CN101608291B - 一种铝合金的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铝合金的热处理方法，先将铝合金卷材放置在热处理炉内；所述铝合金卷材包括卷材内圈、卷材外圈以及两个相对的、连接所述卷材内圈和卷材外圈的第一端面和第二端面，在第一端面上设置有第一测温装置，在第二端面上设置有第二测温装置；按照热处理炉的第一目标温度升温所述热处理炉，当所述两个测温装置测到的高温达到第一预定温度时，按照热处理炉的第二目标温度升温所述热处理炉；当所述两个测温装置测到的温度中低温达到第二预定温度时，按照所述第二预定温度将铝合金卷材在所述热处理炉内进行时效处理，所述第一目标温度高于第二目标温度，所述第一预定温度低于第二预定温度。按照本发明，可以对铝合金卷材进行均匀的时效处理。
Description
技术领域
本发明涉及金属热处理方法，具体涉及一种铝合金的热处理方法。
背景技术
铝合金板材在制备过程中，需要进行时效处理，以提高其力学性能。在现有技术中，制备6000系和7000系铝合金时，通常采用片式方法进行人工时效，请参见图1，为现有技术中对铝合金板进行片式时效处理的示意图。
如图1所示，时效处理时，将多张铝合金板材101放置在热处理炉21内，为了保证每张铝合金板加热均匀，需要在每张板之间留有空隙，这样热处理炉内的热空气才能在板之间流通循环，以使铝合金板达到充分受热的目的，时效处理后的铝合金板的力学性能才能均匀。
在现有技术中，通常在铝合金板之间设置多个垫片102，从而达到在铝合金板预留热空气流通空隙的目的，时效处理完成后，需要将垫片回收以循环利用。由于加垫片和回收垫片的过程都只能通过人工方式进行，因此在操作过程中很容易损伤铝合金的表面，产生擦划伤等缺陷。由于每张铝合金板之间都设置有垫片，为了防止局部应力集中造成铝板表面破坏性损伤，采用片式人工时效时，需要控制由多张叠加的铝合金板组成的料垛的高度，这样就降低了热处理炉的装料量。此外，铝合金板片式时效方式，要涉及到垛片、定尺、包装等精整工序，从而造成生产周期长，生产效率低下的问题。
本发明人经过研究发现，如果采用卷式人工时效方法，即将铝合金卷材直接放置在热处理炉内进行时效处理，则可以取消垫片，从而避免了因损伤铝板表面形成的质量缺陷。而且，直接将铝合金卷材放置到热处理炉内时，装炉方式不受限制，与片式时效相比，还可以提高装炉量。此外，时效处理后的铝合金卷材，不仅可成卷供货，还可进行下线的剪切包装供货，有效减少生产周期，从而达到提高生产效率的目的。
发明内容
本发明解决的技术问题在于，提供一种铝合金的热处理方法，通过该方法，对铝合金卷材进行均匀的时效处理，以防止因片式时效处理产生损伤铝合金表面的问题。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种铝合金卷材的热处理方法，包括：
将铝合金卷材放置在热处理炉内；
所述铝合金卷材包括卷材内圈、卷材外圈及两个相对的、连接所述卷材内圈和卷材外圈的第一端面和第二端面，在第一端面上设置有第一测温装置，在第二端面上设置有第二测温装置；
按照所述热处理炉的第一目标温度升温所述热处理炉，当所述两个测温装置测到的温度中高温达到第一预定温度时，按照热处理炉的第二目标温度升温所述热处理炉；当所述两个测温装置测到的温度中低温达到第二预定温度时，按照所述第二预定温度将铝合金卷材在所述热处理炉内保温进行时效处理，所述第一目标温度高于第二目标温度，所述第一预定温度低于第二预定温度。
优选的，在所述第一端面上加工有第一测温孔，所述第一测温装置的测温点设置在所述第一测温孔内。
优选的，所述第一测温孔的位置与所述内圈卷材之间的距离为50mm～150mm。
优选的，在所述第二端面上加工有第二测温孔，所述第二测温装置的测温点设置在所述第二测温孔内。
优选的，所述第二测温孔的位置与所述内圈卷材之间的距离为50mm～150mm。
优选的，所述第二预定温度为150℃～200℃。
优选的，所述第一预定温度比第二预定温度低10℃～30℃。
优选的，所述时效处理的保温时间为10小时或更长时间。
优选的，所述时效处理的保温时间为14小时～20小时。
