CN103659181A - 铝合金槽型件的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铝合金槽型件的制备工艺，在制造过程中铝合金型材变形小、废品率低，节能环保。铝合金型材的制作过程依次包括以下步骤：1）熔炼、压铸成铝铸棒；2）挤压成型；3）时效处理；4）冷处理。本发明通过对合金元素的合理优化匹配，提高铝合金型材的强度、耐腐蚀性能和耐气候性能等，使室温抗拉强度可达480～530MPa，平均晶粒尺寸可达0.018～0.035mm，通过控制型材挤出速度和挤压压力，在水冷状态下，型材废品率大为降低、成型稳定，且增加了铝材料的内部组织的均匀性与晶粒的细化，改善了铝合金型材的质量与加工性能。

Description

铝合金槽型件的制备工艺
技术领域
本发明涉及铝合金型材制备领域，具体涉及一种铝合金槽型件的制备工艺。
背景技术
铝合金型材是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶，建筑、装修及化学工业中已大量应用；尤其随着房地产行业的火热拓展，铝合金型材已成为当前建筑中重要的外墙内地围护表现形式，体现了现代建筑的新理念，由于铝合金型材强度大，不易生锈，跟普通钢材相比，重量较轻，更加有利于建筑工程的施工建设，已得到了广泛的应用。但是现有的铝合金槽型件的强度、耐腐蚀性以及耐气候性能无法满足建筑物的要求，而且在制造过程中铝合金型材变形较大、废品率较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种铝合金槽型件的制备工艺，在制造过程中铝合金型材变形小、废品率低，节能环保。
为解决上述现有的技术问题，本发明采用如下方案：铝合金槽型件的制备工艺，制作过程依次包括以下步骤：
1）熔炼、压铸成铝铸棒：将制备铝合金槽型件的原料加入熔炼炉，升温至炉内原料开始软化下塌时，向熔液表面撒上一层覆盖剂覆盖，当炉料完全熔化后，扒出表面浮渣，保持熔炼炉内温度为730℃～760℃，采用电磁搅拌器搅拌熔体10～20min使熔池里各处温度均匀一致，再利用精炼剂对铝合金熔体进行精炼处理，然后将熔体输注到温度范围在720℃～740℃的静置炉中保持20～30min，然后利用氩气将铝合金熔体中的氢及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量，最后在静置炉内铸造得到铝铸棒；
2）将铝铸棒在惰性气体中加温到460℃±15℃并保温2.5～3小时、挤压模具加温到470℃±15℃并保温2～2.5小时，然后将铝棒和模具装载入挤压机中，以300mm～500mm/分钟的速度挤出，其中挤压机的挤压时压力控制为180±20kg/m2，水冷得到挤压型材；
3）对挤压型材进行一级时效热处理，温度为450～520℃、时间30～120min，然后将其水冷至室温后，再进行二级时效热处理，温度为150～250℃、时间2～12h，再空冷至室温得到时效型材；
4）时效型材重新固溶淬火后20分钟内，置于液氮中进行冷处理后得到铝合金槽型件，其中，冷处理温度为﹣200℃～﹣185℃，保温时间为15～45min。
作为优选，所述步骤1）中，将制备铝合金槽型件的原料加入熔炼炉，升温至炉内原料开始软化下塌时，向熔液表面撒上一层覆盖剂覆盖，当炉料完全熔化后，扒出表面浮渣，保持熔炼炉内温度为730℃，采用电磁搅拌器搅拌熔体10使熔池里各处温度均匀一致，再利用精炼剂对铝合金熔体进行精炼处理，然后将熔体输注到温度范围在720℃的静置炉中保持20min，然后利用氩气将铝合金熔体中的氢及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量，最后在静置炉内铸造得到铝铸棒。
作为优选，所述步骤2）中，将铝铸棒在惰性气体中加温到460℃并保温2.5小时、挤压模具加温到470℃并保温2小时，然后将铝棒和模具装载入挤压机中，以400mm/分钟的速度挤出，其中挤压机的挤压时压力控制为180kg/m2，水冷得到挤压型材。
