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特大型筋条腹板类 铝 合金 模锻件消除固溶后残余应力方法

阅读：550发布：2020-05-12

专利汇可以提供特大型筋条腹板类铝合金模锻件消除固溶后残余应力方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了特大型筋条腹板类铝合金模锻件消除固溶后残余应力方法，属于锻造技术领域，其包括以下步骤：步骤一，锻件设计，锻件的腹板区厚度控制在60mm之内；步骤二，设置整体冷压缩模具，整体冷压缩模具包括有上模以及下模，上模以及下模所构成的型腔包括有与锻件的筋条区相匹配的塑性压缩区，以及与锻件的腹板区相匹配的弹性压缩区；步骤三，对锻件进行整体冷压。本发明主要通过控制锻件腹板区域的厚度，使其在整体冷压缩时仅发生弹性变形即可满足后续加工需求，并调整了冷压缩模具结构，使合模时高残余应力区发生塑性形变，而其腹板区等低残余应力区仅发生弹性形变，从而降低了锻件整体冷压缩所需载荷，使其能应用于现有设备。，下面是特大型筋条腹板类铝合金模锻件消除固溶后残余应力方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.特大型筋条腹板类铝合金模锻件消除固溶后残余应力方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，锻件(1)设计，所述锻件(1)包括有腹板区(11)以及筋条区(12)，所述锻件(1)的腹板区(11)厚度控制在60mm之内；
步骤二，根据锻件(1)固溶后残余应力分布情况，设置整体冷压缩模具，所述整体冷压缩模具包括有上模(2)以及下模(3)，所述上模(2)以及下模(3)所构成的型腔包括有与锻件(1)的筋条区(12)相匹配的塑性压缩区(4)，以及与锻件(1)的腹板区(11)相匹配的弹性压缩区(5)；
步骤三，将锻件(1)放置于下模(3)上，下压上模(2)，对锻件(1)进行整体冷压缩。
2.按照权利要求1所述的特大型筋条腹板类铝合金模锻件消除固溶后残余应力方法，其特征在于：在整体冷压缩前，对锻件(1)的筋条区(12)的厚度进行检测，得出其厚度值；在整体冷压缩后，对锻件(1)的筋条区(12)的厚度再次进行检测，确定其塑性变形量；若塑性变形量低于1％，重复对锻件(1)进行整体冷压缩，直至锻件(1)的筋条区(12)的塑性变形量在1％至5％之内。
3.按照权利要求1所述的特大型筋条腹板类铝合金模锻件消除固溶后残余应力方法，其特征在于：在进行整体冷压缩前，确定锻件(1)的欠压值；在进行整体冷压缩时，上模(2)下压速度控制在0.1至0.5mm/s，欠压数值与锻件(1)的欠压值保持一致。
4.按照权利要求1所述的特大型筋条腹板类铝合金模锻件消除固溶后残余应力方法，其特征在于：整体冷压缩前，在模具与锻件(1)的接触面刷涂润滑剂。
5.按照权利要求1所述的特大型筋条腹板类铝合金模锻件消除固溶后残余应力方法，其特征在于：锻件(1)的整体冷压缩进行于锻件(1)固溶淬火后4小时之内。

说明书全文

特大型筋条腹板类 铝 合金 模锻件消除固溶后残余应力方法

技术领域

[0001] 本发明涉及锻造技术领域，具体涉及特大型筋条腹板类铝合金模锻件消除固溶后残余应力方法。

背景技术

[0002] 由于铝合金具有密度小，比强度高，疲劳强度好以及抗应力腐蚀等优点，在国民经济发展中起到非常大的作用。铝合金锻件是铝合金制品当中非常重要的一种形式，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。

