2A14 알루미늄 합금 실린더 단조품의 성형 공정 분석

2A14 알루미늄 합금 실린더 단조품의 성형 공정 분석

평가판에서 2A14 알루미늄 합금 실린더 단조품의 생산 공정크로스 업셋 드로잉, 말 프레임 확장 및 코어 샤프트 신장의 블랭크 오프닝 공정 방식이 채택되었습니다. 수직 링 압연기에서 링 압연 생산을 수행하여 기계적 성능 요구 사항을 충족하는 단조품을 생산했습니다.

2A14는 열처리 및 강화가 가능한 변형 가능한 알루미늄 합금으로, Al Cu Mg Si 계통에 속합니다. 고강도 및 열가소성 특성을 가지고 있으며 단면이 두꺼운 고하중 부품 제조에 적합합니다. 항공 우주 및 민간 운송과 같은 분야에서 널리 사용됩니다. 고르지 않은 미세 구조, 거친 입자 및 성분 분리 현상으로 인해 대형 원통형 단조품의 제조에 적합합니다. 대구경 바기존의 단조 방법은 성형에 사용되며, 이는 관통 단조에 어려움이 있습니다. 단조품 품질 보장. 단조를 통해 잉곳에 큰 소성 변형을 가함으로써 미세 구조 및 입자 정제를 개선하여 재료의 포괄적 인 기계적 특성을 개선하고 우수한 미세 구조를 가진 롤링 링 재료를 얻을 수 있습니다. 그런 다음 롤링 링 공정을 사용하여 기계적 성능 요구 사항을 충족하는 단조를 생산할 수 있습니다. 알루미늄 합금 소재의 고유 한 공정 특성과 결합 된 자체 깊은 원통형 단조 링 롤링 기술을 기반으로 당사는 알루미늄 합금 실린더 성형에 적합한 일련의 블랭크 오프닝 공정을 요약했습니다. 우리는 중국에서 가장 큰 수직 링 압연기를 사용하여 생산하고 성공적으로 제조했습니다. 2A14 알루미늄 합금 실린더 단조품 의 크기로 Φ1020mm×Φ900mm×1270mm.

1. 2A14의 조건 알루미늄 합금 실린더 단조품

단조의 원료는 남서 알루미늄 산업 유한 회사에서 제공하는 2A14 잉곳입니다. 원료의 화학 성분은 표 1에 나와 있습니다. 납품 상태는 T6(고용체+인공 노화)입니다. 기계적 성능 요구 사항은 표 2에 나와 있습니다. 황삭 가공의 치수 단조품 그림 1에 나와 있습니다. 단조 무게는 비교적 무겁습니다(절단 무게 1250kg).

2. 2A14 알루미늄 합금 실린더 단조품의 성형 공정 분석

실린더 단조의 전통적인 제조 방법은 자유 단조 성형을 사용하는 것입니다. 대형 바는 미세하고 균일 한 구조를 달성하기 어렵고, 빌렛 개방 중에 충분한 소성 변형을 사용하여 주조 구조를 후속 단조 가공에 적합한 균일하고 미세한 구조로 변환하여 재료의 포괄적 인 기계적 특성을 향상시켜야 합니다. 따라서 변형량을 극대화하고 미세 구조를 개선하는 방법은 대형 알루미늄 합금 실린더 단조품의 개방을 위한 핵심 공정입니다. 연구에 따르면 큰 소성 변형 방법(SPD)은 입자 크기를 크게 개선하고 재료의 강도와 인성을 크게 향상시킬 수 있는 것으로 나타났습니다. 그러나이 방법은 현재 실험 연구 단계에 있습니다. 알루미늄 합금 실린더 부품의 성형을 위해 장 웬웬 등은 다방향 단조를 사용하여 대형 2219 알루미늄 합금의 블랭크 개방 공정을 연구했습니다. 주물은 세 방향으로 뒤집힘 및 신장 변형을 받았으며 말 프레임 확장을 통해 대형 링 블랭크의 형성을 달성했습니다. 산업 생산에서 충분한 변형으로 크로스 업셋 및 드로잉을 사용하면 알루미늄 합금 구조 및 특성의 방향성을 제거하고 구조 및 특성의 균일 성을 개선하며 제품의 전반적인 성능을 향상시킬 수 있습니다. 프로세스가 간단하고 비용이 저렴합니다.