作为优选，所述步骤3）中，对挤压型材进行一级时效热处理，温度为450℃、时间80min，然后将其水冷至室温后，再进行二级时效热处理，温度为200℃、时间8h，再空冷至室温得到时效型材；
作为优选，所述步骤4）中，时效型材重新固溶淬火后15分钟内，置于液氮中进行冷处理后得到铝合金槽型件，其中，冷处理温度为﹣200℃，保温时间为20min。
有益效果：
本发明采用上述技术方案提供的铝合金槽型件的制造工艺，通过控制原料熔炼、压铸、型材挤出速度和挤压压力以及时效热处理工艺，使得废品率大为降低、成型稳定，且增加了铝合金槽型件的内部组织的均匀性与晶粒的细化，改善了铝合金槽型件的质量与加工性能，大大提高了铝合金槽型件的强度、耐腐蚀性能和耐气候性能等，使室温抗拉强度可达480～530MPa，平均晶粒尺寸可达0.018～0.035mm。
具体实施方式
实施例一：铝合金槽型件的制造工艺，依次包括以下步骤：1）熔炼、压铸成铝铸棒：将所要制造的铝合金槽型件原料加入熔炼炉，升温至炉料开始软化下塌时，向熔液表面撒上一层覆盖剂覆盖，保持熔炼炉内温度为730℃，当炉料完全熔化后，采用电磁搅拌器搅拌熔体10min使熔池里各处温度均匀一致，再利用精炼剂对铝合金熔体进行精炼处理，然后利用氩气将铝合金熔体中的氢及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量，然后将熔体输注到温度范围在720℃的静置炉中保持20min，最后将静置炉内的熔体铸造得到铝铸棒；2）将铝铸棒在惰性气体中加温到460℃±15℃并保温2.5小时、挤压模具加温到470℃±15℃并保温2小时，然后将铝棒和模具装载入挤压机中，以300mm/分钟的速度挤出，其中挤压机的挤压时压力控制为180±20kg/m2，水冷至80℃以下后得到挤压型材；3）对挤压型材进行一级时效热处理，温度为450℃、时间30min，然后将其水冷至室温后，再进行二级时效热处理，温度为150℃、时间2h，再空冷至室温得到时效型材；4）时效型材重新固溶淬火后20分钟内，置于液氮中进行冷处理后得到铝合金槽型件，其中，冷处理温度为﹣200℃，保温时间为15min。
上述方法特别适合于制造按质量百分比计包括以下组分的铝合金型材：Mg：1.5%，Si：1.2%，Mn：0.03%，Cu：0.20%，Fe：0.05%，Ti：0.03%，Cr：0.03%，Zr：0.03%，P：0.12%，Sn：0.20%，其余为Al；当然也可制造其他组分的铝合金型材。
实施例二：与实施例一的不同之处在于，所制造的铝合金槽型件按质量百分比计包括以下组分：Mg：1.9%，Si：1.4%，Mn：0.06%，Cu：0.50%，Fe：0.25%，Ti：0.08%，Cr：0.06%，Zr：0.06%，P：0.20%，Sn：0.30%，其余为Al；该铝合金槽型件的制造工艺依次包括以下步骤：1）熔炼、压铸成铝铸棒：将上述原料加入熔炼炉，升温至炉料开始软化下塌时，向熔液表面撒上一层覆盖剂覆盖，保持熔炼炉内温度为760℃，当炉料完全熔化后，采用电磁搅拌器搅拌熔体20min使熔池里各处温度均匀一致，再利用精炼剂对铝合金熔体进行精炼处理，然后利用氩气将铝合金熔体中的氢及细小杂质带到表面，然后将熔体输注到温度范围在740℃的静置炉中保持30min从而降低铝液中的氢含量，最后将静置炉内的熔体铸造得到铝铸棒；2）将铝铸棒在惰性气体中加温到460℃±15℃并保温3小时、挤压模具加温到470℃±15℃并保温2.5小时，然后将铝棒和模具装载入挤压机中，以500mm/分钟的速度挤出，其中挤压机的挤压时压力控制为180±20kg/m2，水冷至80℃以下后得到挤压型材；3）对挤压型材进行一级时效热处理，温度为520℃、时间120min，然后将其水冷至室温后，再进行二级时效热处理，温度为250℃、时间12h，再空冷至室温得到时效型材；4）时效型材重新固溶淬火后20分钟内，置于液氮中进行冷处理后得到铝合金槽型件，其中，冷处理温度为﹣185℃，保温时间为45min。