[0003] 而长久以来，加工变形问题一直制约着铝合金锻件的发展，这是由于锻件在固溶淬火后内部所产生的较高的残余应力于后续的加工过程中得到了释放，致使锻件发生变形。所以，冷压缩法是目前国际上降低铝合金锻件固溶淬火后残余应力比较常用的方法之一，即通过冷压模具使锻件发生一定量的塑性变形，以消除锻件中的残余应力。这种传统消除残余应力方法在较小型的锻件上得到了良好的应用，但随着锻件往整体化、大型化发展，对锻件进行整体冷压缩所需的载荷越来越大，而受制于现有设备的能力，在面对长度超过3m、宽度超过2m的特大型筋条腹板类铝合金模锻件时，以整体冷压缩消除锻件残余应力的传统方法显然已经难以适用。

发明内容

[0004] 本发明所解决的技术问题是：提供一种可有效降低特大型筋条腹板类模锻件固溶后消除残余应力的方法，可有效降低其整体冷压缩所需的载荷。

[0005] 本发明为解决上述技术问题所采用的方案是：特大型筋条腹板类铝合金模锻件消除固溶后残余应力方法，包括以下步骤：

[0006] 步骤一，锻件设计，所述锻件包括有腹板区以及筋条区，所述锻件的腹板区厚度控制在60mm之内；

[0007] 步骤二，根据锻件固溶后残余应力分布情况，设置整体冷压缩模具，所述整体冷压缩模具包括有上模以及下模，所述上模以及下模所构成的型腔包括有与锻件的筋条区相匹配的塑性压缩区，以及与锻件的腹板区相匹配的弹性压缩区；

[0008] 步骤三，将锻件放置于下模上，下压上模，对锻件进行整体冷压缩。

[0009] 进一步的，在整体冷压缩前，对锻件的筋条区的厚度进行检测，得出其厚度值；在整体冷压缩后，对锻件的筋条区的厚度再次进行检测，确定其塑性变形量；若塑性变形量低于1％，重复对锻件进行整体冷压缩，直至锻件的筋条区的塑性变形量在1％至5％之内。

[0010] 进一步的，在进行整体冷压缩前，确定锻件的欠压值；在进行整体冷压缩时，上模下压速度控制在0.1至0.5mm/s，欠压数值与锻件的欠压值保持一致。

[0011] 进一步的，整体冷压缩前，在模具与锻件的接触面刷涂润滑剂。

[0012] 进一步的，锻件的整体冷压缩进行于锻件固溶淬火后4小时之内。

[0013] 综上所述，本发明的有益效果是：本发明主要通过控制锻件腹板区域的厚度，使其在整体冷压缩时仅发生弹性变形即可有效消除残余应力，并调整了整体冷压缩模具结构，使特大型筋条腹板类铝合金模锻件的高残余应力区发生塑性变形，而其腹板等低残余应力区仅发生弹性变形，从而降低了特大型筋条腹板类铝合金模锻件整体冷压缩所需载荷，使其能应用于现有设备。附图说明

[0014] 图1为特大型筋条腹板类铝合金模锻件的局部结构示意图；

[0015] 图2为整体冷压缩模具的结构示意图；

[0016] 图3、图4为锻件进行整体冷压缩前后的对比示意图；

[0017] 【具体符号说明】

[0018] 1-锻件，11-腹板区，12-筋条区，13-试料区，14-厚大截面区，2-上模，3-下模，4-塑性压缩区，5-弹性压缩区。

具体实施方式

[0019] 下面将结合附图对发明所提供的特大型筋条腹板类铝合金模锻件消除固溶后残余应力方法作详细介绍。

[0020] 本发明所提供的特大型筋条腹板类铝合金模锻件消除固溶后残余应力方法，包括以下步骤：

[0021] 步骤一，锻件1设计，所述锻件1包括有腹板区11以及筋条区12，所述锻件1的腹板区11厚度控制在60mm之内；

[0022] 步骤二，根据锻件1固溶后残余应力分布情况，设置整体冷压缩模具，所述整体冷压缩模具包括有上模2以及下模3，所述上模2以及下模3所构成的型腔包括有与锻件1的筋条区12相匹配的塑性压缩区4，以及与锻件1的腹板区11相匹配的弹性压缩区5；

