GB∕T 38958-2020 变形铝合金精密锻造 工艺规范

书书书犐犆犛７７．１２０．１０犑３２!#$%&’’()*犌犅／犜３８９５８—２０２０!#$%&’()　*+,-犠狉狅狌犵犺狋犪犾狌犿犻狀狌犿犪犾犾狅狔狆狉犲犮犻狊犻狅狀犳狅狉犵犻狀犵—犜犲犮犺狀狅犾狅犵犻犮犪犾狊狆犲犮犻犳犻犮犪狋犻狅狀２０２００７２１./２０２１０２０１01’(+,-./012’()*3/0456./书书书目　　次前言Ⅲ…………………………………………………………………………………………………………１　范围１………………………………………………………………………………………………………２　规范性引用文件１…………………………………………………………………………………………３　术语和定义１………………………………………………………………………………………………４　工艺编制原则１……………………………………………………………………………………………５　工艺流程设计５……………………………………………………………………………………………Ⅰ犌犅／犜３８９５８—２０２０前　　言　　本标准按照ＧＢ／Ｔ１．１—２００９给出的规则起草。本标准由全国锻压标准化技术委员会（ＳＡＣ／ＴＣ７４）提出并归口。本标准起草单位：芜湖禾田汽车工业有限公司、北京机电研究所有限公司、江苏太平洋精锻科技股份有限公司、江苏龙城精锻有限公司、湖北三环锻造有限公司、宁波蜗牛锻造有限公司、中机精密成形产业技术研究院（安徽）股份有限公司。本标准主要起草人：潘琦俊、胡柏丽、魏巍、金红、陶立平、汤敏俊、张运军、魏百江、边翊、周红、周林、刘志群、孙伟、陈天赋、夏宁、丁金根、史志文、王晓飞、邢田喜、杨杰、李航。Ⅲ犌犅／犜３８９５８—２０２０变形铝合金精密锻造　工艺规范１　范围本标准规定了变形铝合金精密锻件（以下简称“锻件”）的工艺规范，包括总则、锻件图设计、设备选型、模具设计、工艺流程设计。本标准适用于质量小于１５ｋｇ的变形铝合金精密锻件的工艺编制。２　规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。ＧＢ／Ｔ１８０４—２０００　一般公差　未注公差的线性和角度尺寸的公差ＧＢ／Ｔ３１９１　铝及铝合金挤压棒材ＧＢ／Ｔ６５１９　变形铝、镁合金产品超声波检验方法ＧＢ／Ｔ６８９２　一般工业用铝及铝合金挤压型材ＧＢ／Ｔ８５４１　锻压术语ＧＢ／Ｔ８５４５—２０１２　铝及铝合金模锻件的尺寸偏差及加工余量ＧＢ／Ｔ９４５２—２０１２　热处理炉有效加热区测定方法ＧＢ／Ｔ１８８５１（所有部分）　无损检测　渗透检测ＧＢ／Ｔ３４３５９　变形铝合金精密锻件　通用技术条件ＪＢ／Ｔ９１７７　钢质模锻件　结构要素ＹＳ／Ｔ６７　变形铝及铝合金圆铸锭ＹＳ／Ｔ５９１　变形铝及铝合金热处理３　术语和定义ＧＢ／Ｔ８５４１界定的以及下列术语和定义适用于本文件。３．１趁热回炉　犺狅狋犫犪犮犽狋狅狋犺犲犳狌狉狀犪犮犲锻造过程中，毛坯温度已接近终锻温度，不应继续锻造，需重新回炉加热。４　工艺编制原则４．１　总则一般工艺编制内容应包括锻件图设计、设备选型、模具设计、工艺流程设计。４．２　锻件图设计４．２．１　分模线分模线应能确保锻件流线连续完整，避免涡流、穿流及末端外露。分模线宜选择图１ａ）和图１ｂ）形１犌犅／犜３８９５８—２０２０式，不宜选择图１ｃ）形式。犪）　合理的分模线１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　犫）　合理的分模线２犮）　不合理的分模线图１　常见分模线形式４．２．２　模锻斜度外模锻斜度宜不大于５°，内模锻斜度宜不大于７°。４．２．３　圆角半径在允许的条件下宜加大圆角半径值。４．２．４　肋和凸台肋和凸台宜按表１和表２设计。表１为开式腹板上的肋或凸台允许的最小宽度犫１ｍｉｎ，见图２。表１　开式腹板上的肋或凸台允许的最小宽度犫１犿犻狀单位为毫米肋条或凸台高度犺≤６＞６～１０＞１０～１６＞１６～２５＞２５～４０＞４０～６３＞６３犫１ｍｉｎ２２．