高强度铝合金二次拉伸成型中表面橘皮效应的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铝合金二次拉伸成型中材料表面质量的一种控制方法，更确切地说，本发明涉及铝合金板材二次拉伸成型过程消除表面橘皮效应的热处理工艺条件。
【背景技术】
[0002]铝合金在拉伸成型过程中，产生表面橘皮效应。采用表面粗糙度(Ra)表征试样表面橘皮效应程度。表面橘皮效应不仅影响了材料表面的美观，而且使材料厚度不均匀，从而降低材料的力学性能。因此降低拉伸成型的试样的表面粗糙化程度成为一个亟待解决的问题。材料表面粗糙化的产生是由于材料的微观不均匀性及晶粒内部形变的不均匀性造成的。材料的表面粗糙化程度与材料的晶粒大小相关。
[0003]铝合金的热处理工艺(固溶温度、保温时间、淬火介质)对其晶粒大小有重要影响。固溶温度过高，引起过烧；温度过低，材料的固溶处理过程不充分，导致材料的力学性能降低。保温时间越短，材料固溶处理过程不充分；时间过长导致晶粒长大。在一定范围内，淬火介质的冷却速度越大，晶粒越细小均匀，材料性能越好。热处理的目的是得到细小均匀的组织，从而在拉伸变形过程中，材料的表面粗糙化降低。
[0004]采用表面粗糙度(Ra)表征试样表面橘皮效应程度。表面橘皮效应不仅影响了材料表面的美观，而且使材料厚度不均匀，从而降低材料的力学性能。因此降低拉伸成型的试样的表面粗糙化程度成为一个亟待解决的问题。变形过程中试样发生表面橘皮效应的原因是晶粒内部变形不一致，而且相邻晶粒在晶界处的变形量不一致。试样的晶粒越大，在拉伸成型过程中，其表面橘皮效应越明显。预变形过程是材料内部缺陷增值的过程，改变了材料的内部结构。安利辉等利用铝合金做了形变热处理研究。研究表明预变形过程中，由于铝基体析出细小的第二相和位错等缺陷的产生，达到强化效果。预变形量7% — 8%时，试样内部产生大量位错，导致原来试样的组织结构和内部缺陷重新排列，二次变形过程中，变形抗力增大，表面粗糙度降低，达到了预变形的效果。
【发明内容】
[0005]本发明的技术目的在于克服现有技术的不足，为解决铝合金板材拉伸成型时因为晶粒粗大而产生的表面橘皮效应，本发明给出了避免材料拉伸成型过程中产生表面橘皮效应的热处理方法。
[0006]本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现:
[0007]高强度铝合金二次拉伸成型中表面橘皮效应的控制方法，选择退火态的铝合金板材，制成标准的单轴拉伸试样；将表面进行处理后，进行单轴拉伸，变形量控制在7%—8%的范围内，变形速率v=lmm/min ;将预变形的试样进行固溶处理，温度为520— 535°C，保温时间为30— 35min，淬火介质为水；进行二次变形，使总变形量达到10% ;进行时效处理，时效温度为175°C，保温时间为12 — 15h。测其强度。其强度σα2彡300MPa，ob>391MPa，其表面粗糙度Ra不高于0.9 μ m。
[0008]使用水进行淬火，冷却速度为600°C /S。
[0009]本发明提出了控制拉伸成型过程中铝合金表面橘皮现象的办法，预变形量7% — 8%时，试样内部产生大量位错，导致原来试样的组织结构和内部缺陷重新排列，二次变形过程中，变形抗力增大，表面粗糙度降低。
[0010]本发明相比于现有技术具有如下有益效果。通过对预变形拉伸成型7% — 8%的变形量控制，试样内部产生大量位错，导致原来试样的组织结构和内部缺陷重新排列，在二次拉伸成型步骤，既避免了固溶处理过程中高强度铝合金板材在拉伸过程中表面产生滑移线，预防了材料固溶处理的加热过程中由于拉伸成型过程中材料变形量过大引起的表面橘皮效应。
【附图说明】
[0011]图1为本发明方法的流程图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
[0013]首先，根据本发明取一件需要拉伸成型的2219- “O”状态的铝合金板材，用线切割的方法，加工成单轴标准拉伸试样。
[0014]步骤2，将2219铝合金板材进行表面处理，其表面不允许有油污，不允许有影响表面质量的明显划伤、划痕，表面油污需要清理掉，划痕和划伤需要清理掉。
[0015]步骤3，将表面处理的单轴拉伸标准试样进行预拉伸变形，其变形量控制在7%—8%,变形速率 v=lmm/min。
[0016]步骤4，将预变形拉伸的试样进行固溶处理，当炉温升到525°C时，将试样放入热处理炉内，温度精度为2°C，保温时间为30— 35min，冷却介质采用自来水，冷却速度为600 0C /s。
[0017]步骤5，将试样进行二次拉伸变形成型，两次拉伸总变形量为10%，变形速率采用中等速率lmm/min。
[0018]步骤6，表面粗糙度测定，采用F0RMTALYSURF表面轮廓仪测定变形后试样的表面粗糙度，Ra=0.7444 μ m。
[0019]步骤7，时效处理，采用人工时效，时效处理温度为175°C，时间为12h。
[0020]最后，进行时效处理后的2219铝合金的力学性能测试，其结果如下:ο 0 2=302.7MPa，σb=406.7MPa。
[0021]经上述方法处理可知，试样表面无橘皮现象，测定试样表面粗糙度为0.817 μ m,低于0.9 μ m ;其强度σ 0.2为300— 310MPa，σ b为395— 408MPa,符合权利要求(σ0 2^ 300MPa, σ b 彡 391MPa)。
[0022]以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.高强度铝合金二次拉伸成型中表面橘皮效应的控制方法，其特征在于，按照下述步骤进行:选择退火态的铝合金板材，制成标准的单轴拉伸试样；将表面进行处理后，进行单轴拉伸，变形量控制在7% — 8%的范围内，变形速率V=ImmAiin ;将预变形的试样进行固溶处理，温度为520—535°C，保温时间为30— 35min，淬火介质为水；进行二次变形，使总变形量达到10% ;进行时效处理，时效温度为175°C，保温时间为12 — 15h，以使其强度0。2彡300MPa, ob彡391MPa，表面粗糙度Ra不高于0.9 μ m。
2.根据权利要求1所述的高强度铝合金二次拉伸成型中表面橘皮效应的控制方法，其特征在于，使用水进行淬火，冷却速度为600°C /S。
【专利摘要】本发明公开了高强度铝合金二次拉伸成型中表面橘皮效应的控制方法，选择退火态的高强度铝合金板材，制成标准的单轴拉伸试样；将表面进行处理后，进行单轴拉伸,变形量控制在7%—8%的范围内，变形速率ν=1mm/min；将预变形的试样进行固溶处理，固溶温度为520—535℃，保温时间为30—35min，淬火介质为水；进行二次变形，使总变形量达到10%；进行时效处理，时效温度为175℃，保温时间为12—15h。本发明通过预拉伸变形变形量的控制，避免了固溶处理过程中材料晶粒粗大的现象，减弱了拉伸变形过程中其表面橘皮效应程度。解决了高强度铝合金拉伸成型过程中由于变形量过大产生的表面橘皮效应。
【IPC分类】C22F1-04
【公开号】CN104711498
【申请号】CN201310693788
【发明人】高志明, 孙芳芳, 马宗青
【申请人】天津大学
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年12月13日