本发明提供了一种铝合金的热处理方法。按照本发明，将铝合金卷材放置在热处理炉内升温进行时效处理时，热源从热处理炉传递给铝合金将其加热，所述的热源通常采用热风。为了将铝合金加热到时效温度，热处理炉的目标温度，也就是热源的温度，通常要高于铝合金的时效温度才能将铝合金加热。然而，当铝合金加热到时效温度后，由于热源还会继续对铝合金加热，因此容易造成铝合金过热，从而影响时效处理效果。此外，对于铝合金卷材，还要考虑均匀加热的温度，即卷材内圈和卷材外圈需要均匀的达到时效温度，才能保证铝合金卷材性能的均匀性。
本发明在铝合金的两个端面各设有一个测温点，用来监测铝合金的温度。加热时，先按照第一目标温度升温热处理炉，当两个测温点的高温达到第一预定温度时，此时需要按照比第一目标温度低的第二目标温度加热，这样才能避免铝合金过热。当两个测温点中的低温达到比第一预定温度高的第二预定温度时，按照第二预定温度对铝合金卷材保温进行时效处理。按照本发明提供的方法，即可以防止铝合金过热，还可以对使铝合金卷材均能在时效温度的范围内进行较均匀的时效处理。
附图说明
图1为现有技术中片式时效处理的示意图；
图2为本发明的热处理方法中的铝合金卷材示意图；
图3为本发明实施例中铝合金升温曲线图。
具体实施方式
本发明的一个铝合金热处理方法的实施方案，包括：
将铝合金卷材放置在热处理炉内；
所述铝合金卷材包括卷材内圈、卷材外圈及两个相对的、连接所述卷材内圈和卷材外圈的第一端面和第二端面，在第一端面上设置有第一测温装置，在第二端面上设置有第二测温装置；
按照所述热处理炉的第一目标温度升温热处理炉，当所述两个测温装置侧到的温度中高温达到第一预定温度时，按照热处理炉的第二目标温度升温所述热处理炉；当所述两个测温装置测到的温度中低温达到第二预定温度时，按照所述第二预定温度将铝合金卷材在热处理炉内保温进行时效处理，所述第一目标温度高于第二目标温度，所述第一预定温度低于第二预定温度。
请参见图2，为本发明提供的铝合金热处理方法中需要进行热处理的铝合金卷材的轴测图。如图2所示，所述铝合金卷材包括卷材内圈11a、卷材外圈11b及两个相对的、连接卷材内圈11a和卷材外圈11b的第一端面12和第二端面(未示出)。
在第一端面和第二端面上均设置有相同结构的测温装置，以第一端面12为例，具体说明测温装置。
在第一端面12上，与卷材内圈11a距离50mm～150mm的位置处，加工有第一测温孔12a，在第一测温孔12a内设置有用于检测铝合金卷材温度的第一热电偶(未示出)，所述第一热电偶与测温计13连接。对于第一热电偶本发明并无特别限制，可以为本领域技术人员熟知的K型、E型、S型、J型、N型、B型第一热电偶，将第一热电偶插入到测温孔12a后，用保温布，如石棉布等将测温孔密封，以防第一热电偶与铝合金卷材外的空气接触。测温计13用来计量第一热电偶所测的温度，并与热处理炉的控温装置连接。
在铝合金卷材的第二端面，在与第一端面上的第一测温孔相对应的位置处，同样设置有第二测温孔和插在测温孔内的第二热电偶，所述第二热电偶与测温计13连接，对于第二热电偶的类型，本发明无限制。
对于第一测温孔和第二测温孔的位置，优选与铝合金卷材的卷材内圈的距离为50mm～150mm，更优选为60mm～130mm，更优选为70mm～120mm，更优选为80mm～100mm。
对铝合金卷材进行时效处理时，将铝合金卷材放置在热处理炉内，对于热处理炉，本发明无特别限制，可以为本领域技术人员熟知的热处理炉，优选为真空热处理炉。对于热处理炉的加热方式，优选为热风加热。
将铝合金卷材放置在热处理炉后，先设定第一目标温度，将热处理升温，对于第一目标温度，只要高于时效温度即可，优选高于时效温度30℃～70℃，更优选高于40℃～60℃。按照第一目标温度升温后，当第一热电偶和第二热电偶测到的温度中高温达到第一预定温度时，重新设定第二目标温度，所述第一预定温度比时效温度低，优选的，所述第一预定温度低于时效温度10℃～30℃，更优选低于时效温度15℃～25℃。对于第二目标温度，比第一目标温度低，优选低于第一目标温度10℃～30℃，更优选低于第一目标温度15℃～25℃。
