CN101224542A - 一种铝合金水暖部件冷挤压成型技术及其水暖部件产品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水暖设备领域，是一种铝合金水暖部件冷挤压成型技术及其水暖部件产品，解决了现有以铸铁为原料的产品粗糙，机械性能差，屈服强度低，脆性较大，施工安装时易击碎，在严寒时易开裂，不易抵御严寒，而以铜材为原料的产品价格昂贵，机械性能也不很高，也不易抵御严寒，及铝合金材料冷挤压技术不能很好成型的问题，详细方法等见说明书；本发明方法生产的产品不仅机械性能优良，硬度和抗拉强度高，屈服强度无可比拟，比重相对较小，单件重量减少，而且外表美观、不生锈、不开裂，能抵御严寒，使用寿命长；铝合金冷挤压成型成品率高，产品成本低。
Description
技术领域
本发明涉及水暖部件领域，是一种铝合金水暖部件冷挤压成型技术及其冷挤压成型水暖部件产品。
背景技术
我国目前的情况是：部分水暖部件如水表罩子以铸铁为原料制作，但铸铁易生锈，其机械性能测试要求为：维氏硬度98以上，承受水压44Kg以上，抗拉强度100Mpa(1000Kg)以上，屈服强度100Mpa(1000Kg)以上，抗拉强度和屈服强度均较低，在安装、使用过程中易开裂，不能抵御严寒，使用寿命较短，外表也不美观，远未满足广大客户的使用要求。部分水暖部件如水暖管道活动接头常以铜材为原料进行制造，我国因铜资源匱乏，并因其用途广泛，铜材料市场供应一直相当紧张，价格昂贵，为一般客户所不能接受；其机械性能也不很理想，国家推荐的黄铜接头ZCuZn40Pb2抗拉强度为：280Mpa，屈服强度为：120Mpa，以及ZCuZn33Pb2抗拉强度为：200Mpa，屈服强度为：110Mpa，有一定的硬度和抗拉强度，而屈服强度均较低，脆性较大，施工安装时易击碎，在严寒时易开裂，不易抵御严寒。
现有生产水暖部件，无论以铸铁为原料，或以铜材为原料进行制造均是以压铸法生产的，但因压铸法生产过程中，水暖部件易产生气孔、砂眼、缩孔、缩松等先天缺陷，使金属组织疏松，产品机械性能不能满足使用要求；并因在压铸过程中，受金属流动性要求的限制，难以减薄型腔的壁厚，造成工件重量大，产品成品率低，材料耗费大，使产品销售价格居高不下。
发明内容
本发明的一个目的是为解决上述现有的压铸法生产过程中，水暖部件易产生气孔、砂眼、缩孔、缩松等先天缺陷，使金属组织疏松，产品机械性能不能满足使用要求；并因在压铸过程中，受金属流动性要求的限制，难以减薄型腔的壁厚，造成工件重量大，产品成品率低，材料耗费大，使产品销售价格居高不下，冷挤压技术不能很好的成型的问题，提供一种冷挤压成型技术，使冷挤压能很好的成型。
本发明的另一个目的是，为解决其产品粗糙，机械性能较差，屈服强度均较低，脆性较大，施工安装时易击碎，在严寒时易开裂，不易抵御严寒，提供一种铝合金材料冷挤压成型水暖部件，达到机械性能高，施工安装时不易击碎，在严寒时不开裂，能抵御严寒，价格合理。
为实现上述目的，本发明的一个技术方案提供了一种铝合金材料水暖部件冷挤压成型技术，为如下步骤：
1.产品型材设计、型材热压成型；
2.按工件取料清洗、退火处理；
3.工件润滑、冷挤压成型；
4.淬火处理、时效处理；
5.车削成品、回火处理及表面处理。
更进一步介绍铝合金材料水暖部件冷挤压成型技术，为如下步骤：
1，取重量为成型后产品净重的1.2-1.3倍，在500-520℃热挤压成型；
2，按现有技术进行清洗、退火处理；
3，加入润滑剂搅拌后，在常温环境，63T以上的压力下，挤压成型；
4，升温至520-520℃加热3-5小时后骤冷淬火，或按现有技术淬火；升温至165-175℃，保温6-8小时，进行时效处理；
5，车削成成品后，升温至150-160℃，保持4-6小时，然后对表面进行抛光等常规处理。
更进一步地说：
铝合金材料水暖部件型材设计，其形状与最终冷挤压成型后的形状相类似，而重量略重，为产品零件净重的1.2-1.3倍，产品成品率＞80％。
型材成型是由铝合金材料，经500-520℃热挤压而成，所成型材长2-5米。
