:2024铝合金又称为高强度硬铝,其挤压型材主要应用于飞机机身框架、机翼桁条、翼肋等受力结构件,其中2024铝合金挤压角型材产品大部分依赖进口,国内只有少数几家公司能够生产,但目前仍存在较多问题,主要体现:(1)2024铝合金强度较高,挤压变形抗力较大,难于挤压成型,且尺寸公差难以保证;(2)型材挤压效率过低;(3)立式淬火后型材变形及回弹性较大,致使整形较困难,成品率较低至35%左右。2024高强铝合金特薄壁型材属于2系A1-Cu硬铝合金系列,强度高、耐热性好。型材壁厚较薄,仅为1.0mm,型材的成型性和尺寸精度较难控制,现有的生产工艺无法达到GJB2507A标准要求,需要从模具设计、挤压工艺、淬火夹具制作、淬火制度及后期整形等多方面进行试制调整。技术实现要素:有鉴于此,本发明为了解决2024高强铝合金特薄壁型材壁厚较薄,仅为1.0mm,型材的成型性和尺寸精度较难控制,现有的生产工艺无法达到GJB2507A标准要求的问题,提供一种2024高强铝合金特薄壁型材生产工艺。为达到上述目的,本发明提供一种2024高强铝合金特薄壁型材生产工艺,包括以下步骤:A、熔铸:按照如下重量份数比配制2024铝合金原料:Si:≤0.05%,Fe:≤0.10%,Cu:3.9%~4.0%,Mn:0.40%~0.60%,Mg:1.30%~1.40%,Cr:≤0.10,Zn:≤0.20%,Ti:≤0.12%,单个杂质≤0.05%,杂质合计≤0.15%,余量A1,将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金,将液态铝合金熔铸为铝合金铸棒;B、均质:将熔铸得到铝合金铸棒加热至450~550℃,保温20~30小时,冷却至常温得到均质后的铝合金铸棒,其中均质后的铝合金铸棒长度为300mm;C、挤压:将均质后的铝合金铸棒送入挤压机的挤压筒中进行挤压,得到2024铝合金型材,其中挤压模具采用四个挤压孔且不带导流坑的平模形式,挤压简直径为85mm,挤压模具的加热温度为460~470℃,挤压筒的加热温度为450~460℃,挤压筒的挤压比为40~40.5,挤压速度为1.5-2.5m/min,挤压后的2024铝合金型材长度为300mm,温度为440~470℃;D、拉伸:将挤压后的2024铝合金型材夹入在拉伸装置且在1小时内进行拉伸;E、离线铝合金型材置于淬火装置进行淬火,淬火温度为450~460℃,淬火时间为30min;F、再次拉伸:将离线铝合金型材再次置于拉伸装置且在1小时内进行拉伸,两次拉伸的拉伸量控制在2.5~3%;G、整形处理:将再次拉伸后的2024铝合金型材切成长度为2.5m的定尺,采用反向弯曲的方法对型材进行整形处理,整形处理与挤压生产间隔时间控制在3小时内进行,整形处理后的2024铝合金型材在空气中自然冷却至室温,冷却时间为80~90h。进一步,步骤C中挤压机为6.6MN非标挤压机。进一步,步骤C中挤压筒的挤压比为40.2。进一步,步骤E中离线铝合金型材通过新型淬火夹具夹持,确保2024铝合金型材充分淬火的同时使得型材变形量降低到最小,其中新型淬火夹具为钢制框架,淬火前把铝合金型材固定于框架上,共5层每层5支型材,层与层之间使用铝片垫片间隔,垫片位置为每层铝合金型材的两端和中间。进一步,步骤F再次拉伸后的2024铝合金型材最薄处为1.0mm。本发明的有益效果在于:1、本发明的2024高强铝合金特薄壁型材生产工艺,通过选择合理的挤压机台和铸棒长度,优化模具结构、调整铸棒、挤压筒及模具温度,优化淬火夹具设计、找出合适的淬火制度及调整整形方式等,使2024高强铝合金特薄壁型材性能及尺寸达到标准要求。2、本发明的2024高强铝合金特薄壁型材生产工艺,在2024铝合金原料成分配制时按照GB/T31902024国标下限控制,在保证性能合格的基础上,尽量降低合金化程度。在模具的设计方面,由于型材的单孔挤压比较大,高达160,各位置挤压力较大,型材挤压困难,不易成型。因此模具设计方面采用四个挤压孔且不带导流坑的平模形式,使整个型材挤压比减小至40,各位置的金属挤压力降低,保证其成形性。在挤压工艺方面,选用6.6MN非标挤压机,挤压筒直径85mm,模具加热温度460~470℃,挤压筒加热温度450~460℃,挤压比40.2,铝合金型材挤压速度为1.5-2.5m/min,铝合金铸棒长度为300mm,铸棒温度为440~470℃,挤压后1小时内进行拉伸。九游官方入口离线min,离线小时内拉伸,拉伸量控制在上限2.5~3%。在整形方面,由于型材属于2系硬铝合金,使用4孔挤压模具,并且壁厚较薄,最薄处仅为1.0mm,不同挤压孔型材流速不均,离线淬火后变形量大造成型材尺寸和形位公差很难控制,因此需后续整形处理,由于2024合金在短时间自然时效就会变硬,故整形与挤压生产间隔时间控制在3小时内进行,进而提高整形的成品率。