实施例三：与实施例一的不同之处在于，所制造的铝合金槽型件按质量百分比计包括以下组分：Mg：1.8%，Si：1.3%，Mn：0.04%，Cu：0.30%，Fe：0.15%，Ti：0.06%，Cr：0.05%，Zr：0.05%，P：0.15%，Sn：0.25%，其余为Al；该铝合金槽型件的制作工艺依次包括以下步骤：1）熔炼、压铸成铝铸棒：将上述原料加入熔炼炉，升温至炉料开始软化下塌时，向熔液表面撒上一层覆盖剂覆盖，保持熔炼炉内温度为740℃，当炉料完全熔化后，采用电磁搅拌器搅拌熔体15min使熔池里各处温度均匀一致，再利用精炼剂对铝合金熔体进行精炼处理，然后利用氩气将铝合金熔体中的氢及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量，然后将熔体输注到温度范围在730℃的静置炉中保持25min，最后将静置炉内的熔体铸造得到铝铸棒；2）将铝铸棒在惰性气体中加温到460℃±15℃并保温2.5小时、挤压模具加温到470℃±15℃并保温2.5小时，然后将铝棒和模具装载入挤压机中，以400mm/分钟的速度挤出，其中挤压机的挤压时压力控制为180±20kg/m2，水冷至80℃以下后得到挤压型材；3）对挤压型材进行一级时效热处理，温度为500℃、时间80min，然后将其水冷至室温后，再进行二级时效热处理，温度为200℃、时间6h，再空冷至室温得到时效型材；4）时效型材重新固溶淬火后20分钟内，置于液氮中进行冷处理后得到铝合金槽型件，其中，冷处理温度为﹣190℃，保温时间为30min。
实施例四：与实施例一的不同之处在于，所制造的铝合金槽型件按质量百分比计包括以下组分：Mg：1.5%，Si：1.4%，Mn：0.05%，Cu：0.40%，Fe：0.20%，Ti：0.05%，Cr：0.05%，Zr：0.04%，P：0.16%，Sn：0.24%，其余为Al；该铝合金槽型件的制作过程依次包括以下步骤：1）熔炼、压铸成铝铸棒：将上述原料加入熔炼炉，升温至炉料开始软化下塌时，向熔液表面撒上一层覆盖剂覆盖，保持熔炼炉内温度为730℃，当炉料完全熔化后，采用电磁搅拌器搅拌熔体20min使熔池里各处温度均匀一致，再利用精炼剂对铝合金熔体进行精炼处理，然后将熔体输注到温度范围在720℃的静置炉中保持30min，然后利用氩气将铝合金熔体中的氢及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量，最后在静置炉内铸造得到铝铸棒；2）将铝铸棒在惰性气体中加温到460℃±15℃并保温3小时、挤压模具加温到470℃±15℃并保温2小时，然后将铝棒和模具装载入挤压机中，以500mm/分钟的速度挤出，其中挤压机的挤压时压力控制为180±20kg/m2，水冷至80℃以下后得到挤压型材；3）对挤压型材进行一级时效热处理，温度为520℃、时间60min，然后将其水冷至室温后，再进行二级时效热处理，温度为200℃、时间8h，再空冷至室温得到时效型材；4）时效型材重新固溶淬火后20分钟内，置于液氮中进行冷处理后得到铝合金槽型件，其中，冷处理温度为﹣185℃，保温时间为45min。
本发明通过优化熔铸、成型及淬火工艺，使得制备的产品晶粒组织深度细化，室温抗拉强度可达450～500MPa，伸长率可达5～7%，平均晶粒尺寸可达0.018～0.035mm。同时，本发明还优化了产品组分，按质量百分比计该铝合金槽型件包括以下组分：Mg：1.5%～1.9%，Si：1.2%～1.4%，Mn：0.03%～0.06%，Cu：0.20%～0.50%，Fe：0.05%～0.25%，Ti：0.03%～0.08%，Cr：0.03%～0.06%，Zr：0.03%～0.06%，P：0.12%～0.20%，Sn：0.20%～0.30%，其余为Al；如Ti具有良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，以及高强度、低密度的特点，用于铝合金中，可耐二三百度的高温，同时还能经受住零下一百多度的考验，在这种低温下，仍旧有很好的韧性而不发脆；