CN102191412B

CN102191412B - 感光鼓铝合金管及其生产方法和设备

Info

Publication number: CN102191412B
Application number: CN 201110116979
Authority: CN
Inventors: 林卓毅; 刘俊生; 周智辉; 陈海红
Original assignee: Gaungxi Nannan Aluminum Processing Co Ltd
Current assignee: Gaungxi Nannan Aluminum Processing Co Ltd
Priority date: 2011-05-06
Filing date: 2011-05-06
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2031-05-06
Also published as: CN102191412A

Abstract

本发明公开了一种感光鼓铝合金管及其生产方法和设备，感光鼓铝合金管的化学成分由以下重量百分数元素组成：锰(Mn)：1.1～1.3；铜(Cu)：0.06～0.10；硅(Si)：≤0.06；0.15＜铁(Fe)≤0.20；0.01＜杂质元素≤0.03；余量为铝(Al)。其生产方法经选择锭坯、熔炼、精炼、在线细化、在线除气、一次过滤、二次过滤、铸造、均匀化退火、铸锭感应加热、铸锭在线热剥皮、等速等温挤压和拉伸精整而成；所述拉伸精整工序采用了限位拉伸、相似拉伸的工艺。本发明生产的感光鼓铝合金管具有杂质含量低，管材尺寸精度高等优点。

Description

感光鼓铝合金管及其生产方法和设备

技术领域

本发明涉及一种铝合金管，特别是用于传真、复印、电子照相设备的感光鼓铝合金管及其生产方法和设备。

背景技术

随着铝合金的冶金工艺和精密加工技术水平的不断提高，铝合金管在电子、通讯工程领域中的应用普及日益加快。感光鼓铝合金管是传真、复印、电子照相设备的关键零部件。传统工艺生产的铝合金管，通常存在着杂质含量高、尺寸精度低等问题，不仅直接影响到图像信息传真与复印的效果，而且影响到整台电子通讯设备的工作寿命。因此不仅要求感光鼓铝合金管的尺寸精度高，而且要求其材质中非金属夹杂物、金属间化合物、氢含量等缺陷控制在一个很低的范围，否则，将严重干扰感光鼓的成像。

2007年1月24日中山市金胜铝业有限公司公开专利(CN1900336)：高纯、高精感光鼓基材用铝合金管材及制造方法。文献提及一种感光鼓基材用铝合金管材及制造方法，属特种有色金属管材制造业。它的铝合金管材由以下重量份数的元素组成：硅(Si)0.20～0.23；镁(Mg)0.45～0.50；铁(Fe)0.01～0.15；杂质元素(S.P)0.00～0.01；铝(Al)99.34～99.11。它经熔炼、精炼、在线细化、在线除气、一次过滤、二次过滤、铸造、均匀化退火、铸锭加热、铸锭在线热剥皮、热等温挤压开坯、淬火、精整、拉拔、后续精整等步骤而制成。用上述原料和生产方法制成的铝合金管材最终产品显微组织中5μm以上杂质去除率大于98％。该制造方法主要通过Ar和精炼剂炉内二次精炼、Ar炉外除氢、HC30的管式过滤器(PTF)过滤，同水平热顶铸造、间歇式均匀化处理来完成，材料成型主要采用热剥皮和热等温挤压技术，使制品出口温度控制在530±5℃，适用于高纯、高精感光鼓基材及其它类似材料的制造。

中山市金胜铝业有限公司公开的专利(CN1900336)主要从化学成分、熔炼、精炼等工艺进行感光鼓基材用铝合金管材的制造。但是这些铝合金感光鼓的尺寸精度以及杂质含量较高。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种高尺寸精度、杂质含量低的感光鼓铝合金管及其生产方法和设备。

为实现上述目的，本发明在化学成分上和生产工艺都进行了改进，具体过程如下：

本发明的感光鼓铝合金管，其化学成分由以下重量百分数元素组成：锰(Mn)：1.1～1.3；铜(Cu)：0.06～0.10；硅(Si)：≤0.06；0.15＜铁(Fe)≤0.20；0.01＜杂质元素≤0.03；余量为铝(Al)。