[0023] 步骤三，将锻件1放置于下模3上，下压上模2，对锻件1进行整体冷压缩。

[0024] 如图1所示，特大型筋条腹板类铝合金模锻件固溶淬火后，锻件1的筋条区12的残余应力较大，需进行塑性变形消除其残余应力，而由于其腹板区11的厚度控制在60mm之内，残余应力较小，致使其腹板区11在冷压缩时仅发生弹性变形即可有效消除其残余应力。如图2所示，塑性压缩区4即指，在模具合模时，压缩锻件1的筋条区12并使其发生塑性变形的型腔区域；而弹性压缩区5即指，在模具合模时，压缩锻件1的腹板区11而使其发生弹性变形的型腔区域。所以，腹板区11在整体冷压缩后恢复至原形状，其压缩前后的变形量为0。而型腔中的弹性压缩区5和塑性压缩区4之间的高度差则由锻件1腹板区11与筋条区12之间的具体高度差所决定。设计人员可以根据锻件1具体形状的而设置塑性压缩区4以及弹性压缩区5之间的高度差，从而使型腔的塑性压缩区4首先与锻件1的筋条区12接触，并在筋条区12发生一定量的塑性变形后，弹性压缩区5才与锻件1的腹板区11接触。所以如图3、图4所示，随着上模2的下压，模具的合模，锻件1的筋条区12首先与模具型腔的塑性压缩区4接触，并受到塑性压缩区4的压缩而发生塑性变形，整体压缩，从而消除其残余应力；而当筋条区12的塑性变形量达到一定量时，锻件1的腹板区11，即低残余应力区才与模具的弹性压缩区5接触，并受到弹性压缩区5的施压而发生对设备载荷需求较小的弹性变形，上模2继续保持施压一定时间后停止施压，从而消除锻件1的残余应力。本发明主要通过控制锻件腹板区11的厚度，使其在整体冷压缩时仅发生弹性变形即可有效消除其残余应力，并调整了整体冷压缩模具结构，使特大型筋条腹板类铝合金模锻件的筋条区12发生塑性变形，而其腹板区11仅发生对所需载荷要求不高的弹性变形，从而降低了特大型筋条腹板类铝合金模锻件整体冷压缩所需载荷，使其能应用于现有设备。此外，本实施方式当中，锻件还包括有一并与筋条区12进行塑性压缩的试料区13以及厚大截面区14。

[0025] 在上述实施方式的基础上，为确保锻件1的筋条区12的残余应力得到有效释放，作为优选方式，本实施方式当中，在整体冷压缩前，对锻件1的筋条区12的厚度进行检测，得出其厚度值；在整体冷压缩后，对锻件1的筋条区1的厚度再次进行检测，确定其塑性变形量；若塑性变形量低于1％，重复对锻件1进行整体冷压缩，直至锻件1的筋条区12的塑性变形量在1％至5％之内。其中，铝合金固溶淬火后进行塑性变形量为1％至5％的塑性变形即可有效降低其残余应力。

[0026] 在上述实施方式的基础上，为避免锻件1整体冷压缩后出现缺陷，作为优选方式，本实施方式当中，在进行整体冷压缩前，确定锻件1的欠压值；在进行整体冷压缩时，上模2下压速度控制在0.1至0.5mm/s，欠压数值与锻件1的欠压值保持一致。

[0027] 在上述实施方式的基础上，为保证锻件1的加工质量，减少型腔与锻件1之间的摩擦力，保证冷压缩的均匀性，作为优选方式，本实施方式当中，整体冷压缩前，在模具与锻件1的接触面刷涂润滑剂。

[0028] 在上述实施方式当中，铝合金固溶时效后发生自然时效，即固溶后合金的强度随放置时间的延长而增大，为了尽量减小冷压缩所需要的设备吨位，锻件1固溶后应尽快进行冷压缩，所以作为优选方式，本实施方式当中，锻件1的整体冷压缩进行于锻件1固溶淬火后4小时之内，能够最大限度的降低锻件1整体冷压缩所需的设备吨位。

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