工件在冷挤压成型时，润滑采用硬脂酸锌或18醇为润滑剂，并进行滚动搅拌，使润滑剂均匀涂布在工件表面即可。
工件冷挤压成型时，应用63-250T的冲压机床(其中常用有63、100、160、200、250T)，采用一次成型工艺，模具设计为上、下吻合模，上模用3Cr2W8，硬度为HRC38-42，下模用Cr12，硬度为HRC58-60，成型时间，从进入模具到成型为4-8秒钟。
所述冷挤压铝合金水暖部件，其各组分化学成份质量百分含量如下：Si：0.20-1.20％，Fe：0.35-0.70％，Cu：0.10-2.6％，Mn：0.10-0.80％，Mg：0.40-1.20％，Cr：0-0.35％，Zn：0.10-0.30％，Ti：0.10-0.15％，Ni：0-0.10％，Fe：0-0.70％，杂质：0.05-0.15％，AL：余量；如，牌号为2A50、4A11、6061、6063、6063A、4032、6A02、2014等的产品
冷挤压铝合金水暖部件是由6061型铝合金材料制作的，其各组分化学成份质量百分含量如下：Si：0.40-0.80％，Fe：0.70％，Cu：0.15-0.40％，Mn：0.15％，Mg：0.80-1.20％，Cr：0.04-0.35％，Zn：0.25％，Ti：0.15％，杂质：0.15％，AL：余量。
冷挤压铝合金水暖部件是由6063型铝合金材料制作的，其各组分化学成份质量百分含量如下：Si：0.20-0.60％，Fe：0.35％，Cu：0.10％，Mn：0.10％，Mg：0.45-0.90％，Cr：010％，Zn：0.10％，Ti：0.10％，杂质：0.15％，AL：余量。
本发明的另一个技术方案是一种铝合金材料冷挤压成型水暖部件。水暖部件是一种冷挤压铝合金水表罩子，罩子主体呈环形，罩子主体前端是环形罩盖，罩子下、左、上、右各有一带有小孔的耳把，下部的耳把较大，左、上、右部的耳把较小，罩子主体内面后侧有内螺纹，罩子主体、环形罩盖、耳把及内螺纹为整体结构，它是由锻造铝合金材料经冷挤压成型制作的，其产品达到高的机械性能：维氏硬度V100-140，承受水压70-110Kg以上，抵抗拉力300-340Mpa，屈服强度250-290Mpa。
水暖部件是一种冷挤压铝合金水暖管道活动接头，它由螺母、内丝、外丝组成，螺母内孔有内螺纹，内丝、外丝底圆外部都有一段外螺纹，可分别与螺母内孔的内螺纹相配合，组成活动接头；内丝内孔有内螺纹，可与其它管道进行螺纹连接，外丝外边上部有一段外螺纹，可与其它管道进行螺纹连接，它是由锻造铝合金材料经冷挤压成型制作的；其产品达到高的机械性能：维氏硬度V100-140，承受水压70-110Kg以上，抵抗拉力300-340Mpa，屈服强度250-290Mpa。
水暖部件是一种水表接管及接帽，及一种水暖管道活动接头内、外丝嵌件；上述产品达到高的机械性能：维氏硬度V100-140，承受水压70-110Kg以上，抵抗拉力300-340Mpa，屈服强度250-290Mpa。
显然，冷挤压铝合金水暖部件所特具的机械性能，尤其是屈服强度比铸铁材料、铜材料制造的水暖部件要高得多了。
水暖管道活动接头根据其内丝内径的大小，分为20型、25型、32型、40型、50型、63型，其内丝的内孔直径分别为20mm、25mm、32mm、40mm、50mm、63mm。
本发明的有益效果是：水暖部件在冷挤压前进行了退火处理，使其硬度下降，为冷挤压成型时所需塑性创造了条件；金相组织也变得较为均匀，综合机械性能有了改善。再经过淬火、时效处理后，冷挤压时产生的内应力得以消除，纵合机械性能得到更进一步增强。冷挤压铝合金水暖部件产品不仅机械性能优良，硬度和抗拉强度高，屈服强度无可比拟，比重相对较小，单件重量减少，而且外表美观、不生锈、不开裂，能抵御严寒，使用寿命长；本发明的铝合金水暖部件冷挤压成型成品率高，使单件产品成本下降，销售价格合理，为用户所能接受。
附图说明
图1是：铝合金水暖部件冷挤压成型技术步骤图；
图2是：铝合金水暖部件退火热处理曲线图；
图3是：铝合金水暖部件淬火热处理曲线图；
图4是：铝合金水暖部件时效热处理曲线图；
图5是：铝合金水暖部件回火热处理曲线图。