５３４６８９图２　开式腹板表２为闭式腹板上的肋或凸台允许的最小宽度犫２ｍｉｎ，见图３。２犌犅／犜３８９５８—２０２０表２　闭式腹板上的肋或凸台允许的最小宽度犫２犿犻狀单位为毫米肋条或凸台高度犺肋间距犪或直径犱＞１０～１６＞１６～２０＞２０～２５＞２５～４０＞４０～５０＞５０～６３＞６３～８０＞８０～１００＞１００犫２ｍｉｎ≤６２．５２．５２．５２．５３３４４５＞６～１０３３３３３４４４５＞１０～１２—３３３４４４４５＞１２～１６——４４４４４４５＞１６～２０———４４４４５５＞２０～２５————５５５５６＞２５～３２—————５５６６＞３２～４０——————６６８＞４０～８０————————９＞８０————————１０图３　闭式腹板４．２．５　腹板最小腹板厚度狋１ｍｉｎ宜按表３选取，根据锻件在分模面上的投影面积、腹板形式、变形铝合金材料类型选取。３犌犅／犜３８９５８—２０２０表３　最小腹板厚度狋１犿犻狀投影面积ｃｍ２腹板形式变形铝合金材料类型硬铝、超硬铝其他铝合金开式　　闭式狋１ｍｉｎｍｍ≤１２＞１２～２５＞２５～５０＞５０～１００＞１００～２００＞２００～４００＞４００～８００＞８００～１０００２１．５２．５２４２４３５３．５５４８６１０７１２７．５４．２．６　加工余量与公差加工余量应符合ＧＢ／Ｔ８５４５—２０１２的规定，公差应符合ＧＢ／Ｔ８５４５—２０１２中Ａ级的规定。４．２．７　其他要求其他要求应符合ＪＢ／Ｔ９１７７的规定。４．３　设备选型４．３．１　成形设备宜选用液压机、螺旋压力机、机械压力机、模锻锤和高速锤等。４．３．２　设备压力可参考数值模拟结果或根据生产经验公式计算确定。其中，螺旋压力机的压力可按式（１）计算：犘＝２犽犚ｍ犛…………………………（１）　　式中：犘———压力机压力，单位为牛顿（Ｎ）；犽———变形条件系数，犽通常取５；犚ｍ———变形温度下的抗拉强度，单位为兆帕（ＭＰａ）；犛———模锻件在平面图上的投影面积（不包括飞边），单位为平方毫米（ｍｍ２）。４．３．３　锻造加热宜采用电阻炉、天然气炉，精度应符合ＧＢ／Ｔ９４５２—２０１２中Ⅲ类炉及以上要求。４．３．４　热处理加热炉精度应符合ＧＢ／Ｔ９４５２—２０１２中Ⅱ类炉及以上要求。４犌犅／犜３８９５８—２０２０４．４　模具设计模具设计原则与钢锻件模具设计原则一致，应注意以下方面：ａ）　宜选用在２５０℃～４００℃具有较高强度的模具材料，如Ｈ１３、５ＣｒＮｉＭｏ、５ＣｒＭｎＭｏ，也可用５０ＣｒＭｏ等；ｂ）　模具宜设计成单型槽，预锻模宜设有飞边槽，收缩率取０．６％～１．０％；ｃ）　常用飞边槽形式见图４，Ｉ型、Ⅱ型犫／犺１宜取３～５，桥部与仓部倾斜过渡斜角可选２０°～３０°，Ⅲ型犫１／犺１宜取６～８；ｄ）　模具型腔的加工精度应符合ＧＢ／Ｔ１８０４—２０００中精密级的要求；ｅ）　模具工作表面粗糙度犚犪应低于０．８μｍ。　　　　　　犪）　Ⅰ型　　　　　　　　　　　　　　　犫）　Ⅱ型　　　　　　　　　　　　　　　犮）　Ⅲ型　说明：犫———Ⅰ型、Ⅱ型飞边桥部宽度；犫１———Ⅲ型飞边桥部宽度；犺１———飞边桥部厚度。图４　常用飞边槽形式５　工艺流程设计５．１　一般工艺流程一般工艺流程包括备料、加热、锻造、热处理、探伤、表面处理。５．２　备料５．２．１　挤压棒材应符合ＧＢ／Ｔ３１９１的要求，应综合考虑粗晶环的影响；挤压型材应符合ＧＢ／Ｔ６８９２的要求，应考虑锻件流线要求；铸锭应符合ＹＳ／Ｔ６７的要求。５．２．２　下料宜采用锯床、车床和铣床等。５．２．３　切面表面粗糙度犚犪应低于１２．５μｍ，并去除端面毛刺；当锯切表面成为锻造非加工面时，毛坯端面应修平，端面锐棱应倒角或倒圆。５．３　加热５．３．１　铝合金锻造温度范围应根据相应牌号合金的塑性图、变形抗力图、再结晶图与生产经验确定。常用铝合金锻造加热温度见表４，加热保温时间按毛坯实际直径或厚度计算，可结合实际生产情况进行调整，如下所示：ａ）　直径或厚度小于５０ｍｍ的毛坯，可按１．