以上所述的感光鼓铝合金管的生产方法，包括选择锭坯、熔炼、精炼、在线细化、在线除气、一次过滤、二次过滤、铸造、均匀化退火、铸锭感应加热、铸锭在线热剥皮、等速等温挤压和拉伸精整、矫直、镀膜和检验的工序，其特征在于：所述拉伸精整工序采用了限位拉伸、相似拉伸的工艺。

所述的采用限位拉伸的工艺采用的设备包括固定架、固定夹头、铝合金管、活动夹头、限位开关拉伸油缸和拉伸床，拉伸油缸作为拉伸床的一部分，直接与拉伸床连接；拉伸油缸与活动夹头连接，固定夹头与安装在拉伸床上的固定架连接，铝合金管的两端分别被固定夹头和活动夹头夹紧，且铝管中心线与拉伸床中心线重合，拉伸床安装有限位开关，限制活动夹头的行程。

操作时根据首批感光鼓铝合金管试拉伸时的采用的拉伸速度、矫直变形量与拉伸系数工艺参数以及铝合金管尺寸精度，确定活动夹头的移动位置，调整限位开关与活动夹头之间的距离，最终确定感光鼓铝合金管拉伸时限位开关在拉伸床的最佳位置。

为了确保拉伸时感光鼓铝合金管保持其圆度与精度而不被拉伸夹头夹扁，拉伸时铝合金管采用了相似拉伸方法。所述的采用相似拉伸工艺是将感光鼓铝合金管中间加入固定芯，夹紧后进行拉伸。

所述的采用相似拉伸方法的工具包括拉伸夹头和固定芯，固定芯是圆木芯子，将圆木芯子打进感光鼓铝合金管内，铝管被拉伸夹头夹紧。拉伸操作前先将长度200mm左右、直径小于感光鼓铝合金管内径0.05-0.1mm的圆木芯子轻轻打进感光鼓铝合金管内，然后，将装有圆木芯子的铝合金管放进拉伸夹头进行限位拉伸矫直，确保感光鼓铝合金管在拉伸矫直过程中保持其直线度与圆度。

在感光鼓铝合金管挤压前须校核挤压筒、挤压杆、模具的同轴度，同轴度要求在1.0mm以内。

所述拉伸精整工序应该保证锭坯锭坯偏心度小于0.5mm；锭坯内外表面光洁度达到Ra12.5um以上；锭坯端面垂直度不大于2mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、为了控制3003感光鼓铝合金管化学成分，选用品位高、配比较大的新金属材料。其化学成分由以下重量百分数元素组成：锰(Mn)：1.1～1.3；铜(Cu)：0.06～0.10；硅(Si)：≤0.06；铁(Fe)：≤0.20；其它(单个)：≤0.03；铝(Al)余量。

上述感光鼓铝合金管的生产方法是经熔炼、精炼、在线细化、在线除气、一次过滤、二次过滤、铸造、均匀化退火、铸锭感应加热、铸锭在线热剥皮、等速等温挤压、拉伸和精整等工序而制成。

2、为了防止挤压时金属流动不均匀，制品产生壁厚不均、弯曲、扭拧等缺陷，挤压前必须认真校核挤压筒、挤压杆、模具的同轴度，同轴度要求在1.0mm以内。

3、为了提高铝合金管尺寸精度，确保产品的直线度与圆度，拉伸精整工序采用了限位拉伸、相似拉伸的工艺方法，这种限位拉伸的设备，结构新颖、简单，设备重量轻，成本低，刚性好，精度高。

4、使用严格的“四点平均法”质量检验方法，对半成品、最终成品的外径、内径进行检验，确保制造出厂的产品尺寸满足规定的质量要求。

5、感光鼓铝合金管杂质含量低，提高了3003感光鼓铝合金管的尺寸精度，确保产品的圆度与直线度，成品率提高20％，产品质量高、成本低。

附图说明

为便于进一步理解本发明，现结合附图做进一步的说明：

图1是本发明采用限位拉伸工艺的操作结构示意图；

图2是本发明采用相似拉伸工艺的截面结构示意图；

图3是本发明采用相似拉伸工艺的剖面结构示意图。

具体实施方式

为便于进一步理解本发明，特结合具体实施例做进一步的说明，但是不应当将本实施例看作是对本发明的任何限制。

本发明感光鼓铝合金管生产工艺路线是：

选择锭坯、熔炼、精炼、在线细化、在线除气、一次过滤、二次过滤、铸造、均匀化退火、铸锭感应加热、铸锭在线热剥皮、等速等温挤压、拉伸、精整、矫直→锯切→检验→精车(旋压)→检验→镀膜(光导材料)→检验包装等工序而制成。

