15小时、18小时，锻件的屈服强度、抗拉强度和延伸率明显高于标准值，13小时以后锻件的性能合格，富余量较大，曲线趋势稳定。

图4和图5中的177℃时效曲线显示，锻件的屈服强度、抗拉强度明显高于标准值，但锻件延伸率富余量较小。

综合分析以上时效曲线结果，锻件时效制度选定为：160±5℃，空气保温13小时。总加热13-15小时。

为了进一步优化上述技术方案，步骤s3中的热处理采用的淬火温度为520±5(即515-525)℃，空气保温时间、淬火水温按规程执行。能够使锻件达到较好的硬度要求。

为了进一步保证锻件的性能，步骤s3之后还包括步骤s4——对热处理后的锻件进行探伤、取样。本发明通过s4对锻件进行检测，保证锻件性能已大幅度提升，未出现锻件性能不合格整批报废、重新热处理、补充时效等现象，已完成指标。

现项目研制已成功，自项目实施工艺优化以来未出现锻件因性能不合格整批报废，锻件性能大幅度提升，性能合格率100％，满足用户高性能要求，锻件组织有较大改善。自产品11月工艺定型以来，共计生产交货41批次锻件，24批次锻件低倍组织未见缺陷，16批次锻件低倍边部粗晶，边部粗晶不影响零件加工，1批次满面粗晶，但性能满足要要求。已完成项目考核指标。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。