在淬火夹具方面,型材壁厚较薄,最薄处仅为1.0mm,经离线min后型材整体变形较大,针对此型材设计新型淬火夹具,在保证型材充分淬火的同时使得型材变形量降低到最小。2024铝合金型材经模具调修、生产设备结构更改、挤压、离线淬火、淬火夹具制作、整形等生产流程后,对其力学、低倍、高倍及尺寸公差检测,各项检测指标均符合GJB2507A标准要求。3、本发明的2024高强铝合金特薄壁型材生产工艺,可以保证2系硬铝合金特薄壁型材稳定并大批量生产,且各项检测指标均符合GJB2507A标准要求,目前国内对高硬铝合金薄壁型材大批量稳定化生产一直到不到要求,此工艺方法可以进行批量化生产,解决了国内及国外对于航空飞机领域2024高强铝合金特薄壁型材迫切需求,填补了国内技术空白,为我国航空飞机领域的发展提供有力支持。附图说明为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚,本发明提供如下附图进行说明:图1为本发明2024高强铝合金特薄壁型材生产工艺生产流程图;图2为本发明2024高强铝合金特薄壁型材生产工艺挤压模具截面示意图。具体实施方式下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例1如图1所示一种2024高强铝合金特薄壁型材生产工艺,包括以下步骤:A、熔铸:铝合金铸锭原料中各元素质量百分数配比如下:元素SiFeCuMnMgCrZnTiAl含量0.050.103.90.401.300.100.200.12余量单个杂质≤0.05%,杂质合计≤0.15%,将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金,将液态铝合金熔铸为铝合金铸棒;B、均质:将熔铸得到铝合金铸棒加热至500℃,保温25小时,冷却至常温得到均质后的铝合金铸棒,其中均质后的铝合金铸棒长度为300mm;C、挤压:将均质后的铝合金铸棒送入6.6MN非标挤压机的挤压筒中进行挤压,得到2024铝合金型材,其中挤压模具采用如图2所示的四个挤压孔且不带导流坑的平模形式,挤压筒直径为85mm,挤压模具的加热温度为465±5℃,挤压筒的加热温度为455±5℃,挤压筒的挤压比为40.2,挤压速度为1.5m/min,挤压后的2024铝合金型材长度为300mm,温度为440℃;D、拉伸:将挤压后的2024铝合金型材夹入在拉伸装置且在1小时内进行拉伸;E、离线铝合金型材置于淬火装置进行淬火,淬火温度为455±5℃,淬火时间为30min,离线铝合金型材通过新型淬火夹具夹持,确保2024铝合金型材充分淬火的同时使得型材变形量降低到最小,其中新型淬火夹具为钢制框架,淬火前把铝合金型材固定于框架上,共5层每层5支型材,层与层之间使用铝片垫片间隔,垫片位置为每层铝合金型材的两端和中间;F、再次拉伸:将离线铝合金型材再次置于拉伸装置且在1小时内进行拉伸,两次拉伸的拉伸量控制在2.5~3%,再次拉伸后的2024铝合金型材最薄处为1.0mm;G、整形处理:由于铝合金型材应力释放会造成个别成品平面间隙差,将再次拉伸后的2024铝合金型材切成长度为2.5m的定尺,采用反向弯曲的方法对型材进行整形处理,整形处理与挤压生产间隔时间控制在3小时内进行,整形处理后的2024铝合金型材在空气中自然冷却至室温,冷却时间为80~90h,。实施例2实施例2与实施例1的区别在于,步骤A中铝合金铸锭原料各元素质量百分数配比如下:元素SiFeCuMnMgCrZnTiAl含量0.050.104.00.601.400.100.200.12余量单个杂质≤0.05%,杂质合计≤0.15%。实施例1、实施例2制得的2024高强度铝合金特薄壁型材的抗拉强度分别为400MPa和410Mpa,屈服强度分别为300MPa和305Mpa,断裂伸长率分别为12%和13%,符合GJB2507A标准要求Rm≥395MPa,Rp0.2≥290MPa,A%≥10%。实施例1和实施例2制得的2024高强度铝合金特薄壁型材尺寸符合GB/T14864高精级的要求,平面间隙均≤0.2mm,角度90±2°,扭拧度≤1.2mm/m。最后说明的是,以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。当前第1页123
技术研发人员:王义斌;王睿;李延军;苗立成;董晶飞;何强;康铭;张健;刘丽瑜;窦志佳;董颖
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