[发明专利]降低铝合金大长细比弧形筋条开口类锻件残余应力的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料科学与工程领域，尤其是一种通过分段冷压缩方式降低净投影面积4m²以上铝合金大长细比弧形筋条开口类锻件残余应力的一种方法。

背景技术

公知的：铝合金具有密度小，比强度高、疲劳强度好及抗应力腐蚀等优点，在国民经济的发展中起到非常大的作用。铝合金锻件是铝合金制品中非常重要的一种形式。铝合金锻件具有组织均匀，力学性能好等优点，主要应用于航空航天、交通运输、船舶、能源动力、石油化工等领域特别重要的承力结构部件。锻件许多生产工序都会产生残余应力，当残余应力超过一定数值时会降低锻件的尺寸稳定性，使得零件在加工过程产生变形，从而导致零件报废。冷压缩法是目前国际上降低铝合金锻件残余应力比较常用的方法之一，即铝合金锻件固溶淬火后在规定的时间内进行一定量的塑性冷压缩变形量以降低锻件在制造过程中产生的残余应力。

带有筋条结构的锻件经固溶、淬火后产生大量的残余应力，且多集中在锻件的凹圆角部位。因此只有使锻件的凹圆角部位经受一定量的冷压缩变形，才能最大程度上降低锻件的残余应力。为达到这一目的，冷压模具凸圆角的设计要比冷压锻件的凹圆角小，在冷压缩过程中冷压模具的凸圆角才能逐渐与锻件的凹圆角接触，并使锻件的凹圆角发生冷压塑性变形。在不考虑摩擦、加工硬化等因素下，锻件固溶后进行冷压缩变形所需要的最小冷压缩力为锻件的投影面积乘以合金的屈服强度。经过固溶热处理后的铝合金压缩屈服强度处于300-350Mpa，因此，固溶热处理后的4m²以上铝合金锻件要产生冷压塑性变形所需的最小冷压缩力为1200-1400MN。目前世界上最大的压机能力为800MN，因此无法通过整体冷压缩方法降低合金的残余应力，根据设备情况只能采用分段冷压降低锻件的残余应力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种降低铝合金大长细比弧形筋条开口类锻件残余应力的方法。该方法通过在冷压模具上进行特殊的圆角设计和采用对锻件进行纵向整体、横向分段的冷压缩方案及先冷压筋条、再冷压筋条两侧腹板、最后再冷压一次筋条的次序，避免了锻件沿长度方向的翘曲，同时能够最大程度上降低铝合金大长细比弧形筋条开口类锻件残余应力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：降低铝合金大长细比弧形筋条开口类锻件残余应力的方法，采用冷压模具对锻件进行冷压缩；所述冷压模具包括上模和下模，所述下模具有与筋条匹配的凹槽；所述凹槽上的凸圆角的半径小于锻件上筋条的凹圆角的半径；还包括以下步骤：

A、锻件在固溶热处理后4小时内进行冷压缩；

B、所述锻件具有筋条的面为筋条面，筋条面的背面为无筋条面；将筋条面放入冷压模具下模，无筋条面对应冷压上模；

C、在无筋条面上筋条对应的位置纵向放置一块贯穿无筋条面的冷压用45#钢钢板，所述钢板的宽度覆盖筋条及筋条的两个凹圆角在无筋条面上对应的区域；然后在放置钢板的部位进行冷压缩变形，控制塑性变形量为1.5±0.5％；冷压完成后撤掉钢板；

D、在无筋条面已冷压缩部位的两侧同时各纵向放置一块新的钢板，钢板与前一次冷压的压痕重叠量为30％～50％，然后再进行冷压缩变形，控制塑性变形量为2.5±0.5％；冷压完成后撤掉钢板；

E、重复步骤D，直到把锻件的无筋条面的所有区域完成冷压缩变形；

F、最后在无筋条面上筋条对应的位置纵向再放置一块钢板，所述钢板的宽度覆盖筋条及筋条的两个凹圆角在无筋条面上对应的区域；然后再进行冷压，冷压缩变形量1.0±0.5％；

G、分段冷压完成后，再进行一次整体冷压，按吨位控制。

优选的，步骤D中，在无筋条面已冷压缩部位的两侧同时各纵向放置一块新的钢板，钢板与前一次冷压的压痕重叠量为40％。

进一步的，步骤B中所述冷压模具下模和上模的表面粗糙度均小于0.8μm。

进一步的，步骤C和步骤D中所述钢板厚度为10mm。

本发明的有益效果是：本发明提供的降低铝合金大长细比弧形筋条开口类锻件残余应力的方法，通过创新性的冷压模具结构设计，并采用对锻件进行纵向整体、横向分段的冷压缩方案及先冷压筋条、再冷压筋条两侧腹板、最后再冷压一次筋条的次序，从而保证了锻件中的残余应力得到充分释放，降低了锻件中的残余应力。其次采用该方法，能够提高设备的生产能力，丰富设备可以生产产品的类型；降低设备的投入。再次，锻件沿纵向整体、横向分段冷压避免了锻件沿长度方向的翘曲，保证了锻件的外形的一致性。最后采用该方法，能够降低锻件生产成本，提高锻件冷压变形量的均匀性。

附图说明