本發(fā)明涉及鋁合金工件制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種變形鋁合金工件鑄鍛合一成型工藝。

背景技術(shù)：

鋁合金按照加工方式不同可以分為鑄造鋁合金和變形鋁合金。鑄造鋁合金可以通過(guò)鑄造成型，精密工件一般不采用鑄造鋁合金鑄造成型，而且鑄造鋁合金中硅的含量比變形鋁合金中的高，鑄造鋁合金較脆，因此鑄造鋁合金的強(qiáng)度和蘇醒較差，鑄造鋁合金的優(yōu)點(diǎn)在于直接鑄造成型，成型成本低；變形鋁合金各項(xiàng)力學(xué)性能均優(yōu)于鑄造鋁合金，然而變形鋁合金需要通過(guò)熔煉、澆注、成錠、擠壓、鍛造等熱加工工序，生產(chǎn)出變形鋁合金半成品，然后再通過(guò)車(chē)床、銑床、切割、雕刻等加工制成工件成品，變形鋁合金制成的工件成品的力學(xué)性能優(yōu)于鑄造鋁合金鑄造的工件。鋁合金還具有質(zhì)量輕的特點(diǎn)，因此常用于航天航空領(lǐng)域。例如飛機(jī)上的座椅支架就是采用變形鋁合金制造，變形鋁合金制成板材，然后通過(guò)切割、雕刻機(jī)雕刻制成座椅支架，座椅支架各種力學(xué)性能均能滿足要求。

但是變形鋁合金需要先制造半成品，然后通過(guò)后續(xù)加工制成成品，生產(chǎn)效率比鑄造成型低很多，后續(xù)加工成本非常大；如果將變形鋁合金直接采用鑄造的方式直接成型，成型后的工件力學(xué)性能顯著下降，無(wú)法滿足強(qiáng)度需求。因此，如何提高變形鋁合金的成型效率、降低加工成本是一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的變形鋁合金加工效率低、加工成本高的問(wèn)題，提供了一種變形鋁合金工件鑄鍛合一成型工藝，通過(guò)該工藝直接制造出滿足力學(xué)強(qiáng)度的完整的工件，省去了半成品制造及其后續(xù)加工工序，極大的提高了工件的制造效率同時(shí)降低加工成本。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種變形鋁合金工件鑄鍛合一成型工藝，其特征是，包括以下步驟：a、模具合模，750℃以上的液態(tài)的變形鋁合金注入模腔；模具包括下模、上模，上模與下模合模后形成模腔，所述下模的底部設(shè)有進(jìn)液流道，上模內(nèi)設(shè)有模腔調(diào)節(jié)滑塊，模腔調(diào)節(jié)滑塊的外端與壓力機(jī)連接，上模與下模的連接處設(shè)有若干溢流孔，模具內(nèi)設(shè)有加熱機(jī)構(gòu)和溫度傳感器，溫度傳感器用于檢測(cè)模腔內(nèi)壁處的溫度；b、模腔內(nèi)的變形鋁合金第一次自然冷卻，溫度傳感器檢測(cè)到溫度為480℃-500℃時(shí)，壓力機(jī)通過(guò)模腔調(diào)節(jié)滑塊對(duì)變形鋁合金進(jìn)行第一次擠壓成型，制成工件粗坯，模腔內(nèi)多余的變形鋁合金從溢流孔處擠出；c、模腔內(nèi)的變形鋁合金第二次自然冷卻，溫度傳感器檢測(cè)到溫度為420℃-440℃時(shí)，壓力機(jī)保持不動(dòng)，模具內(nèi)的加熱機(jī)構(gòu)加熱，溫度傳感器檢測(cè)到溫度達(dá)到500℃-520℃時(shí)，加熱機(jī)構(gòu)停止加熱；d、模腔內(nèi)的液態(tài)變形鋁合金第三次自然冷卻，溫度傳感器檢測(cè)到溫度為400℃-420℃時(shí)，壓力機(jī)通過(guò)推動(dòng)模腔調(diào)節(jié)滑塊對(duì)變形鋁合金進(jìn)行第二次擠壓成型，制成變形鋁合金工件；e、變形鋁合金工件自然冷卻至50℃以下時(shí)，模腔調(diào)節(jié)滑塊復(fù)位，上模、下模脫離，取出變形鋁合金工件。

