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大型异形无缝空心铝型材生产工艺
内容来源:http://www.apas.net.cn/    作者:武将    发布日期:2021-04-12 08:47    阅读次数:991 次 点击收藏

1. 产品特点及技术要求

为了改善飞机的结构,增加强度和刚度,减轻重量,现代飞机上大量采用大型空心铝型材,这类铝型材的主要特点是形状复杂、尺寸繁多、壁厚变化大、断面积大,有的长度达15m,是飞机上最关键的受力结构部件;对铝型材的技术要求有如下几个方面:

(1)尺寸公差与形位精度;要求达到有关标准的高精度级水平,特别对于内腔尺寸、壁厚差以及弯曲、扭拧、翘曲等有特殊要求;

(2)力学性能;不同铝型材的力学性能指标见表1


空心大梁铝型材的力学指标要求
铝型材代号
合金状态
σb/MPa
σ0.2/MPa
δ/%
纵向
横向
高向
纵向
横向
高向
纵向
横向
高向
D
7A09T6
≥510
≥400
≥5
E
6A02T6
≥294
≥294
≥225
≥196
≥10
≥6

(3)表面质量;要求内表面光洁、无划伤、擦伤、裂纹、腐蚀斑点;

(4)内部组织;要求100%检查显微组织、宏观组织和超声探伤(A级);内表面粗晶环深度小于2mm,外表面粗晶环深度小于5mm,无焊缝;

(5)化学成分;应符合国家标准和国际有关规定;

2. 工艺特点

由于航空用空心大梁铝型材需要承受很大的应力,因此要求无焊缝,只能用穿孔针挤压的方法生产;

 

铸锭用半连续铸造法生产,化学成分如表2所示;为了保证一级疏松、一级氧化膜和一级晶粒度,熔铸时要进行严格的净化处理和晶粒细化处理;铸锭经均匀化处理后车皮切成定尺坯料;坯料在步进式电阻炉或感应电炉中加热,然后在125MN挤压机上用φ650mm挤压筒进行无润滑穿孔挤压,主要工艺参数如表3所示;

空心铝型材用坯料的化学成分
铝型材代号
合金状态
坯料规格/mm
Cu
Mg
Mn
Fe
Si
Ti
Zn
Cr
Ni
D
7A09T6
φ630/φ260×750
1.48~1.62
2.21~2.55
0.15~0.16
0.13~0.50
0.12~0.18
5.4~5.7
0.19~0.22
<0.1
E
2A06T6
φ630×800
0.43~0.52
0.67~0.86
0.24~0.29
0.31~0.36
0.49~0.046
0.041~0.046
≤0.15
<0.05

大型空心铝型材穿孔挤压工艺参数
铝型材代号
合金状态
坯料规格/mm
坯料加热温度/℃
挤压筒温度/℃
模具温度/℃
穿孔速度/m·min
挤出速度/m·min
挤压比/λ
压余长度/mm
挤出长度/m
挤压力/MN
D
7A09T6
φ630/φ260×750
420~440
450
450
0.3~0.5
29
120
16.4
98
E
2A06T6
φ630~800
470~500
480
450
2~3
1.5~3.0
26.3
120
18~20
108

为了突破空心铝型材的成形问题,保证高精度级断面尺寸和形位公差,对工模具的尺寸设计、装配形式和强度要求十分严格;铝型材淬火在立式空气淬火电炉内进行,人工时效在卧式时效电炉内进行;热处理工艺列于表4中;

无标题文档
铝型材代号
合金状态
最大壁厚/mm
淬火温度/℃
淬火保温时间/min
水温/℃
时效温度/℃
时效时间/h
D
7A09T6
47
465~475
170
30~40
138+5
16
E
2A06T6
30
517~528
45
25~35
155+5
10

铝型材淬火后需立即在15MN拉伸矫直机上进行拉矫,拉矫变形率为1.5%~2.5%;为防止变形和改善形位精度,拉矫时铝型材内孔塞入异形芯头(长度400mm左右),并使用专用垫块进行拉矫;

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