[发明专利]一种铝合金薄壁筒段轧-旋复合精密成形方法

说明书

一种铝合金薄壁筒段轧‑旋复合精密成形方法，其步骤为：采用半连续铸造的空心铝合金铸锭作为原始坯料；原始坯料空心铝合金铸锭进行加热；对加热后的空心铸锭进行轧制成形，将成形后的环坯置于空气中冷却；对环形坯料进行强力旋压成形，多道次间增加去应力退火工序，最后切除筒段两端工艺余量；对旋压后的筒段进行热处理，为保证圆度，在固溶与时效工序间对筒段进行卷弯校圆操作；酸洗清除表面油污与杂质，进行内部质量及力学性能检测。本发明采用空心铸锭作为原始坯料，避免了传统自由锻方式繁复的制坯过程，缩短了生产周期；将环轧、旋压两种塑性变形方式相结合，保证了薄壁筒段在两个方向均有较高的力学性能。

技术领域

本发明涉及铝合金锻压技术领域，尤其涉及利用铝合金空心铸锭通过环轧、旋压相结合的方式精密成形薄壁筒段的方法。

背景技术

随着我航天产品可靠性设计要求的提高，结构件也朝着一体化、大型化及轻质化方向发展，大高径比的铝合金薄壁筒段类零件得以广泛应用。该类零件为高径比大约0.8～2.0的薄壁光筒，筒段壁厚大约2～10mm，直径大约1000～2000mm。

中国发明专利CN 104759850 A《一种铝合金高筒件加工工艺》公布了一种铝合金高筒件的自由锻造加工方法，该专利采用半连续铸造实心铸锭作为原始坯料，经锻造、冲孔、马架扩孔、芯轴拔长、平端面制得空心筒形坯料，然后对坯料进行辗环操作成形高筒件，实现了高筒件的整体成形。但各制造工序间铸锭坯料需要经过7次反复加热，工艺过程复杂，生产周期较长，而且采用自由锻造方式所生产筒形件壁厚较大，后续零件精加工时大量原材料被切除，制造成本较高。

哈尔滨理工大学硕士学位论文《大型薄壁核电筒件加工工艺优化》采取焊接成形的方式，将薄壁板材卷弯后拼焊为筒形件，该种方式生产周期较短，制造精度较高。但采用拼焊的方式成形后的筒件存在多条周向、轴向焊缝，零件焊缝区的力学性能与母材相比存在一定程度的降低，容易导致承力能力不足，且受力零件内部应力容易分布不均匀，会影响使用寿命。因此，开发一种整体成形、制造周期短、生产成本低的薄壁筒段生产工艺方法，具有很强的工程意义。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种利用铝合金空心铸锭通过环轧、旋压相结合的方式精密成形薄壁筒段的方法。

本发明所采取的技术方案：

一种铝合金薄壁筒段轧-旋复合精密成形方法，其步骤为：

(1)采用半连续铸造的空心铝合金铸锭作为原始坯料，对坯料全表面进行机加工，表面粗糙度不大于Ra12.6，空心铸锭尺寸表示为：外径D₀、内径d₀、高度H₀；

(2)将步骤(1)中的原始坯料空心铝合金铸锭进行加热；

(3)利用径-轴向数控环轧机，对加热后的空心铸锭进行轧制变形操作，使坯料直径长大至目标尺寸，环轧后的环件坯料尺寸表示为外径D₁、内径d₁、高度H₁；

(4)将步骤(3)中的所制环件坯料置于空气中冷却；

(5)利用强力旋压机，对步骤(4)中冷却的环件坯料进行多道次旋长操作；

(6)当步骤(5)中环件坯料壁厚减小1/2～2/3时，对半成品进行退火处理；

(7)继续对退火后的半成品进行旋压成形，至零件壁厚减小至成品尺寸，获得薄壁筒段零件，零件尺寸表示为外径D₂、内径d₂、高度H₂；

(8)切除旋压薄壁筒段两端工艺余量，零件尺寸表示为：外径D、内径d、高度H；

(9)对薄壁筒段零件进行固溶处理；