液態(tài)的變形鋁合金注入模腔后，第一次自然冷卻溫度至480℃-500℃，該溫度為靠近模腔內(nèi)壁處的溫度，變形鋁合金中間部位的溫度為530℃左右，變形鋁合金處于固液混合狀態(tài)，第一次擠壓成型，主要是對(duì)工件預(yù)定型，同時(shí)把多余的原料擠掉；第二次自然冷卻至420℃-440℃時(shí)，變形鋁合金中間部位的溫度為470℃左右，然后對(duì)模具快速加熱，靠近模腔內(nèi)壁處的變形鋁合金優(yōu)先吸熱升溫，當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到溫度為500℃-520℃，變形鋁合金中間部位的溫度為500℃左右，然后進(jìn)行第三次自然冷卻至400℃-420℃，此時(shí)模腔內(nèi)的變形鋁合金各個(gè)部位的溫度趨于均勻，然后進(jìn)行第二次擠壓成型；二次擠壓成型制成的變形鋁合金工件內(nèi)部力學(xué)性能穩(wěn)定，能夠滿足力學(xué)要求，而且變形鋁合金工件精度高，無(wú)需后續(xù)加工，極大的提高了制造效率、降低制造成本。

作為優(yōu)選，壓力機(jī)第一次擠壓成型壓力為50-60MPa，壓力機(jī)第二次擠壓成型壓力為70-75MPa。第二次擠壓時(shí)，變形了鋁合金溫度較低、壓力增大，從而提高變形鋁合金工件的精度。

作為優(yōu)選，在步驟d中，二次成型制成變形鋁合金工件之后，變形鋁合金工件自然冷卻至300℃-320℃時(shí)，壓力機(jī)通過(guò)模腔調(diào)節(jié)滑塊對(duì)變形鋁合金工件進(jìn)行第三次擠壓。第三次擠壓前，模腔內(nèi)的變形鋁合金已經(jīng)完全固化定性，通過(guò)第三次擠壓，使得變形鋁合金表面的尺寸精度提高。

作為優(yōu)選，壓力機(jī)第三次擠壓壓力為80-100MPa。

作為優(yōu)選，在步驟a中，模具合模后進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為220℃-250℃，預(yù)熱時(shí)間為30s-50s。將模具預(yù)熱處理，防止液態(tài)的變形鋁合金進(jìn)入模腔后快速與模具熱交換，導(dǎo)致變形鋁合金靠近模腔內(nèi)壁處與中間部位的溫差過(guò)大。

作為優(yōu)選，在液態(tài)變形鋁合金中加入質(zhì)量比為0.3%-0.5%的晶粒細(xì)化劑。晶粒細(xì)化劑在變形鋁合金冷卻凝固過(guò)程中使晶粒細(xì)化，能提高組織致密性、提高力學(xué)性能。

作為優(yōu)選，所述的晶粒細(xì)化劑為AlTi。AlTi與液態(tài)的變形鋁合金中的鋁發(fā)生反應(yīng)形成TiAl3粒子，TiAl3粒子在合金溶液的對(duì)流作用下分散到整個(gè)合金溶液中，從而起到顯著的細(xì)化晶粒作用。

作為優(yōu)選，模具外側(cè)設(shè)有超聲波發(fā)生器，整個(gè)模具置于超聲波中。超聲波為變形鋁合金溶液提供能量，使得變形鋁合金中的晶粒運(yùn)動(dòng)更加劇烈，晶粒分布更加均勻，成型后的變形鋁合金工件的力學(xué)性能、機(jī)械性能更加穩(wěn)定。

因此，本發(fā)明鑄鍛合一的工藝直接制造出的完整的變形鋁合金工件，省去了半成品環(huán)節(jié)，省去了后續(xù)機(jī)械加工環(huán)節(jié)，極大的提高了變形鋁合金產(chǎn)品的制造效率，降低了制造成本，通過(guò)本工藝制得的變形鋁合金工件的力學(xué)性能達(dá)到傳統(tǒng)工藝制造的變形鋁合金工件的性能。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中模具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：下模1、上模2、模腔3、進(jìn)液流道4、模腔調(diào)節(jié)滑塊5、壓力機(jī)6、溢流孔7、加熱機(jī)構(gòu)8、溫度傳感器9。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