图6(A)是：铝合金水表罩子型材结构主视图；
图6(B)是：铝合金水表罩子型材结构俯视图；
图7(A)是：铝合金水表罩子产品结构主视图；
图7(B)是：铝合金水表罩子产品结构俯视图；
图8(A)是：活动接头螺母的型材结构主视图；
图8(B)是：活动接头螺母的型材结构俯视图；
图9(A)是：活动接头螺母产品结构主视图；
图9(B)是：活动接头螺母产品结构俯视图；
图10(A)是：活动接头内丝型材结构主视图；
图10(B)是：活动接头内丝型材结构俯视图；
图11(A)是：活动接头内丝产品结构主视图；
图11(B)是：活动接头内丝产品结构俯视图；
图12(A)是：活动接头外丝型材结构主视图；
图12(B)是：活动接头外丝型材结构俯视图；
图13(A)是：活动接头外丝产品结构主视图；
图13(B)是：活动接头外丝产品结构俯视图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1
采用型号为6061(LD30)锻造铝合金制作常用15-25型水管用水表罩子(外圆直径85mm)：按图1铝合金水暖部件冷挤压成型技术步骤，首先，参照实际零件图(如附图7所示)设计出型材图(如附图6所示)；采用型号为6061(LD30)锻造铝合金，经500-520℃热挤压成为长3.5米的水表罩子型材；再按工件尺寸(如附图7所示)取料，使型材重量为产品零件净重的1.3倍，并按常规技术清洗；按图2进行退火处理：加热到390℃，保温2小时，随炉冷却，至200℃以下，出炉空冷；采用硬脂酸锌为润滑剂，同时进行滚动搅拌；再进行冷挤压成型：采用100T冲床进行冷挤压，采用一次成型工艺，模具采用上、下吻合模，上模用3Cr2W8材料，硬度HRC40，下模用Cr12，硬度HRC58，成型时间，从进入模具到成型为5秒钟；工件在冷挤压成型后，须经过淬火和时效处理，消除冷挤压所产生的内应力，并达到高的强度，如图3所示，加热到525℃(稍高于固溶点)，保温4小时，淬水，水温15℃(5-80℃均可)，此时，由于经水淬快速冷却，金属间相Ae2Cu等尙饱和在固溶体内；工件经淬火后，应及时进行时效处理，如图4所示，是在170℃保温7小时，此时，金属间相Ae2Cu等在铝基晶格间析出，呈细小均匀分布状，从而，增加了产品的强度和综合机械性能；接着，车削内镙纹，并如图5所示加热至155℃，保温5小时的低温回火处理，以消除机加工内应力；最后，进行表面处理，经抛丸处理，阳极电化处理，同时着色。产品成品率为82％，产品合格率为96％，可见，材料利用率相当高；产品达到高的机械性能：维氏硬度135，承受水压85Kg以上，抵抗拉力310Mpa(3100Kg)，屈服强度276Mpa(2760Kg)。用手直接砸在硬石板上，能反弹至7米以上的高度，也绝不开裂，其机械性能明显大大优于铸铁和黄铜工件。产品化学性能稳定，不产生锈水现象，可防严寒，不开裂，可直接用于供水，使用寿命达50年以上。
实施例2
采用6061型锻造铝合金制作常用32型水暖管道活动接头：按图1铝合金水暖部件冷挤压成型技术步骤，首先，参照实际零件图(如图9、11、13所示)，设计出型材图(如图8、10、12所示)；采用6061型锻造铝合金，经500-520℃热挤压制作出水暖管道活动接头螺母、内丝、外丝型材，型材长3.5米；再按工件尺寸取料，使型材重量为产品零件净重的1.3倍，并按常规技术清洗；按图2进行退火处理：加热到390℃，保温2小时，随炉冷却，至200℃以下，出炉空冷；采用硬脂酸锌为润滑剂，同时进行滚动搅拌；再进行冷挤压成型：采用160T冲床进行冷挤，采用一次成型工艺，模具采用上、下吻合模，上模用3Cr2W8材料，硬度HRC40，下模用Cr12，硬度HRC58，成型时间，从进入模具到成型为4秒钟；工件在冷挤压成型后，须经过淬火和时效处理，消除冷挤压所产生的内应力，并达到高的强度，如图3所示，加热到525℃(稍高于固溶点)，保温4小时，淬水，水温15℃(5-80℃均可)，此时，由于经水淬快速冷却，金属间相Ae2Cu等尙饱和在固溶体内；工件经淬火后，应及时进行时效处理，如图4所示，是在170℃保温7小时，此时，金属间相Ae2Cu等在铝基晶格间析出，呈细小均匀分布状，从而，增加了产品的强度和综合机械性能；接着，车削内、外镙纹，并进行155℃低温回火处理(如图5所示)，以消除机加工内应力。