[发明专利]一种改善铝合金电机壳体尺寸稳定性的热处理工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金挤压电机壳体的制造方法，尤其涉及一种改善铝合金电机壳体尺寸稳定性的热处理工艺方法。

背景技术

由挤压方法获得电机壳体多采用中等强度6063型铝合金，并通过挤压壳体内腔液压胀形装置实现二次塑性成形，与此同时修正在挤压状态形成的内径及形位尺寸偏差，包括同轴度、圆柱度等。中国专利申请号201120224727.X，名称为“电机壳体内腔二次塑性成形的液压胀管装置”中，公开了一种电机壳体内腔二次塑性成形的液压胀管装置以及采用6063铝合金电机壳体挤压型材制作电机壳体的加工方法。应用该装置及其同步发生的铝合金挤压构件内腔二次塑性成形过程，可同时修正内孔同轴度及圆柱度，以及基础内径尺寸控制范围。其不足是它忽视了挤压壳体作为厚壁挤压型材在线淬火快速冷却时，可从内壁到表面形成温度梯度而产生残余应力，以及胀管装置在二次液压塑性形成过程中引入的内应力；这些残余应力以及合金材料在自然时效状态进一步沉淀（脱溶）是造成内径尺寸变化的潜在原因。

目前实施的热处理工艺是将经历挤压在线固溶淬火的铝合金电机壳体型材，在线锯切后置于室温停放；尔后应用液压胀管成形装置实施二次内孔液压塑性胀形；对胀管后挤压壳体进行人工时效处理；将时效处理后挤压的电机壳体，通过数控加工工序完成壳体两端面钻孔、攻丝及内径车削加工。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对铝合金电机壳体加工和使用过程中尺寸稳定性问题，提供一种新型热处理工艺方法，在保持合金强度不降低基础上，控制壳体尺寸变化且稳定化。

本发明的技术方案是：从控制铝合金电机壳体型材挤压在线固溶淬火工艺出发，通过壳体内腔二次塑性成形过程，材料将引入2-3%塑性应变及其内应力，且因此形成在室温下不稳定的T3状态；将二次塑性成形后铝合金壳体实行沉淀热处理，并通过“过时效”处理获得稳定化的T7状态，以提高二次塑性成形后壳体内径尺寸稳定性；经时效处理的铝合金壳体在数控加工工序完成内径尺寸车削加工后，再进行旨在消除内应力及脱溶的附加热处理，以使壳体内径尺寸保持在预期加工精度并获得最大稳定性。

本发明改善铝合金电机壳体尺寸稳定性的热处理工艺方法，该工艺方法包括步骤：

A  6063铝合金电机壳体型材挤压在线固溶/淬火处理；

B  对壳体内腔二次塑性成形后，对壳体进行沉淀热处理/过时效处理；

C   机械加工出符合要求的电机壳体；

D   消除机械加工残余应力及进一步脱溶的低温稳定化热处理。

所述步骤A的壳体型材挤压在线固溶/淬火处理，是将6063铝合金挤压圆铸锭加热后挤压，并控制挤压型材出模孔温度范围520～540℃，通过挤压型材在线强制风冷淬火，将固溶处理时形成的Mg₂Si强化相以过饱和形式保留至室温，其冷却速率不小于60℃/分。

所述步骤B的二次塑性成形后电机壳体沉淀热处理是在时效加热炉内进行的，其加热温度为170～180℃，保温时间为12小时；由于“过时效”而稳定化壳体材料消除了内应力获得尺寸稳定性。处于固溶/淬火状态壳体型材，应用液压胀管装置在壳体内腔完成二次塑性成形过程中同时发生2-3%塑性应变，“过时效”损失的强度，则通过材料塑性应变引致的强度增益得到补偿。

所述步骤D的消除机械加工内应力及脱溶稳定化低温热处理，是指将完成机械加工工序的电机壳体置于时效加热炉内，加热温度180～200℃，保温时间1～1.5小时。在该过程中实现了机械加工残余应力释放和进一步沉淀脱溶过程，从而达成完工产品尺寸稳定化。

本发明的有益结果是：通过先行的电机壳体型材在线固溶淬火处理，为壳体内腔二次塑性成形提供了材料塑性储备；尔后的“过时效”稳定化处理，在不降低合金基础状态强度值前提下，改善了二次塑性成形后壳体内腔尺寸稳定性；最后进行的稳定化低温热处理实现了进一步脱溶，同时消除壳体机械加工残余应力，保证了产品在使用过程中尺寸稳定性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的热处理工艺进行详细说明：

以电机壳体用6063合金挤压型材为例，其化学成分为Al-0.68Mg-0.49Si-0.15Fe（质量百分数）。将6063铝合金挤压圆铸锭加热后挤压，挤压型材出模孔温度530℃，且同步接受在线强制风冷淬火，挤出型材进入淬火区温度不低于460℃,冷却速率60℃/分以上，即完成挤压在线固溶/淬火处理。