實(shí)施例1：一種變形鋁合金工件鑄鍛合一成型工藝，包括以下步驟：

a、模具合模，模具合模后進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為220℃-250℃，預(yù)熱時(shí)間為30s-50s，750℃以上的液態(tài)的變形鋁合金注入模腔；如圖1所示，模具包括下模1、上模2，上模與下模合模后形成模腔3，下模的底部設(shè)有進(jìn)液流道4，上模內(nèi)設(shè)有模腔調(diào)節(jié)滑塊5，模腔調(diào)節(jié)滑塊的外端與壓力機(jī)6連接，上模與下模的連接處設(shè)有若干溢流孔7，模具內(nèi)設(shè)有加熱機(jī)構(gòu)8和溫度傳感器9，溫度傳感器用于檢測(cè)模腔內(nèi)壁處的溫度；

b、模腔內(nèi)的變形鋁合金第一次自然冷卻，溫度傳感器檢測(cè)到溫度為480℃-500℃時(shí)，此時(shí)模腔中心部位的變形鋁合金的溫度為530℃左右，壓力機(jī)通過(guò)模腔調(diào)節(jié)滑塊對(duì)變形鋁合金進(jìn)行第一次擠壓成型，制成工件粗坯，壓力機(jī)第一次擠壓成型壓力為50-60MPa，模腔內(nèi)多余的變形鋁合金從溢流孔處擠出；c、模腔內(nèi)的變形鋁合金第二次自然冷卻，溫度傳感器檢測(cè)到溫度為420℃-440℃時(shí)，此時(shí)模腔中心部位的變形鋁合金的溫度為470℃左右，壓力機(jī)保持不動(dòng)，模具內(nèi)的加熱機(jī)構(gòu)加熱，溫度傳感器檢測(cè)到溫度達(dá)到500℃-520℃時(shí)，加熱機(jī)構(gòu)停止加熱，此時(shí)模腔中心部位的變形鋁合金的溫度為500℃左右；d、模腔內(nèi)的液態(tài)變形鋁合金第三次自然冷卻，溫度傳感器檢測(cè)到溫度為400℃-420℃時(shí)，此時(shí)模腔中心部位的變形鋁合金的溫度為410℃左右，腔內(nèi)的變形鋁合金各個(gè)部位的溫度趨于均勻，壓力機(jī)通過(guò)推動(dòng)模腔調(diào)節(jié)滑塊對(duì)變形鋁合金進(jìn)行第二次擠壓成型，制成變形鋁合金工件，壓力機(jī)第二次擠壓成型壓力為70-75MPa；二次成型制成變形鋁合金工件之后，變形鋁合金工件自然冷卻至300℃-320℃時(shí)，壓力機(jī)通過(guò)模腔調(diào)節(jié)滑塊對(duì)變形鋁合金工件進(jìn)行第三次擠壓，壓力機(jī)第三次擠壓壓力為80-100MPa；e、變形鋁合金工件自然冷卻至50℃以下時(shí)，模腔調(diào)節(jié)滑塊復(fù)位，上模、下模脫離，取出變形鋁合金工件。

實(shí)施例2：在熔化爐內(nèi)的液態(tài)變形鋁合金中加入質(zhì)量比為0.3%-0.5%的晶粒細(xì)化劑，晶粒細(xì)化劑為AlTi，并在模具外側(cè)設(shè)置超聲波發(fā)生器，整個(gè)模具置于超聲波中；將含有晶粒細(xì)化劑的液態(tài)變形鋁合金注入模腔，其余步驟與實(shí)施例1相同。

本發(fā)明鑄鍛合一的工藝直接制造出的完整的變形鋁合金工件，省去了半成品環(huán)節(jié)，省去了后續(xù)機(jī)械加工環(huán)節(jié)，極大的提高了變形鋁合金產(chǎn)品的制造效率，降低了制造成本，通過(guò)本工藝制得的變形鋁合金工件的力學(xué)性能達(dá)到傳統(tǒng)工藝制造的變形鋁合金工件的性能。