[发明专利]一种高强复杂铝合金异形外六边座钣挤压成形方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料塑性精密成形加工技术，具体说属于轻合金精密成形领域，特别涉及采用预成形模具、局部加载模具、终成形模具实现高强复杂铝合金异形外六边座钣的精确挤压成形。 

背景技术

复杂高强铝合金异形外六边座钣类零件广泛应用于航空航天、装备制造领域，是装备中缓冲瞬间大冲击力的重要部分及主要承载构件。该构件结构形状复杂，外形呈非对称形状，内、外部均有高的加强筋，内部为V形高筋高宽比≥3，截面形状复杂，壁厚差较大。采用普通整体挤压成形模具，为整体一次挤压加载成形，加工设备成形压力、载荷较大，加工设备损耗和模具磨损均较大；同时在V形高筋处，容易折叠缺陷；材料利用率较低，不利于产品的批量化生产。 

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，本发明提出了一种高强复杂铝合金异形外六边座钣挤压成形方法，该方法通过分步重合技术实现成形压力小，V形高筋形成质量高。 

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是： 

一种高强复杂铝合金异形外六边座钣挤压成形方法，主要工艺包括下料——均匀化热处理——预成形——局部成形前加热——局部成形——终成形前加热——终成形，具体步骤如下： 

(1)工序一：下料在带锯机上下料，毛坯为锻造铝合金棒料； 

(2)工序二：均匀化热处理； 

(3)工序三：预成形，首先将加热好的铝合金棒料放入预成形模具的预成形凹模中，在压力机滑块下行加载过程中，预成形凸模、预成形凹模将 铝合金圆柱棒料挤压成预成形工件，预成形工件的厚度H大于实际的最终产品铝合金异形外六边座钣的厚度，预成形工件的圆弧边的半径R小于实际的最终产品铝合金异形外六边座钣的圆弧边半径； 

(4)工序四：局部成形前加热，预成形工件加热，局部加载模具预热； 

(5)工序五：局部成形，将加热好的预成形工件通过放入预热好的局部成形模具中，在压力机滑块下行成形过程中，局部成形凸模、局部成形凹模将预成形工件挤压成局部成形工件，在成形过程中，仅在初始阶段局部成形工件和局部成形凸模紧密接触，而在挤压终了阶段，工件和凸模则不完全接触，而是沿局部成形凸模的倒锥形反向向上自由流动，即同时出现V形局部成形高筋处金属向局部成形凸模的V形高筋预成形腔的方向和金属自由流动区两个方向流动； 

(6)工序六：终成形前加热，局部成形工件加热，终成形模具预热； 

(7)工序七：终成形，将加热好的局部成形工件放入终成形模具中，在压力机滑块下行加载过程中，终成形凸模、终成形凹模将局部成形工件挤压成终成形工件，在成形过程中，与上述的(5)局部成形初始阶段不同，而是首先终成形凸模的平面区域与终成形工件的异形六边顶端接触，使部分金属向下滑移流动，待部分金属充满平面区域完成后，金属才会完全接触终成形凸模，另外，在金属向下滑移流动还会受到扇形阻力凹腔一定限制，使此处金属的流动阻力增大，降低其流动速度，保证在终成形过程中此处金属处于相对静止状态，不随终成形凸模的下行而发生移动失稳。 

本成形方法与现有技术相比： 

1、控制工件和模具分别在不同区域、不同时间重合。如局部成形工序中，开始阶段预成形工件与局部成形凸模完全接触，在成形后期局部成形凸模和预成形工件则不完全接触，而是靠预成形凸模倒锥形反向自由流动；在终成形工序中，开始阶段终成形工件的顶部首先与终成形凸模平面接触，而在后期 终成形凸模才逐渐完全与终成形工件全部重合。此连续均匀过渡设计在成形过程中保证了金属材料的均匀流动，使工件内部复杂型腔得以充填完整。 

2、设计预成形工件外形尺寸为直边加圆弧的异形外六边形，其中圆弧半径R及直边长度L小于产品最终尺寸，而毛坯高度H高于传统整体加载工艺。传统整体加载成形时半径R处金属流动速度矢量较大，致使成形过程中，此处金属会首先充满模具型腔而导致成形载荷剧烈增大，而此时型腔其余部分确还没有充满，产生缺陷。圆弧半径R优化为可以使增加此处金属在成形过程中流动距离，增加成形阻力，使其与金属其它部分同时充填模具型腔，降低了成形压力，去除了整体加载成形的充不满缺陷。 

3、终成形设计V形高筋反向完整充填方法，利用预成形工件高度H与半径R的配合，设计控制金属流向技术，使得内部V形高筋高宽比≥3充填方式向上方及两侧充填，去除了V形高筋在普通整体加载中的折叠缺陷。 

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。 

图1是本发明的高强复杂铝合金异形外六边座钣预成形模具装配图；