以上所述拉伸精整的工序采用了限位拉伸、相似拉伸的工艺方法。

所述的采用限位拉伸的设备与工具包括固定架1、固定夹头2、铝合金管3、活动夹头4、限位开关5拉伸油缸6和拉伸床7。拉伸油缸6作为拉伸床7的一部分，直接与拉伸床7连接；拉伸油缸6与活动夹头4连接，固定夹头2与安装在拉伸床7上的固定架1连接，铝合金管3的两端分别被固定夹头2和活动夹头4夹紧，且铝管中心线与拉伸床7中心线重合，限位开关5与拉伸床7连接并对活动夹头4的行程起到限制作用。

操作时根据首批感光鼓铝合金管试拉伸时的采用的拉伸速度、矫直变形量与拉伸系数工艺参数以及铝合金管尺寸精度，确定活动夹头4的移动位置，调整限位开关5与活动夹头4之间的距离，最终确定感光鼓铝合金管拉伸时限位开关5在拉伸床7的最佳位置。

为了确保拉伸时感光鼓铝合金管保持其圆度与精度而不被拉伸拉伸夹头夹扁，拉伸时铝合金管采用了“相似拉伸”方法。所述的采用“相似拉伸”方法的工具包括拉伸夹头(8)、和固定芯，固定芯是圆木芯子10，拉伸操作前先将长度200mm左右、直径小于感光鼓铝合金管内径0.05-0.1mm的圆木芯子10轻轻打进感光鼓铝合金管9内，然后，将装有圆木芯子10的铝合金管9放进拉伸夹头8夹紧进行“限位拉伸”矫直，确保感光鼓铝合金管在拉伸矫直过程中保持其直线度与圆度。

在感光鼓铝合金管挤压前须校核挤压筒、挤压杆、模具的同轴度，同轴度要求在1.0mm以内。应该保证锭坯偏心度小于0.5mm；锭坯内外表面光洁度达到Ra12.5um以上；锭坯端面垂直度不大于2mm。

以下分别对铝合金铸锭冶金工艺进行说明：

配料(选择锭坯)：

配料是铝合金熔铸生产的第一道工序。由于感光鼓铝合金管属于特殊用途的产品，所以炉料应当选用品位高、配比较大的新金属材料，如铝锭、AI-Ti-B丝等可选用进口的金属材料。

清炉、洗炉：

每熔次倒炉后，使用钢钎、铲等工具将熔池表面黏附的炉渣清除干净，防止熔体被非金属夹渣污染。连续生产同一牌号合金，通常每生产5个熔次后即大清炉一次。当在同一台熔炼炉进行合金转换时，必须使用纯铝锭洗炉，洗炉料不得少于炉子容量的50％，洗炉温度为800～850℃，当到达洗炉温度后，应彻底搅拌熔体，搅拌次数3～5次，每次10分钟。熔体出炉不允许有剩料，同时，进行大清炉。

熔炼：

精炼过程应用无Na精炼剂和N₂+3％Cl或Ar+3％Cl的已脱水处理的惰性混合气体，惰性气体的纯度必须在99.996％以上，露点应达到200℃以下，以减少H₂与Na、K、S等低熔点杂质对金属组织产生不良的影响。熔炼温度应注意控制，温度低时夹杂物很难和熔体分离，温度高又增加了熔体的吸气量，所以，精炼温度易控制在730℃-750℃之间。为了保证合金成分的均匀性，防止Fe相的偏析，熔炼过程可使用电磁搅拌。

除气：

使用旋转喷头的精炼除气工艺，将氩气与氯气的混合气体通入转子转轴内部，混合气体即被旋转的叶轮搅拌打碎成无数的小气泡，这些小气泡与氢气具有很强的亲合力，从而将熔体内的氢气吸收带走。