适量的Fe有助于压铸，但含有大量的Fe会生成金属化合物，形成硬点，并且含铁量过1.2%时，会降低合金流动性，损害铸件的品质，缩短压铸设备中金属组件的寿命；Cr具有延展性，在常温下对氧和湿气都是稳定的，不易生锈，用作铝合金的添加剂，可耐光、耐热，在铝合金的表面形成抗腐蚀的表层，并且光亮美观，而且可阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金有强化作用，还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性；Zr具有优良的抗腐蚀性能和耐高温性能，不易生锈，在铝合金的表面易形成一层氧化膜，并且具有光泽；Mn能改善合金的高温强度，能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒，P、Sn能改善切削性能。

Claims (5)

1.铝合金槽型件的制备工艺，其特征在于：制作过程依次包括以下步骤： 
1）熔炼、压铸成铝铸棒：将制备铝合金槽型件的原料加入熔炼炉，升温至炉内原料开始软化下塌时，向熔液表面撒上一层覆盖剂覆盖，当炉料完全熔化后，扒出表面浮渣，保持熔炼炉内温度为730℃～760℃，采用电磁搅拌器搅拌熔体10～20min使熔池里各处温度均匀一致，再利用精炼剂对铝合金熔体进行精炼处理，然后将熔体输注到温度范围在720℃～740℃的静置炉中保持20～30min，然后利用氩气将铝合金熔体中的氢及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量，最后在静置炉内铸造得到铝铸棒； 
2）将铝铸棒在惰性气体中加温到460℃±15℃并保温2.5～3小时、挤压模具加温到470℃±15℃并保温2～2.5小时，然后将铝棒和模具装载入挤压机中，以300mm～500mm/分钟的速度挤出，其中挤压机的挤压时压力控制为180±20kg/m2，水冷得到挤压型材； 
3）对挤压型材进行一级时效热处理，温度为450～520℃、时间30～120min，然后将其水冷至室温后，再进行二级时效热处理，温度为150～250℃、时间2～12h，再空冷至室温得到时效型材； 
4）时效型材重新固溶淬火后20分钟内，置于液氮中进行冷处理后得到铝合金槽型件，其中，冷处理温度为﹣200℃～﹣185℃，保温时间为15～45min。 
2.根据权利要求1所述的铝合金槽型件的制备工艺，其特征在于：所述步骤1）中，将制备铝合金槽型件的原料加入熔炼炉，升温至炉内原料开始软化下塌时，向熔液表面撒上一层覆盖剂覆盖，当炉料完全熔化后，扒出表面浮渣，保持熔炼炉内温度为730℃，采用电磁搅拌器搅拌熔体10使熔池里各处温度均匀一致，再利用精炼剂对铝合金熔体进行精炼处理，然后将熔体输注到温 度范围在720℃的静置炉中保持20min，然后利用氩气将铝合金熔体中的氢及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量，最后在静置炉内铸造得到铝铸棒。 
3.根据权利要求1所述的铝合金槽型件的制备工艺，其特征在于：所述步骤2）中，将铝铸棒在惰性气体中加温到460℃并保温2.5小时、挤压模具加温到470℃并保温2小时，然后将铝棒和模具装载入挤压机中，以400mm/分钟的速度挤出，其中挤压机的挤压时压力控制为180kg/m2，水冷得到挤压型材。 
4.根据权利要求1所述的铝合金槽型件的制备工艺，其特征在于：所述步骤3）中，对挤压型材进行一级时效热处理，温度为450℃、时间80min，然后将其水冷至室温后，再进行二级时效热处理，温度为200℃、时间8h，再空冷至室温得到时效型材。 
5.根据权利要求1所述的铝合金槽型件的制备工艺，其特征在于：所述步骤4）中，时效型材重新固溶淬火后15分钟内，置于液氮中进行冷处理后得到铝合金槽型件，其中，冷处理温度为﹣200℃，保温时间为20min。 
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