成品率为82％，产品合格率为96％，可见，材料利用率相当高；产品达到高的机械性能：维氏硬度135，承受水压85Kg以上，抵抗拉力310Mpa(3100Kg)，屈服强度276Mpa(2760Kg)。把产品用手直接砸在硬石板上，能反弹至7米以上的高度，也绝不开裂，其机械性能明显大大优于铸铁和黄铜工件。工件最后进行表面处理，经抛丸处理，阳极电化处理，同时着色。产品化学性能稳定，不产生锈水现象，可直接用于供水，使用寿命达50年以上。螺母1与内丝2可以通过螺母1的内螺纹4和内丝2的外螺纹5进行螺纹连接；螺母1与外丝3可以通过螺母1的内螺文4和外丝3的外螺纹8进行螺纹连接。
实施例3-7
按图1铝合金水暖部件冷挤压成型技术步骤：
1，取重量为成型后产品的1.25-1.3倍的原料，在500-520℃挤压成型；
2，进行清洗、退火处理；
3，加入润滑剂搅拌后，在常温环境，160T以上的压力下，挤压成型；
4，升温至520-530℃加热3-5小时后骤冷淬火，优选加热温度525℃，优选加热时间4小时；或按现有技术淬火；升温至165-175℃，保温6-8小时，进行时效处理；
5，车削成成品后，升温至150-160℃，保持4-6小时，进行回火处理，然后对表面进行抛光等常规处理。
其中具体涉及到的技术参数如下表所示：
| 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | |
| 热挤压温度(℃) | 500 | 520 | 505 | 510 | 515 |
| 淬火加热时间(h) | 3 | 5 | 3.5 | 4 | 4.5 |
| 淬火加热温度(℃) | 520 | 525 | 530 | 523 | 528 |
| 时效处理时间(h) | 6 | 7.5 | 7 | 6.5 | 8 |
| 时效处理(℃) | 175 | 170 | 173 | 168 | 165 |
| 回火时间(h) | 4 | 6 | 5.5 | 4.5 | 5 |
| 回火温度(℃) | 152 | 150 | 160 | 157 | 155 |
实施例8-12
按照实施例1所述的冷挤压铝合金材料水暖部件成型技术制备的产品所应用的铝合金原料的成分如下：
| 实施例9 | 实施例10 | 实施例11 | 实施例12 | 实施例13 | |
| Si | 0.90 | 0.40 | 1.20 | 0.20 | 0.60 |
| Fe | 0.35 | 0.70 | 0.50 | 0.40 | 0.60 |
| Cu | 0.10 | 1.50 | 1.00 | 2.60 | 2.00 |
| Mn | 0.10 | 0.30 | 0.80 | 0.45 | 0.65 |
| Mg | 0.40 | 1.20 | 0.80 | 1.00 | 0.60 |
| Cr | 0.06 | 0 | 0.35 | 0.30 | 0.20 |
| Zn | 0.10 | 0.30 | 0.20 | 0.25 | 0.15 |
| Ti | 0.10 | 0.15 | 0.12 | 0.11 | 0.13 |
| 杂质 | 0.15 | 0.05 | 0.10 | 0.08 | 0.12 |
| AL | 97.74 | 95.40 | 94.93 | 94.61 | 94.95 |
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的三种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在内。
Claims (10)
1.一种铝合金水暖部件冷挤压成型技术，其特征在于，该技术包括如下步骤：
1)产品型材设计、型材热压成型；
2)按工件取料清洗、退火处理；
3)工件润滑、冷挤压成型；
4)淬火处理、时效处理；
5)车削成品、回火处理及表面处理。
