[发明专利]一种6A02铝合金几字型零件的半固态触变-固态塑变复合成形装置及其使用方法

说明书

一种6A02铝合金几字型零件的半固态触变‑固态塑变复合成形装置及其使用方法，涉及一种铝合金半固态触变‑固态塑变复合成形装置及其使用方法。本发明是要解决现有半固态触变成形中易造成液固偏析和成形件力学性能难以进一步提升的技术问题。发明通过设置模具各部件间合理的配合间隙、粗糙度、拔模斜度以及过渡圆弧等来解决凸模易粘连坯料和成形件顶出困难的问题，并且通过控制模具温度、坯料温度和上模下行速度来实现先触变后塑性变形进而更大程度上提高成形件的力学性能。本发明通过半固态触变‑固态塑变复合成形，借助半固态坯料的层流充填特性，完成大变形、薄壁零件的成形流动，借助固态塑性变形进一步提升成形件的力学性能。

技术领域

本发明涉及一种铝合金半固态触变-固态塑变复合成形装置及其使用方法。

背景技术

传统铸造工艺利用液态金属的流动性填充型腔，可以制备出形状复杂的零件，但是缩松、缩孔等铸造缺陷会使得成形件的力学性能较差。锻造技术可以解决铸造产品力学性能不足的问题，但是对于大变形或者形状复杂的制件，易充填不满，因而往往需要多道工序才能完成。半固态成形是一种结合铸造和锻造优点的近净成形技术。与铸造过程产生的粗大枝晶相比，半固态成形制件的组织更加致密，因而力学性能较好，但是仍低于锻件。与锻造相比，半固态工艺材料利用率高，并且由于液相的润滑作用，成形件尺寸或形状受限较少。

半固态技术主要包含坯料制备与后续成形。首先是把热锻态铝合金加热到固液线之间，制备出具有触变特性的球状固相晶粒与液相共存结构。根据坯料固相分数高、低可分为触变成形和流变成形。触变成形所用坯料粘度高、可夹持，因而简化成形流程，更易实现自动化。

为了进一步提高触变制件的质量，本发明对坯料温度、模具温度和上模下行速度等进行控制，使得成形前期温度较高，半固态坯料的“剪切变稀”特征利于其充型；中期坯料不同区域半固态触变与固态塑变并存；后期坯料温度降至固相线以下，转变为塑性成形，细化的再结晶微观组织提高其力学性能。因而，这种一体化装置能够高效制备出满足形状要求以及力学性能优异的产品。此外通过设置模具各部件间合理的配合间隙、粗糙度、拔模斜度以及过渡圆弧来解决上模回程易粘连和成形零件不好顶出的问题。

发明内容

本发明是要解决现有半固态触变成形中易造成液固偏析和成形件力学性能难以进一步提升的技术问题，而提供一种6A02铝合金几字型零件的半固态触变-固态塑变复合成形装置及其使用方法。

本发明的6A02铝合金几字型零件的半固态触变-固态塑变复合成形装置是由上模1、下模2和顶杆3组成；

所述的上模1是由连接结构1-1、中部结构1-2和底部结构1-3组成；所述的连接结构1-1、中部结构1-2和下部结构1-3按照从上至下的顺序固定为一体结构；所述的连接结构1-1由两个同心圆柱体上下布置构成；所述的中部结构1-2的侧壁是由一个背面、两个相对的侧面和三个前面组成，六个面均与连接结构1-1的下表面垂直；所述的底部结构1-3为T形结构，所述的T形结构的上部1-3-1的侧壁是由一个背面、两个相对的侧面和三个前面组成，六个面的拔模模斜度均为1.5°；所述的T形结构的下部1-3-2的侧壁是由一个背面、两个相对的侧面和一个前面组成，四个面的拔模斜度均为1.5°；上部1-3-1与下部1-3-2接触部位的前面的两个拐角处各设置一个三棱柱缺口1-4，下部1-3-2的底面两个棱均为R3mm的过渡圆弧；所述的上模1所有与坯料接触面的粗糙度均为Ra0.8；

所述的下模2由4个台阶式空腔结构组成，具体为与零件接触的两个主体型腔部分2-1、第一长方形腔体2-2和第二长方形腔体2-3；下模2的外壁为圆台结构，上面为大圆，下面为小圆；下模2的主体型腔部分2-1所有的内壁均为1.5°斜度且形状与上模1的底部结构1-3相匹配，与零件接触的表面的粗糙度为Ra1.6；第一长方形腔体2-2和第二长方形腔体2-3与顶杆3配合；第一长方形腔体2-2的长、宽和高分别为76mm、63mm和48mm；第二长方形腔体2-3的长、宽和高分别为57mm、44mm和95mm；