표.1 원재료의 화학적 조성(질량 분율, %)

Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Ni	Zn	Ti	Al
1	0.3	4.22	0.79	0.57	0.02	0.08	0.03	허용ance

표.2 2A14 알루미늄 합금 실린더 단조에 대한 기계적 특성 요구 사항

	Rm/MPa	A( %)	HBW
인물 사진	≥410	≥8	≥120
트랜버se	≥355	≥4
방사형	≥335	≥3

그림.1 단조품의 치수 도면
2A14 실린더 단조의 시험 생산 공정에서 크로스 업셋 드로잉, 말 프레임 확장 및 맨드릴 신장의 조합을 사용하여 수직 및 수평 높이의 세 방향에서 단조 비율과 변형을 증가시켜 제품의 포괄적 인 성능을 향상시켰습니다. 2A14 실린더 단조품 제조의 구체적인 공정 흐름은 절단 → 연삭 → 빌렛 제작 → 내부 구멍 가공 → 말 프레임 확장 구멍 → 맨드릴 신장 → 링 압연 → 열처리 → 성능 테스트 → 기계 가공입니다. 빌릿의 초기 단조 온도는 470 ℃이고 최종 단조 온도는 370 ℃ 이상으로 제어됩니다. 빌릿은 36MN 유압 프레스에서 크로스 업셋 드로잉 방법을 사용하여 생산되었으며 전체 변형은 265%입니다. 빌릿 생산의 개략도는 그림 2에 나와 있습니다. 크로스 크로스 업셋 변형은 잉곳의 변형 정도를 증가시켜 잉곳 변형의 균일성을 보장합니다. 단조 공정 중에 빌릿과 해머 헤드와 하부 모루 사이의 접촉면이 자주 변경되어 과도한 국부 온도 감소를 일으키지 않으므로 끝면의 균열 위험이 줄어 듭니다.
링 블랭크의 크로스 업셋 및 드로잉 후 냉각되고 내부 구멍으로 가공됩니다. 그런 다음 링 블랭크를 가열로에 넣어 가열하고, 말 프레임의 구멍을 확장(전체 변형 10%)하고 코어 샤프트를 연장(전체 변형 20%)하여 링을 압연하기 위한 링 소재를 만듭니다. 그런 다음 재료를 두 번째로 재가열하고 2300mm 수직 링 압연기에서 압연합니다. 링 압연기의 반경 방향 이송 속도는 (0.6-0.7) mm/s이고 변형은 49%입니다. 열처리는 T6 (고용체 + 인공 노화) 처리를 채택하고 구체적인 방법은 500 ℃에서 4 시간 동안 절연, 수냉; 160 ℃에서 7 시간 동안 절연, 공냉식입니다. 물리적 및 화학적 테스트를 위해 실린더의 한쪽 끝에서 120mm 샘플을 절단 한 다음 필요한 크기로 가공합니다.

3. 2A14 실린더 단조품의 시험 생산 결과 분석

위의 공정 계획에 따라 생산 된 실린더 단조 시험품의 외부 치수는 가공 요구 사항을 충족하며 검사 결과는 단조 알루미늄 및 마그네슘 합금 제품에 대한 초음파 검사 방법 (GB / T6519-2013)의 요구 사항을 충족합니다. 링 블랭크에서 테스트 재료를 절단하고 축, 반경 및 접선의 세 방향으로 샘플을 채취합니다. 샘플링 위치는 그림 3에 나와 있습니다. 기계적 성능 테스트 결과는 표 3~5에 나와 있으며, 기계적 특성은 요구 사항을 충족합니다. 측정된 경도 값은 130HBW입니다.

4. 결론

(1) 2A14 알루미늄 합금 원통 단조의 크로스 업셋 드로잉, 말 프레임 확장 및 맨드릴 신장 공정 방식은 충분한 변형을 가지며, 이는 구조를 정제하고, 다른 방향으로 재료의 기계적 특성을 개선하고, 좋은 롤링 링 블랭크를 얻는 데 도움이됩니다.

그림.2 단조 빌렛의 개략도

그림.3 샘플링 위치의 개략도

표.3 단조품의 접선 기계적 특성 시험 결과

	샘플링 위치 및 방향	Rm/MPa	Rp0.2/MPa	A(%)
표준 값	인물 사진	≥410	-	8-14
테스트 값	세로 0 °	435	330	13. 5
	세로 90 °	430	330	8. 5
	수직 180°	420	295	11
	수직 270°	420	300	10

표.4 단조품의 축방향 기계적 특성 시험 결과

	샘플링 위치 및 방향	Rm/MPa	A(%)
표준 값	너비 기준 가로(축 방향)	≥355	4-14
테스트 값	축 0 °	425	11
	축 90°	430	12
	축 방향 180°	415	11.5
	축 270°	415	10

표.5 단조품의 방사형 기계적 특성 검사 결과

	샘플링 위치 및 방향	Rm/MPa	A(%)
표준 값	두께별 수평(방사형)	≥335	3-14
테스트 값	방사형 0 °	385	4
	방사형 90 °	390	4
	방사형 180 °	365	4.5
	방사형 270 °	375	4.5

(2) 개봉 후 링 블랭크는 중국에서 가장 높은 압력을 가진 수직 링 압연기에 의해 생산됩니다. 단조의 기계적 특성은 설계 요구 사항을 충족합니다. 링 압연 기술을 사용하면 기존의 자유 압연 기술이 가져온 요구 사항을 충족 할 수없는 기계적 특성 문제를 해결할 수 있습니다. 단조 링 부품의 링 구조 성능, 균일성 및 배치 안정성에 대한 항공우주 부품의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

저자: 저자: Liu Zhi