2.根据权利要求1所述一种铝合金水暖部件冷挤压成型技术，其特征在于，该技术包括如下步骤：
1)取重量为成型后产品净重的1.2-1.3倍的原料，在500-520℃热挤压成型材；
2)按工件取料，按现有技术进行清洗、退火处理；
3)加入润滑剂搅拌后，在常温环境，63T以上的压力下，挤压成型；
4)升温至520-530℃加热3-5小时后骤冷淬火，升温至165-175℃，保温6-8小时，进行时效处理；
5)车削成成品后，升温至150-160℃，保持4-6小时，进行回火处理，然后对产品表面进行抛光等常规处理。
3.根据权利要求1所述一种铝合金水暖部件冷挤压成型技术，其特征在于：所述原料为铝合金材料，经500-520℃热挤压而成，所成型材长2-5米，其形状与最终冷挤压成型后的形状相类似，而重量略重，为产品零件净重的1.2-1.3倍；工件在冷挤压成型时，所述润滑剂为硬脂酸锌或18醇，在63-250T的压力下利用模具冲压成型，成型时间，从进入模具到成型为4-8秒钟。
4.根据权利要求3所述一种铝合金水暖部件冷挤压成型技术，其特征在于：所述模具为上、下吻合模，上模用3Cr2W8，硬度为HRC38-42，下模用Cr12，硬度为HRC 58-60。
5.根据权利要求1所述铝合金水暖部件冷挤压成型技术所用原料，其特征在于：为铝合金材料，其各组份化学成份质量百分含量如下：Si：0.20-1.20％，Fe：0.35-0.70％，Cu：0.10-2.6％，Mn：0.10-0.80％，Mg：0.40-1.20％，Cr：0-0.35％，Zn：0.10-0.30％，Ti：0.10-0.15％，Ni：0-0.10％，Fe：0-0.70％，杂质：0.05-0.15％，AL：余量。
6.根据权利要求5所述一种铝合金水暖部件冷挤压成型技术所用原料，其特征在于：其各组份化学成份质量百分含量如下：Si：0.40-0.80％，Fe：0.70％，Cu：0.15-0.40％，Mn：0.15％，Mg：0.80-1.20％，Cr：0.04-0.35％，Zn：0.25％，Ti：0.15％，杂质：0.15％，AL：余量。
7.根据权利要求5所述一种铝合金材料冷挤压成型技术所用原料，其特征在于：其各组份化学成份质量百分含量如下：Si：0.20-0.60％，Fe：0.35％，Cu：0.10％，Mn：0.10％，Mg：0.45-0.90％，Cr：0.10％，Zn：0.10％，Ti：0.10％，杂质：0.15％，AL：余量。
8.根据权利要求1所述的方法制备的铝合金材料冷挤压成型水暖部件，其特征在于，水暖部件是一种冷挤压铝合金水表罩子，罩子主体呈环形，罩子主体前端是环形罩盖，罩子下、左、上、右各有一带有小孔的耳把，下部的耳把较大，左、上、右部的耳把较小，罩子主体内面后侧有内螺纹，罩子主体、环形罩盖、耳把及内螺纹为整体结构，它是由铝合金材料经冷挤压成型制作的，此产品达到高的机械性能：维氏硬度V100-140，承受水压70-110Kg以上，抵抗拉力300-340Mpa，屈服强度250-290Mpa。
9.根据权利要求1所述的方法制备的铝合金材料冷挤压成型水暖部件，其特征在于，水暖部件是一种冷挤压铝合金水暖管道活动接头，它由螺母、内丝、外丝组成，螺母内孔有内螺纹，内丝、外丝底圆外部都有一段外螺纹，可分别与螺母内孔的内螺纹相配合，组成活动接头；内丝内孔有内螺纹，可与其它管道进行螺纹连接，外丝外边上部有一段外螺纹，可与其它管道进行螺纹连接，它是由铝合金材料经冷挤压成型制作的；此产品达到高的机械性能：维氏硬度V100-140，承受水压70-110Kg以上，抵抗拉力300-340Mpa，屈服强度250-290Mpa。
10.根据权利要求1所述的方法制备的铝合金材料冷挤压成型水暖部件，其特征在于，水暖部件是一种水表接管及接帽，及一种水暖管道活动接头内、外丝嵌件；上述产品达到高的机械性能：维氏硬度V100-140，承受水压70-110Kg以上，抵抗拉力300-340Mpa，屈服强度250-290Mpa。
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