５ｍｉｎ／ｍｍ计算；ｂ）　直径或厚度在５０ｍｍ～１００ｍｍ之间的毛坯，可按１．５ｍｉｎ／ｍｍ～２ｍｉｎ／ｍｍ计算，尺寸越小５犌犅／犜３８９５８—２０２０取小值，尺寸越大取大值；ｃ）　直径或厚度大于１００ｍｍ的毛坯，可按２ｍｉｎ／ｍｍ计算；ｄ）　高强度铝合金７Ａ０４、７０７５等，加热保温时间可按２ｍｉｎ／ｍｍ～３ｍｉｎ／ｍｍ计算。表４　常用铝合金锻造加热温度单位为摄氏度合金牌号６Ａ０２６０６１３Ａ２１２Ａ５０２Ｂ５０２Ｂ７０２Ａ７０２Ａ８０４０３２４Ａ１１２Ａ０２２Ａ１１２Ａ１２５Ａ０２５Ａ０３２０１４２Ａ１４２２１９７Ａ０４７Ａ０９７Ａ１０７Ａ１５７０７５５Ａ１２５Ａ０６５Ａ０５始锻温度４９０４８０４７０４５０４４０４４０终锻温度模锻件≥３８０≥３５０≥３５０≥３５０≥３５０≥３５０自由锻件≥４００≥３８０≥３８０≥３８０≥３８０≥３８０５．３．２　毛坯装炉前应去除表面油垢或其他污物，表面应清洁干燥。５．３．３　毛坯应放置在炉内有效加热区，毛坯之间应留有一定间隙。５．３．４　毛坯趁热回炉，保温时间可比冷毛坯减少４０％～５０％。５．３．５　在规定的加热温度下，毛坯在炉内保温的时间不应超过５ｈ，高镁（＞４．５％）铝合金坯料不应超过４ｈ。５．３．６　使用天然气炉时，火焰不应直接接触坯料。５．４　锻造５．４．１　一般要求５．４．１．１　每一工作行程允许的最大变形程度应根据该合金的塑性图和锻件形状确定。应避开相应温度的临界变形程度。５．４．１．２　在高速锤等变形速率较大的设备上锻造铝合金时，应考虑热效应，适当降低始锻温度。５．４．１．３　锻造过程节拍应均匀一致，宜采用一火锻造及自动化生产线。５．４．２　制坯５．４．２．１　典型锻造工步见图５。犪）　棒料＋镦粗制坯＋预锻＋终锻图５　典型锻造工步６犌犅／犜３８９５８—２０２０犫）　棒料＋拔长制坯＋预锻＋终锻犮）　棒料＋辊锻制坯＋预锻＋终锻犱）　棒料＋辊锻制坯＋弯曲＋预锻＋终锻图５（续）５．４．２．２　设计各工步毛坯应按体积不变原则，宜采用数值模拟进行优化。毛坯截面应平缓过渡。５．４．２．３　短轴类锻件可采取镦粗或压扁制坯，长轴类锻件宜使用辊锻、楔横轧等设备制坯或自由锻制坯。５．４．２．４　自由锻拔长时坯料的送进量与每次单面压下量之比宜取１～１．５，弯曲时，坯料的弯曲半径不应小于其截面厚的１／２。５．４．３　预锻５．４．３．１　肋高、腹板薄、形状较复杂的锻件，宜采用预锻工序进行体积再分配。５．４．３．２　有闭式腹板或工字形截面的锻件应控制预锻件截面积。５．４．４　终锻５．４．４．１　毛坯在锻模型腔中应准确定位，宜采用镦粗方式成形。５．４．４．２　形状复杂的锻件，采用多次模锻时，单次模锻的变形量不宜超过４０％。５．４．４．３　应及时清理模膛中润滑剂堆积。５．４．５　模具温度５．４．５．１　锻造用模具温度应根据锻造设备类型选取，过程中宜采用模具保温措施，锻造暂停时，应对模具及时加热和保温。预热应均匀，热源不应触及模具型腔。表５为常用锻造设备锻造铝合金时的模具温度范围。７犌犅／犜３８９５８—２０２０表５　常用锻造设备锻造铝合金时的模具温度范围单位为摄氏度设备模具温度设备模具温度设备模具温度锻锤３００～３５０机械压力机１５０～２６０平锻机１５０～２６０液压机３１５～４３０螺旋压力机１５０～２６０辊锻机９５～２０５５．４．５．２　砧具应预热到１５０℃～２００℃。５．４．６　润滑５．４．６．１　模锻应润滑型腔，润滑剂应均匀喷涂，宜采用自动喷射装置。５．４．６．２　润滑剂可使用粒度２０μｍ以下的石墨类润滑剂或非石墨类环保润滑剂。５．４．７　切边冲孔５．４．７．１　毛边（连皮）厚度１０ｍｍ以上、形状复杂、７Ａ０４、７０７５等高合金化铝合金应在热态下切边（热冲孔）。５．４．７．２　预制坯应热冲孔。５．４．８　冷却５．４．８．１　锻件的冷却一般采用水冷和散放空冷，散放空冷不应放在潮湿的地上或有空气强烈对流的地方。５．４．８．２　尺寸较大或有特殊要