CN102492877B - 一种大径铝合金管材挤压加工工艺 - Google Patents

一种大径铝合金管材挤压加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大径铝合金管材挤压加工工艺，包括a、配料-b、铸造-c、均匀化-d、铸棒表面处理-e、铸棒加热-f、挤压-G、在线淬火-h、拉伸-i、人工时效-j、矫直等步骤，通过严格控制其中各参数，能够解决大口径管材挤压生产的难题，能够消除轧制和拉拔等生产周期长、生产效率低、能耗高、环境污染大、辅助设备昂贵等缺点；节约成本，简化辅助设备的设置，进而降低装置故障率；本发明的能耗仅为轧制和拉拔的1/4、水耗仅为蒸汽喷射泵组的1/8，经济效果明显。

Description

一种大径铝合金管材挤压加工工艺
技术领域
本发明涉及铝合金挤压领域，尤其涉及一种大径铝合金管材挤压加工工艺。
背景技术
随着我国铝挤压工业的发展，铝合金管材在交通、建筑、航海、矿山及科研等领域需求量越来越大，但对管材的尺寸精度及外表质量要求较高。铝合金小口径(Φ220mm以下)管材的挤压技术已经日益成熟，但国内外对大规格管材的研究较少，大口径的挤压管材外形尺寸要求精度很高，特别是管材的表面质量、直线度要求很严，生产难度很大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种大径铝合金管材挤压加工工艺，解决了现有技术中关于大口径铝合金管材生产困难的问题，同时能够解决轧制、拉拔等工艺对于铝合金管材生产口径较小、生产工艺复杂、能耗较高、污染大及辅助设备消耗大等缺点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种大径铝合金管材挤压加工工艺，包括以下步骤：
a、配料：本型材采用6005A合金，各元素质量百分数配比满足如下要求；
Figure BDA0000128083550000021
配料可遵循如下过程：将配料依次投入熔炼炉中进行熔炼，炉内控制在720℃-750℃，并使用熔剂进行精炼覆盖。投料后30mm-50mm待炉内出现铝水时，开始搅拌，再经过精炼、扒渣得到合格成分后，将铝液从熔炼炉注入保温炉，炉温在730℃～740℃条件下静置保持20-30min，然后利用氩气将铝液中的氢及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量；
b、铸造：本方法采用油滑铸造，铸造温度控制在680℃-720℃，铸造速度控制在26-42mm/min，铸造冷却水流量控制在950-1350l/min；铸造过程中使用40ppi～50ppi泡沫陶瓷板+玻纤布过滤，控制纯洁度，用Al-Ti-B合金做细化处理，保证铸棒晶粒度，确保铸棒中无气孔、夹杂、裂纹等缺陷；
c、均匀化：均匀化处理要在均质炉进行，温度在555℃～560℃之间保温10小时，然后快速冷却至室温；
d、铸棒表面处理：铸棒表面要进行车削处理车削量为10mm，外表的粗糙度Ra应不低于6.3μm，清除铸棒表面油污、铝屑、机械碰伤和偏析等缺陷，定尺长度为1200mm；
e、铸棒加热：在挤压时铸棒在棒炉中加热为梯度加热头、尾温差在10℃～20℃之间，铸棒在炉中加热温度为515±10℃时出炉进行挤压；
f、挤压：挤压速度为2.5±0.3mm/s，挤压筒温度500±5℃，挤压模具450±5℃，挤压系数为25.3，挤压型材出模具口时其温度不低于520℃进入淬火区；
g、在线淬火：进入淬火区时采用风-水雾立体全方位冷却，保证基体中获得高的过饱和的固溶体；在挤压结束后8小时之内进行时效；
h、拉伸：保证型材拉伸时有0.5％～1.5％的变形量；型材拉伸可以减小其残余应力，提高强度特性并能保持其良好的表面。
i、人工时效：铝型材的时效要选择单级时效，时效温度为175℃，保温时间为6h，挤压型材状态T64；
j、矫直：采用辊式矫直即可得到大径铝合金管材。
进一步，步骤a中炉内控制740℃；
进一步，步骤f中，挤压速度为2.5mm/s。
本发明的有益效果：本发明的一种大径铝合金管材挤压加工工艺，能够解决大口径管材挤压生产的难题，能够消除轧制和拉拔等生产周期长、生产效率低、能耗高、环境污染大、辅助设备昂贵等缺点；节约成本，简化辅助设备的设置，进而降低装置故障率。通过实践证明：本发明的能耗仅为轧制和拉拔的1/4、水耗仅为蒸汽喷射泵组的1/8，经济效果明显。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1：一种大径铝合金管材挤压加工工艺，包括以下步骤：
a、配料：本型材采用6005A合金，各元素质量百分数配比满足如下要求；