过滤：

过滤是去除铝熔体中非金属夹杂物有效的技术手段。采用充满过滤介质陶瓷过滤管作为过滤系统，当金属液体由管的外部进入管内，再通过过滤介质过滤后流出，由于滤管有较大的表面积且金属流速较低，从而将非金属夹杂物从熔体内过滤出来。

均匀化：

将铸锭在高温下进行长时间加热，消除晶内偏析，消除铸锭中的不平衡共晶组织，获得比铸态更均匀的金相组织。铸锭均匀化处理，使Mg₂Si强化相均匀固溶，减少挤压力，增加塑性，使制品获得优良的表面质量。同时，为铸锭挤压前的工频感应加热，使铸锭头、尾两端形成温度梯度，促成等温等速挤压工艺的实现创造了条件。

铝合金冶金工艺参数

铝合金铸锭质量技术指标

(1)金相组织中5μ以上的高温相颗粒≤5％。

(2)除氢气率达50％～70％，H2含量≤0.15ml/100gAL。

(3)晶粒度稳定在一级状态。

感光鼓铝合金管挤压及加工工艺的主要工序说明：

铸锭车皮(镗孔)

铸锭表面使用专用机床进行车皮(镗孔)，清除铸锭表面的拉痕、偏析瘤、冷隔、夹渣等冶金缺陷。挤压使用空心锭时需对铸锭进行镗孔。在铸锭车皮(镗孔)过程中，应确保锭坯：

(1)锭坯偏心度小于0.5mm。

(2)锭坯内外表面光洁度达到Ra12.5um以上。

(3)锭坯端面垂直度不大于2mm.。

铸锭加热

使用工频感应加热炉对铸锭加热，形成铸锭头、尾端存在温度梯度，促使等温等速挤压工艺的实现。

挤压

感光鼓铝合金管挤压采用空心锭-挤压针法或实心锭-组合模法两种工艺。

(1)空心锭-挤压针法。使用双动等温等速挤压机，采用固定针或随动针润滑挤压，在挤压过程中，应保证挤压速度均匀稳定，控制金属流动速度的稳定性。

(2)实心锭-组合模法。采用组合模挤压管坯，挤压时尽量做到挤压速度的均匀稳定。为了提高焊合质量，消除焊合线对感光鼓铝合金管的不良影响，在模具的设计过程中，应充分考虑使模腔结构具有较高的静压力，这种静压力是保证所辟开的各股金属流能够很好焊合的必要条件。

操作要点

为了防止挤压时金属流动不均匀，制品产生壁厚不均、弯曲、扭拧等缺陷，挤压前必须认真校核挤压筒、挤压杆、模具的同轴度，同轴度要求在1.0mm以内。

挤压前应把挤压针、模具、挤压垫等工具预先在专用的加热炉中加热，工具加热温度不低于350℃。铸锭和工具使用的工频感应电炉、电阻炉或燃气加热炉，加热时应严格测温与控温。

挤压针的润滑应均匀。为了避免铝合金管表面产生起皮、成层等缺陷，严禁润滑挤压筒与挤压垫。发现制品起皮时，及时使用清筒垫清理挤压筒。

为了保证挤出管材的直线度，可使用与管材外形一致的导路装置，导路尺寸每边应比管材大1-3mm。

为了提高焊合质量，铸锭表面不能有油污、灰土等脏物。每次挤压前，必须把模具模腔内的残留金属清除干净。

为了获得高质量的铝合金管，在操作过程中，对制品应轻拿轻放并使用专用的料框放置与保护，防止制品碰划伤。

感光鼓铝合金管挤压工艺参数

感光鼓铝合金管拉伸

主要工序说明

锯切

根据工艺或客户的要求锯切成规定长度，应将拉伸夹头夹住的铝合金管端头切去。

退火

3003合金属于塑性较好的软合金。挤压后仅需空拉减径或整径的管材毛料，通常不需要退火。但挤压后如发现硬度值偏高或者拉伸延伸系数大于1.5的管材毛料，应在空拉减径或整径前先进行低温退火。

