CN106077184A - 一种高强度铝合金纳米弯管的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度铝合金纳米弯管的制备方法，本发明的特点是通过连续剪切变形剧烈塑性变形可使铝合金晶粒细化至纳米级，提高了材料的强度，通过和弯管技术结合，得到的弯管不仅力学性能好，强度高，寿命也得到了大幅度提高，而且该工艺节约成本，一次成型，节省时间，拓宽了铝合金弯管的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及金属纳米管材成型技术领域，尤其涉及到制备高强度铝合金弯管的方法以及剧烈塑性变形获取纳米管材模具。
背景技术
弯管在日常生活中极为常见，铁管、钢管以及各种合金弯管在我们的日常生活中被广泛应用，而铝合金弯管相对于其他金属弯管，具有比重低、易加工、成本低、耐久性高、适用范围广、装饰效果好、花色丰富等优点，是一种非常重要的军民两用金属材料。铝合金弯管的应用主要包括三个方面：一是作为受力构件；二是作为门、窗、管、盖、壳等结构材料；三是作为装饰、绝热等功能材料。此外，铝合金弯管在汽车方面具备良好的应用前景，近20年来，全球能源枯竭问题越来越严重，因而减轻汽车自重、降低油量损耗成为了汽车生产企业提升企业竞争力的有效途径，而铝合金质地较轻的优点满足这一发展需求。根据有关数据，汽车重量每减少50kg，每升燃油行驶的距离可增加2km；汽车重量每减轻1%，燃油消耗下降0.6%～1%。所以，在汽车领域，铝合金弯管有着较为广泛的应用，然而近些年铝合金的传统制备方法以及成型加工技术的研究开发向高强铝合金管发展，然而效果并不理想。
为了满足市场和社会发展的需求，铝合金高强化已经成为了研究热点。但是目前常用的方法就是改变合金成分，获得高性能材料着手，但是这种方法不利于后续加工，对加工器械提出了更高的要求。除此之外，就是通过工艺改进来获得高性能的铝合金管材，目前几种常用的铝合金管材处理工艺就是高精的冷挤以及配合热处理技术，但是效果并不理想。申请号为200410009661的发明提出了一种超高强度块体纳米铝合金的制备方法，没有从管材的制造方法进行阐述，而其他所公开的发明中有许多弯管机的制造方法，并没有将纳米铝合金材料与弯管技术相结合。
本发明采用通过连续剪切剧烈塑性变形技术和弯管技术制备纳米铝合金弯管，该弯管生产工艺具备生产成本低，制造周期短，工艺可行性高，易操作等优势，可大范围推广，满足汽车生产、家居装饰等多领域的需求。
发明内容
本发明的目的是：为改善常规铝合金弯管的强度不佳问题，运用一种高强度纳米铝合金弯管的制备新方法，作为一种高效的复合工艺上产高强铝合金弯管，通过把连续剪切剧烈塑性变形技术和弯管装置相结合低成本获得高强度纳米铝合金弯管。
本发明专利的技术方案是：本发明提出了一种通过连续剪切剧烈塑性变形技术和弯管技术制备纳米铝合金弯管的方法。此工艺主要包括以下2个步骤：
步骤一：制备纳米铝合金管材。铝合金管材从端口处放置进入连续剪切模具，通过卫星辊轮与中心驱动主轧辊的摩擦驱动头，驱动管坯前进，发生连续剪切剧烈塑性变形，管材坯料晶界破碎，达到细化晶粒的效果，实现细晶强化，可获得纳米管材坯料。
步骤二：纳米铝合金弯管成形阶段。将上述刚刚是变形后的纳米化的铝合金管材直接导入弯管成形装置，通过弯管模的旋转与上下夹紧模的弧度挤压，完成直管弯曲过程，获取弯管。
本发明的有益效果是：采用此种方案，通过连续剪切变形剧烈塑性变形可使铝合金晶粒细化至纳米级，提高了材料的强度，通过和弯管技术结合，得到的弯管不仅力学性能好，强度高，寿命也得到了大幅度提高，而且该工艺节约成本，一次成型，节省时间，拓宽了铝合金弯管的应用范围。
附图说明：
下面是结合附图和实施例对本发明的具体实施方案进行详细地说明。
图1是连续剪切变形制备纳米弯管工艺示意图；
图2是纳米铝合金弯管过程成形示意图。
上述图1中的标记为：1.中心驱动主轧辊，2.行星轮，3.连续剪切变形模具，4.中间驱动轧辊，5.导向块，6.弯管装置，7.固定块，8.纳米管材坯料。
上述图2中的标记为：1.固定块，2.纳米管材坯料，3.伺服电机主轴，4.弯管装置主体，5.固定块。
本发明并不局限于上述的具体实施形式，凡本领域技术人员不经过创造性劳动所能得到的改进，均属于本发明的保护范围内。
具体实施方式
案例1、一种高强度铝合金纳米弯管的制备方法：
U形管的成形。将铝合金Al6061外径Ф20mm，内径Ф16mm的管坯从端口处放入进入导轨内，经过卫星轮2与中心驱动主轧辊轮1的运动，技术参数：中心驱动主轧辊轮1角速度50r/min，顺时针旋转,卫星轮2设置为5个，分隔角度为30°，逆时针旋转，角速度50r/min。在辊轮驱动下，管坯进入连续剪切变形模具，在拐角处发生剧烈塑性变形，产生剧烈塑性变形技术参数设置模具拐角为90°。在此处管坯晶粒细化可达纳米级，将所得到材料从连续剪切变形模具末端在中驱动装置4的作用下，管坯导出后进入弯管装置6；整个弯曲过程如图2所示，在管坯受到夹紧块的作用，保证了管坯和弯曲机构同时转动，在伺服电机主轴带动下，弯曲机主体部分开始转动，技术参数：速度10r/min,逆时针转动。管坯在夹紧块和导向块的共同作用下，按照设计要求，发生弯曲，最后成型为U型弯管。其中弯曲机构工作部分，工作腔弯曲弧度90°。材料通过弯管机后，得到的管材性能优良的高强度纳米合金弯管。
Claims (4)
1.一种高强度铝合金纳米弯管的制备方法，其特征是通过连续剪切剧烈塑性变形技术和弯管装置制备纳米铝合金弯管。
2.根据权利要求1所述的一种高强度铝合金纳米弯管的制备方法，其特征是将铝合金管材从端口处放置进入连续剪切模具，通过卫星辊轮与中心辊轮的摩擦驱动头，驱动管坯前进，发生连续剪切剧烈塑性变形，管材坯料晶界破碎，达到细化晶粒的效果，实现细晶强化，可获得纳米管材坯料。
3.根据权利要求1所述的一种高强度铝合金纳米弯管的制备方法，其特征是变形后的纳米化的铝合金管材直接导入弯管成形装置，通过弯管模的旋转与上下夹紧模的弧度挤压，完成直管弯曲过程，获取弯管。
4.根据权利要求1所述的一种高强度铝合金纳米弯管的制备方法，其特征是中心驱动主轧辊轮1角速度50r/min，顺时针旋转，卫星轮2设置为5个，分隔角度为30°，逆时针旋转，角速度50r/min。
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