  元素   Si   Mg   Fe   Cu   Mn   Cr   Ti   Zn   其他   Al
  含量   0.70   0.55   0.25   0.05   0.05   0.05   0.05   0.05   0.10   其余
配料可遵循如下过程：，将配料依次投入熔炼炉中进行熔炼，炉内控制在740℃，并使用熔剂进行精炼覆盖。投料后待炉内出现铝水时，开始搅拌，再经过精炼、扒渣得到合格成分后，将铝液从熔炼炉注入保温炉，炉温在730℃条件下静置保持20min，然后利用氩气将铝液中的氢及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量；
b、铸造：本方法采用油滑铸造，铸造温度控制在680℃，铸造速度控制在26mm/min，铸造冷却水流量控制在950l/min；铸造过程中使用40ppi泡沫陶瓷板+玻纤布过滤，控制纯洁度，用Al-Ti-B合金做细化处理，保证铸锭晶粒度，确保铸棒中无气孔、夹杂、裂纹等缺陷；
c、均匀化：均匀化处理要在均质炉进行，温度在550℃保温10小时，然后快速冷却至室温；
d、铸棒表面处理：铸棒表面要进行车削处理车削量为10mm，外表的粗糙度Ra应不低于6.3μm，清除铸棒表面油污、灰尘、钢屑、铝屑等异物，定尺长度为1200mm；
e、铸棒加热：在挤压时铸棒在棒炉中加热为梯度加热头、尾温差为10℃，铸棒在炉中加热温度为505℃时出炉进行挤压；
f、挤压：挤压速度为2.2mm/s，挤压筒温度495℃，挤压模具445℃，挤压系数为25.3，挤压型材出模具口时其温度不低于520℃进入淬火区；
g、在线淬火：进入淬火区时采用风-水雾立体全方位冷却，保证基体中获得高的过饱和的固溶体；在挤压结束后8小时之内进行时效；
h、拉伸：保证型材拉伸时有1.5％的变形量，型材拉伸可以减小其残余应力，提高强度特性并能保持其良好的表面。
i、人工时效：铝型材的时效要选择单级时效，时效温度为175℃，保温时间为6h，挤压型材状态T64；
j、矫直：采用辊式矫直即可得到大径铝合金管材。
实施例2：一种大径铝合金管材挤压加工工艺，包括以下步骤：
a、配料：本型材采用6005A合金，各元素质量百分数配比满足如下要求；
  元素   Si   Mg   Fe   Cu   Mn   Cr   Ti   Zn   其他   Al
  含量   0.80   0.45   0.25   0.05   0.05   0.05   0.05   0.05   0.10   其余
配料可遵循如下过程：将配料依次投入熔炼炉中进行熔炼，炉内控制在740℃，并使用熔剂进行精炼覆盖；投料后待炉内出现铝水时，开始搅拌，再经过精炼、扒渣得到合格成分后，将铝液从熔炼炉注入保温炉，炉温在740℃条件下静置保持30min，然后利用氩气将铝液中的氢及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量；
b、铸造：铸造：本方法采用油滑铸造，铸造温度控制在720℃，铸造速度控制在42mm/min，铸造冷却水流量控制在1350l/min；铸造过程中使用50ppi泡沫陶瓷板+玻纤布过滤，控制纯洁度，用Al-Ti-B合金做细化处理，保证铸锭晶粒度，确保铸棒中无气孔、夹杂、裂纹等缺陷；
c、均匀化：均匀化处理要在均质炉进行，温度在560℃保温10小时，然后快速冷却至室温；
d、铸棒表面处理：铸棒表面要进行车削处理车削量为10mm，外表的粗糙度Ra应不低于6.3μm，清除铸棒表面油污、灰尘、钢屑、铝屑等异物，定尺长度为1200mm；
e、铸棒加热：在挤压时铸棒在棒炉中加热为梯度加热头、尾温差为20℃，铸棒在炉中加热温度为525℃时出炉进行挤压；
f、挤压：挤压速度为2.8mm/s，挤压筒温度505℃，挤压模具455℃，挤压系数为25.3，挤压型材出模具口时其温度不低于520℃进入淬火区；
g、在线淬火：进入淬火区时采用风-水雾立体全方位冷却，保证基体中获得高的过饱和的固溶体；在挤压结束后8小时之内进行时效；
h、拉伸：保证型材拉伸时有0.5％的变形量，型材拉伸可以减小其残余应力，提高强度特性并能保持其良好的表面。
i、人工时效：铝型材的时效要选择单级时效，时效温度为175℃，保温时间为6h，挤压型材状态T64；
j、矫直：采用辊式矫直即可得到大径铝合金管材。
实施例3：一种大径铝合金管材挤压加工工艺，包括以下步骤：
a、配料：本型材采用6005A合金，各元素质量分数配比满如下要求：
Figure BDA0000128083550000061
配料可遵循如下过程：，将配料依次投入熔炼炉中进行熔炼，炉内控制在740℃，并使用熔剂进行精炼覆盖。投料后待炉内出现铝水时，开始搅拌，再经过精炼、扒渣得到合格成分后，将铝液从熔炼炉注入保温炉，炉温在735℃条件下静置保持25min，然后利用氩气将铝液中的氢及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量；