打头

为了使管材毛料顺利穿入拉伸模孔进行拉伸，使用旋锻碾头机对管材打头。经过打头的拉伸夹头应呈瓶口形状，以利于拉伸变形的质量控制。

拉伸

拉伸是决定高精度管材的关键，必须认真地控制拉伸过程的拉伸速度、变形量、模角大小、芯头长度、润滑油状况、管径与壁厚的比值等工艺参数。

感光鼓铝合金管管材毛料空拉整径工艺

精车

为了确保感光鼓铝合金管显影转印的质量，必须对管材表面实施精车加工。管材表面精车加工后，表面光洁度应达到Ra0.8um以上。

管材表面精车工艺参数

(1)车速：使用最高车速(900-1400m/min)。

(2)车刀前角：25°；车刀后角：8°，或者再大一些。

(3)进刀量：0.05-0.25mm。

(4)对铝合金管进行车削加工时，为了使切削热迅速散失，应使用流动性好、粘性低的水溶性油类冷却润滑剂。

注意事项

在精车过程中，管材表面不允许有划伤、拉痕和渣点等缺陷。否则，将影响感光鼓铝合金管显影转印的质量。

检验

在感光鼓铝合金管生产加工等过程中，确定与使用严格的质量检验方法，对半成品、最终成品的几何尺寸、表面质量等指标进行检验，确保制造出厂的产品质量满足质量要求。

实施效果：由于采用以上工艺技术，提高了感光鼓铝合金管的尺寸精度，确保产品的圆度与直线度，成品率提高20％，生产出质量高、成本低的感光鼓铝合金管，从而促进我国传真、复印、电子照相设备制造业的大力发展。

Claims

1.一种感光鼓铝合金管的生产方法，包括选择锭坯、熔炼、精炼、在线细化、在线除气、一次过滤、二次过滤、铸造、均匀化退火、铸锭感应加热、铸锭在线热剥皮、等速等温挤压和拉伸精整、矫直、镀膜和检验的工序，其特征在于：所述拉伸精整工序采用了限位拉伸、相似拉伸的工艺；

所述的限位拉伸是根据首批感光鼓铝合金管试拉伸时的采用的拉伸速度、矫直变形量与拉伸系数工艺参数以及铝合金管尺寸精度，确定活动夹头的移动位置，调整限位开关与活动夹头之间的距离，最终确定感光鼓铝合金管拉伸时限位开关在拉伸床的最佳位置；

所述的采用相似拉伸工艺是将感光鼓铝合金管中间加入固定芯，夹紧后进行拉伸；

所述的限位拉伸的工艺采用的设备包括固定架(1)、固定夹头(2)、铝合金管(3)、活动夹头(4)、限位开关(5)、拉伸油缸(6)和拉伸床(7)，拉伸油缸(6)作为拉伸床(7)的一部分，直接与拉伸床(7)连接；拉伸油缸(6)与活动夹头(4)连接，固定夹头(2)与安装在拉伸床(7)上的固定架(1)连接，铝合金管(3)的两端分别被固定夹头(2)和活动夹头(4)夹紧，且铝管中心线与拉伸床(7)中心线重合，拉伸床(7)安装有限位开关(5)，限制活动夹头(4)的行程；

采用相似拉伸的工艺采用的设备包括拉伸夹头(8)和固定芯，固定芯采用圆木芯子(10)，圆木芯子(10)打进感光鼓铝合金管(9)内，拉伸夹头(8)夹紧铝合金管(9)。

2.根据权利要求1所述的感光鼓铝合金管的生产方法，其特征在于：在感光鼓铝合金管等速等温挤压前须校核挤压筒、挤压杆、模具的同轴度，同轴度要求在1.0mm以内。

3.根据权利要求1所述的感光鼓铝合金管的生产方法，其特征在于：所述拉伸精整工序应该保证锭坯偏心度小于0.5mm；锭坯内外表面光洁度达到Ral2.5μm以上；锭坯端面垂直度不大于2mm。

4.根据权利要求1所述的感光鼓铝合金管的生产方法，其特征在于：感光鼓铝合金管的化学成分由以下重量百分数元素组成：锰(Mn)：1.1-1.3；铜(Cu)：0.06-0.10；硅(Si)：＜0.06；0.15＜铁(Fe)＜0.20；0.01＜杂质元素＜0.03；余量为铝(A1)。