楊擁彬，劉靜安，韓鵬展

（1.河北邯鄲力爾鋁業(yè)有限公司，邯鄲 057650；2.西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限公司，重慶 九龍坡 401326；3.河南恒美鋁業(yè)有限公司，鄭州 452427）

0 前言

以鋁代鋼、以鍛代鑄已成為很多工業(yè)部門，特別是迫切要求輕量化的航天、航空及現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。鋁合金鍛件廣泛應(yīng)用于航天器、航空器以及汽車、火車、輪船的重要構(gòu)件上，并研發(fā)出了大批新產(chǎn)品、新工藝和新技術(shù)。

一般來(lái)說(shuō)，大型的復(fù)雜整體的硬鋁合金模鍛件應(yīng)采用大型液壓機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)以保證其產(chǎn)品質(zhì)量。而中、小型鋁合金鍛件和模鍛件，對(duì)變形速度及其均勻性的敏感度較小，可用機(jī)械壓力機(jī)、螺旋壓力機(jī)或模鍛錘來(lái)進(jìn)行鍛壓，以降低設(shè)備費(fèi)用和提高生產(chǎn)率。

下面介紹幾種典型的中小型鋁合金模鍛件生產(chǎn)工藝，供同行們參考。

1 2A50鋁合金搖臂模鍛件的研發(fā)工藝解析

飛機(jī)用2A50鋁合金搖臂模鍛件的工序圖示于圖1。2A50合金為鋁銅系（2XXX系）鋁合金，鍛件重量0.68kg，模鍛斜度7°，錯(cuò)移量不大于0.5mm。這個(gè)模鍛件的生產(chǎn)特點(diǎn)是生產(chǎn)過(guò)程中采用兩種曲柄壓力機(jī)，即機(jī)械壓力機(jī)和偏心壓力機(jī)來(lái)進(jìn)行鍛壓生產(chǎn)。主要工序說(shuō)明如下：

（1）毛坯和下料：直徑50mm的棒材用圓盤鋸切成210mm±1mm的毛坯。

（2）加熱：在回轉(zhuǎn)電爐中加熱至460℃，并保溫50min。

（3）彎曲：在2500kN偏心壓力機(jī)的彎曲模槽內(nèi)彎曲80°，并在該壓力機(jī)的壓扁平臺(tái)上壓扁至高度26mm；終鍛溫度不低于350℃，空冷。

（4）模鍛：鍛模預(yù)熱至100℃以上，預(yù)制坯加熱至460℃，在25MN機(jī)械壓力機(jī)的模鍛模槽中模鍛，終鍛溫度不低于350℃，空冷。

（5）切邊：在2500kN偏心壓力機(jī)上冷切邊。

（6）熱處理、腐蝕、清除缺陷，檢查。

圖1 2A50鋁合金搖臂模鍛件的工序圖

2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的模鍛技術(shù)

鋁合金廣泛用于制造早期航空發(fā)動(dòng)機(jī)中壓氣機(jī)和風(fēng)扇上的葉片，特別是工作溫度較低的航空發(fā)動(dòng)機(jī)和艦船、裝甲車和發(fā)電機(jī)等目前相當(dāng)部分的葉片仍然用鋁合金制造。對(duì)于中小型鍛壓，搖臂采用機(jī)械壓力機(jī)進(jìn)行鍛壓。

鋁合金葉片的模鍛工序主要包括：原材料準(zhǔn)備、鍛造加熱、鍛造（預(yù)鍛、終鍛、切邊）、精壓或校正、熱處理、清理和質(zhì)量檢查。主要工序說(shuō)明如下：

（1）原材料準(zhǔn)備：對(duì)于用過(guò)渡族元素強(qiáng)化的鋁合金，尤其是鋁－錳系合金，要注意檢查擠壓棒材上有無(wú)粗晶環(huán)，若有，則應(yīng)切除。

（2）模鍛加熱：建議在爐氣循環(huán)的轉(zhuǎn)底式電爐中加熱，毛坯應(yīng)避免靠近加熱元件；加熱爐最好有超溫報(bào)警裝置。

（3）模鍛：通常在機(jī)械壓力機(jī)上進(jìn)行，模具預(yù)熱至100～150℃或更高。當(dāng)鍛件出現(xiàn)分層或毛邊橋部出現(xiàn)開裂時(shí)，應(yīng)視情況采取如下措施：改用變形速度較低的設(shè)備鍛造、減少變形程度、改善潤(rùn)滑條件和改進(jìn)模槽粗糙度以及檢查上下模具毛邊槽形狀和尺寸等。

（4）精壓或校正：精壓的變形程序應(yīng)小于1%或壓下量小于0.3mm；當(dāng)葉身出現(xiàn)毛邊時(shí)，不允許存在裂紋。

（5）潤(rùn)滑：模鍛鋁合金葉片的常用潤(rùn)滑劑有蜂蠟或地蠟、豬油、低黏度機(jī)油等；不得使用含鋁粉的潤(rùn)滑劑。

（6）其他：鋁合金葉片在模鍛過(guò)程中要防止粉塵污染；固溶處理宜采用硝酸鹽槽或強(qiáng)制循環(huán)的井式爐加熱；葉片鍛件在腐蝕處理廠房里的停留時(shí)間不得超過(guò)24h。