b、铸造：本方法采用油滑铸造，铸造温度控制在700℃，铸造速度控制在34mm/min，铸造冷却水流量控制在1150l/min；铸造过程中使用45ppi泡沫陶瓷板+玻纤布过滤，控制纯洁度，用Al-Ti-B合金做细化处理，保证
c、均匀化：均匀化处理要在均质炉进行，温度在555℃保温10小时，然后快速冷却至室温；
d、铸棒表面处理：铸棒表面要进行车削处理车削量为10mm，外表的粗糙度Ra应不低于6.3μm，清除铸棒表面油污、灰尘、钢屑、铝屑等异物，定尺长度为1200mm；
e、铸棒加热：在挤压时铸棒在棒炉中加热为梯度加热头、尾温差为15℃之间，铸棒在炉中加热温度为515℃时出炉进行挤压；
f、挤压：挤压速度为2.5mm/s，挤压筒温度500℃，挤压模具450℃，挤压系数为25.3，挤压型材出模具口时其温度不低于520℃进入淬火区；
g、在线淬火：进入淬火区时采用风-水雾立体全方位冷却，保证基体中获得高的过饱和的固溶体；在挤压结束后8小时之内进行时效；
h、拉伸：保证型材拉伸时有1.0％的变形量，型材拉伸可以减小其残余应力，提高强度特性并能保持其良好的表面。
i、人工时效：铝型材的时效要选择单级时效，时效温度为175℃，保温时间为6h，挤压型材状态T64；
j、矫直：采用辊式矫直即可得到大径铝合金管材。
通过本发明的大径铝合金管材挤压加工工艺，能够解决大口径管材挤压生产的难题，能够消除轧制和拉拔等生产周期长、生产效率低、能耗高、环境污染大、辅助设备昂贵等缺点；节约成本，简化辅助设备的设置，进而降低装置故障率。另外，通过上述三个实施例可知：本发明的能耗仅为轧制和拉拔的1/4、水耗仅为蒸汽喷射泵组的1/8，经济效果明显。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，但是本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种大径铝合金管材挤压加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
a、配料：采用6005A合金，各元素质量百分数配比满足如下要求；
元素 Si Mg Fe Cu Mn Cr Ti Zn 其他 Al 含量 0.70-0.80 0.45-0.55 ≤0.25 ≤0.05 ≤0.05 ≤0.05 ≤0.05 ≤0.05 ≤0.10 其余
配料遵循如下过程：将配料依次投入熔炼炉中进行熔炼，炉内控制在720℃—750℃，并使用熔剂进行精炼覆盖；投料后待炉内出现铝水时，开始搅拌，再经过精炼、扒渣得到合格成分后，将铝液从熔炼炉注入保温炉，炉温在730℃—740℃条件下静置保持20 min —30min，然后利用氩气将铝液中的氢及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量；
b、铸造：本方法采用油滑铸造，铸造温度控制在680℃—720℃，铸造速度控制在26—42mm/min，铸造冷却水流量控制在950—1350l/min；在铸造过程中使用40ppi—50ppi泡沫陶瓷板+玻纤布过滤，控制纯洁度，用Al—Ti-B合金做细化处理，保证铸棒晶粒度，确保铸棒中无气孔、夹杂、裂纹缺陷；
c、均匀化：均匀化处理要在均质炉进行，温度在550℃—560℃之间保温10小时，然后快速冷却至室温；
d、铸棒表面处理：铸棒表面要进行车削处理车削量为10mm，外表的粗糙度Ra应不低于6.3μm，清除铸棒表面油污、灰尘、铝屑、机械碰伤和偏析缺陷，定尺长度为1200mm；
e、铸棒加热：在挤压时铸棒在棒炉中加热为梯度加热头、尾温差在10℃—20℃之间，铸棒在炉中加热温度为515±10℃时出炉进行挤压；
f、挤压：挤压速度为2.5±0.3mm/s，挤压筒温度500±5℃，挤压模具450±5℃，挤压系数为25.3，挤压型材出模具口时其温度不低于520℃进入淬火区；
g、在线淬火：进入淬火区时采用风—水雾立体全方位冷却，保证基体中获得高的过饱和的固溶体；在挤压结束后8小时之内进行时效；
h、拉伸：保证型材拉伸时有0.5%～1.5%的变形量；
i、人工时效：铝型材的时效要选择单级时效，时效温度为175℃，保温时间为6h，挤压型材状态T64；
j、矫直：采用辊式矫直即可得到大径铝合金管材。
2.根据权利要求1所述的大径铝合金管材挤压加工工艺，其特征在于：步骤f中，挤压速度为2.5mm/s。
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