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摘要：對旋制LY12大直徑壁厚較薄筒體的成形工藝，以及消除管坯脆斷的一般方法進行了初步的探討。
關鍵詞：大直徑；管坯；LY12；中間退火；脆斷

一、前言

在生產LY12天線管的實踐過程中，經常碰到這樣的一個問題，即在旋壓過程中，管坯出現連續或斷續的橫向或縱向的開裂。裂紋有的明顯，有的不明顯，嚴重時可發展成裂縫或裂口，無法進一步深加工，造成成品率明顯下降。本文著重介紹了制定合理的旋壓工藝，以及中間退火對材料能否加工成形的影響。

二、筒體技術要求

筒體規格和精度要求見表1。

表1筒體的精度和粗糙度要求

LY12的化學成分見表2。由表2可知，坯料的化學成分基本都在標準含量的范圍內。

表2化學成分

三、旋壓試驗條件

旋壓試驗在QX-63-20三旋輪對稱臥式強力旋壓機上進行。芯模尺寸為Φ85mm×2500mm；旋輪的工作角α=30°，圓角半徑R＝5mm。試驗用管坯內徑為85mm，外徑為113mm，長度為580mm。

四、實驗過程

1.工藝路線

旋壓試驗的工藝路線如下：

制坯(Φ內85×Φ外113×580)→開坯旋壓(Φ內85×Φ外106×1040)→中間退火→四道成品旋壓(Φ內85+0.140×Φ外930+0.14×2200)

2.中間退火工藝制度

退火是在旋風爐上進行的，其工藝參數如下：

加熱至390℃～430℃，保溫2h，降溫至250℃空冷到室溫。

3.旋壓工藝

LY12屬高強度硬鋁，旋制天線管總變形率達72%以上。在強力旋壓過程中，加工硬化嚴重，并出現加工失穩。因此制定合理旋壓工藝參數成為能否試制合格產品的關鍵。由此可見，前期道次變形率不宜低于25%，否則易造成內部與表層流動速度不均衡，材料軸向流動受阻，接觸面上摩擦力過大或過小，會引起加工失穩或產生鱗皮等缺陷。而大于28%的變形率易引起嚴重堆積，無法成形。為了消除加工硬化引起的脆斷，中間退火是必要的。而且，退火后應盡快進行成品道次的旋壓，以防止自然時效引起的強度、硬度變化，對加工造成不利影響。成品道次的旋壓采用較大的變形率和較小的進給速度，這樣利于成品尺寸的控制和脫模。各道次旋壓工藝參數見表3。

表3旋壓工藝參數

五、結果與討論

1.組織

LY12合金筒旋壓總變形量70%以上的金相組織為均勻纖維組織，見圖1。

圖1旋制出成品的金相圖(×200)

2.中間退火對管坯脆斷的影響

LY12合金管坯在中間退火后進行旋壓較易發生開裂和脆斷的現象，其缺陷見圖2。

通過對斷口部位掃描電鏡X射線的能譜分析(見圖3)，斷口部位是明顯的脆斷，沒有韌窩存在。

經分析可知，在裂紋點附近明顯是大顆粒化合物的富集，能譜分析裂紋點成分Cu、Mg、Si含量比標準值高，Si與Mg形成Mg2Si可加速人工時效硬化［1］，裂紋源是多相的復雜金屬間化合物。在冷加工過程中，大塊的和層狀的化合物之間出現空隙［2］，在一定的變形程度下，空隙進一步延伸擴大，使筒體出現大量尺寸較大的顯微裂紋，從而使加工組織的連續性遭到破壞，導致旋制過程中宏觀脆性開裂。通過對管坯在爐中放置位置的改變和爐體加熱溫度均勻性改善后，筒體裂紋明顯減少。大顆粒化合物的形成與退火溫度和均勻性有一定關系，其形成機制和相結構尚需進一步研究。

圖2表面裂紋的金相圖(×200) 圖3斷口形貌

六、結論

(1)LY12合金管筒體變薄旋壓工藝合理、可行。
(2)退火加熱溫度要均勻，否則，使管坯的脆性斷裂行為加劇，難以獲得良好組織的筒體。

參考文獻
［1］王祝堂主編.鋁合金加工手冊.長沙：中南工業大學出版社，1989
［2］宋維錫主編.金屬學.北京.冶金工業出版社，1982

文章地址：http://www.www.direxe.cn/Article/mjjs/200809/325.html