按照第二目标温度继续对热处理炉升温后，当第一热电偶和第二热电偶测到的温度中低温达到第二预定温度时，停止升温，按照所述第二预定温度将铝合金卷材在热处理炉内保温，进行时效处理。本文中，所述第二预定温度即为时效温度。对于时效温度，优选为150℃～200℃，更优选为160℃～190℃，更优选为160℃～180℃。时效处理时，对于保温时间，优选为10小时或更长时间，更优选为14小时或更长时间，更优选为16小时～20小时。时效处理后，将铝合金卷材从热处理炉内取出，对于冷却方式，优选在空气内自然冷却，但不限于此。
对于本文所述的铝合金，可以为本领域技术人员熟知的2000系列、6000系列、7000系列的铝合金，对本次发明并无特别限制。对于铝合金卷材的直径，优选为500mm～2000mm，更优选为700mm～1500mm。
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明提供末的制备方法进行描述。
实施例1
铝合金卷材为7055铝合金卷材，外径为1.5m、内径为0.5m，在铝合金卷材的两个端面个加工有一个测温孔，所述两个测温孔与铝合金卷材的内圈的距离均为60mm，然后在所述两个测温孔内分别插入第一K型热电偶和第二K型热电偶，并用石棉布封严两个测温孔，以防所述K型热电偶与热处理炉内的热空气接触；
将插有热电偶的铝合金卷材放置在热处理炉内；
第一目标温度为200℃，第二目标温度为180℃，第一预定温度为140℃，第二预定温度为160℃；
按照第一目标温度200℃升温热处理炉，热处理炉内的热风方向与铝合金卷材轴向相同，从第一K型热电偶向第二K型热电偶的方向流动，每隔两小时记录第一热电偶和第二热电偶的测温值，列于表1，根据表1所做的第一热电偶和第二热电偶的升温曲线如图3所示。
表1、两个热电偶温度测量结果
当第一热电偶测量的温度达到第一预定温度140℃后，按照第二目标温度180℃升温热处理炉，当第二热电偶测量的温度达到第二预定温度后170℃后，在170℃对铝合金板材进行保温，保温时间为14小时，之后从热处理炉内出炉，空冷。
对时效处理后的铝合金卷材取样检测，每隔50米切取一片试样，结果表明，卷材外圈常规力学性能和电导率，结果列于表2。
表2铝合金卷材时效处理后的性能
从表2的结果可以看出，按照本发明的方法，可以对铝合金卷材进行均匀的热处理，铝合金内圈卷材和外圈卷材力学性能差异小于3％。
以上对本发明提供的铝合金的热处理方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种铝合金的热处理方法，包括：
将铝合金卷材放置在热处理炉内；
所述铝合金卷材包括卷材内圈、卷材外圈及两个相对的、连接所述卷材内圈和卷材外圈的第一端面和第二端面，在第一端面上设置有第一测温装置，在第二端面上设置有第二测温装置；
按照所述热处理炉的第一目标温度升温热处理炉，当所述两个测温装置测到的温度中高温达到第一预定温度时，按照热处理炉的第二目标温度升温所述热处理炉；当所述两个测温装置测到的温度中低温达到第二预定温度时，按照所述第二预定温度将铝合金卷材在热处理炉内保温进行时效处理，所述第一目标温度比时效温度高30℃～70℃，所述第一预定温度比所述时效温度低10℃～30℃，所述第二预定温度为时效温度，所述时效温度为150℃～200℃，所述第二目标温度比所述第一目标温度低10℃～30℃。
2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，在所述第一端面上加工有第一测温孔，所述第一测温装置的测温点设置在所述第一测温孔内。
3.根据权利要求2所述的热处理方法，其特征在于，所述第一测温孔的位置与所述内圈卷材之间的距离为50mm～150mm。
4.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，在所述第二端面上加工有第二测温孔，所述第二测温装置的测温点设置在所述第二测温孔内。
5.根据权利要求4所述的热处理方法，其特征在于，所述第二测温孔的位置与所述内圈卷材之间的距离为50mm～150mm。
6.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述时效处理时的保温时间为10小时或更长时间。
7.根据权利要求6所述的热处理方法，其特征在于，所述时效处理时的保温时间为14小时～20小时。
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