應(yīng)該指出，上述注意事項(xiàng)也適用于其他鋁合金鍛件的模鍛，尤其是精鍛。

3 小型構(gòu)件的摩擦壓力機(jī)模鍛技術(shù)研發(fā)與舉例

3.1 6082鋁合金6"卡箍鍛造工藝實(shí)例

圖2和圖3所示分別為鋁硅鎂合金系6082鋁合金6"卡箍的鍛件圖和制坯圖。

圖2 6082鋁合金6"卡箍鍛件圖

圖3 6082鋁合金6"卡箍制坯圖

6082鋁合金6"卡箍鍛造的主要工藝流程及其工藝操作要點(diǎn)如下：

（1）下料：使用厚28mm，寬175mm的擠壓板料，在帶鋸床上截成長(zhǎng)168mm的坯料。

（2） 加熱：在帶強(qiáng)制空氣循環(huán)裝置的箱式電阻爐內(nèi)加熱，加熱溫度470℃，保溫45min。

（3）制坯：在560kg空氣錘上，先將板料中間部分壓薄至厚度12mm，寬度175mm不變，總長(zhǎng)280mm，再?gòu)澢翀D3所示的尺寸和形狀。

（4）加熱：使用箱式電阻爐加熱，加熱溫度470℃，保溫30min。

（5）第一次模鍛：在10MN摩擦壓力機(jī)上進(jìn)行。

（5）冷切邊：在1600kN沖床上進(jìn)行。

（7）酸洗：去除表面油污，暴露表面缺陷。

（8）打磨：去除飛邊毛刺，清理表面缺陷。

（9）加熱：使用箱式電阻爐加熱，加熱溫度470℃，保溫30min。

（10）模鍛：在10MN摩擦壓力機(jī)上終鍛成形。

（11）冷切邊：在1600kN沖床上進(jìn)行。

（12） 酸洗：去除表面油污。

（13）打磨：去除飛邊毛刺。

（14） 熱處理：T6處理，HB≥95。

（15） 酸洗：使表面光亮。

（16） 終檢。

3.2 壓縮機(jī)連桿鍛造工藝分析

圖4和圖5所示分別為2A14鋁合金汽車空調(diào)壓縮機(jī)連桿的鍛件圖和制坯圖。2A14為鋁銅合金系鋁合金，屬于固溶處理加人工強(qiáng)化的鍛鋁合金，適于制造截面較大的高載荷零件。

圖4 2A14合金連桿鍛件圖

圖5 2A14合金連桿的楔橫軋預(yù)制坯圖

2A14合金的鍛壓工藝應(yīng)由其工藝塑性圖、應(yīng)力-應(yīng)變曲線和再結(jié)晶圖來(lái)決定。該合金在300～450℃范圍內(nèi)的鍛造工藝性較好，臨界變形程度在15%以下。

2A14鋁合金汽車空調(diào)壓縮機(jī)連桿鍛造工藝流程及其操作要點(diǎn)如下：

（1）下料：在帶鋸床上將圓棒截成40mm×207mm 的坯料。

（2）加熱：在帶強(qiáng)制空氣循環(huán)裝置的箱式電阻爐內(nèi)加熱，加熱溫度450℃，保溫60min。

（3）制坯：在楔橫軋機(jī)上將棒料軋制成如圖5所示的形狀和尺寸，一件坯料可供2個(gè)毛坯之用。

（4）加熱：加熱溫度450℃，保溫45min。

（5）模鍛：在4000kN摩擦壓力機(jī)上，先將坯料大頭部分在壓扁平臺(tái)上壓扁至厚30mm，再將坯料置于模膛內(nèi)成形。

（6）冷切邊：在1000kN沖床上進(jìn)行。

（7）酸洗：去除表面油污，使表面光亮。

（8）打磨：去飛邊毛刺。

（9）熱處理：T6處理，HB≥120。

（10）酸洗：使表面光亮。

（11）拋丸。

（12）終檢。

4 小結(jié)

①鋁合金鍛件和模鍛件替代鋼和銅等構(gòu)件或鑄造件是迫切要求輕量化的航天、航空、現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。鋁合金鍛件和模鍛件在火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)、汽車、火車、輪船等現(xiàn)代交通運(yùn)輸工業(yè)上的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。

②中小型鋁合金鍛件和模鍛件可選用機(jī)械壓力機(jī)進(jìn)行鍛壓，可避免大型液壓機(jī)的巨額投資，又可提高生產(chǎn)效率，降低成本。

③應(yīng)研發(fā)各種新設(shè)備、新技術(shù)、新工藝，不斷提高產(chǎn)品的精度與質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本，以促進(jìn)現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)的高速發(fā)展。