CN104174694B - 一种超设备能力生产超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用中小挤压设备生产超设备能力的超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管制造方法，其中包括：选择挤压机，设计模具；铸造的铝合金为六系铝合金圆铸锭；铝合金方管进行挤压处理并在线淬火；对铝合金方管张力矫直、时效处理；对铝合金方管取样、检查；铝合金方管打硬度、包装，本发明利用中小挤压机批量生产一种超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管制造方法，可以有效解决大量生产、交货问题，生产的产品满足国家标准，有利于加工和使用。

Description

一种超设备能力生产超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管的方法

技术领域

本发明涉及一种用中小挤压设备生产超设备能力的超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管制造方法。

背景技术

随着世界性建筑业技术的快速发展，新技术、新材料、新工艺，新产品层出不穷，建筑业对超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管的需求量越来越大，本制造方法可以利用中小挤压机生产超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管，可以推广应用，有效解决大量生产、交货问题，生产的产品满足国家标准，有利于加工和使用。

发明内容

本发明的目的是为了利用中小挤压机批量生产一种超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管制造方法，可以有效解决大量生产、交货问题，生产的产品满足国家标准，有利于加工和使用。

一种用中小挤压设备生产超设备能力的超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管制造方法，所述的制造方法是按以下步骤实现：

一、选择挤压机，设计模具，传统设计用150MN或125MN挤压机，挤压筒直径为Ф630mm或Ф600mm，本发明突破设计利用75MN挤压机，挤压筒直径为Ф460mm，生产外接圆直径为633mm建筑幕墙用铝合金方管，设计超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管模具；

二、铸造的铝合金为六系铝合金圆铸锭，所用的铝合金铸锭中元素的质量百分比Si为0.40%～0.55%，Fe为≤0.13%，Cu为≤0.1%，Mn 为≤0.10%，Mg为0.60%～0.85%，Zn为≤0.05%，Ti为≤0.05%，Cr为≤0.10%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.15%，其余为Al；传统生产车皮后规格为Ф610mm×4000mm、Φ582mm×4000mm，突破设计后使用铸锭规格Φ448mm×4000mm，熔炼六号铝合金圆铸锭时要求计算配料、液体扒渣、除气，铸造时要求过滤；

三、对铝合金方管进行挤压处理并在线淬火；

四、对铝合金方管张力矫直、时效处理；

五、对铝合金方管取样、检查；

六、铝合金方管打硬度、包装。

上述步骤二中所述铸造的铝合金铸锭为六系铝合金圆铸锭，铸锭规格为Ф630mm×4000mm、Ф600mm×4000mm或Φ460mm×4000mm。

上述步骤二铝合金圆铸锭车皮、切头、切尾、取低倍、化学成分、切毛料，毛料规格为Φ610×1800mm、Φ582mm×1800mm或Φ448mm×1500mm，均质处理。

上述均质处理加热温度：550-560±5℃，保温9小时以上，冷却方式采用：风冷＋水冷降温。

上述步骤3中挤压处理，挤压在75MN挤压机上进行,将六号铝合金圆铸锭加热到500-550℃，迅速装入挤压筒，出口温度500-530℃，挤压速度3±0.5m/min，挤压后进行淬火处理。

上述淬火处理淬火温度500-520±5℃，淬火速度300-350℃/分。

上述步骤4时效处理，首先将铝合金方管张力拉伸，拉伸率1.0～3.0%，然后时效：时效温度150-170℃，金属保温8-15小时，出时效炉。

将时效出炉的理化试验料，按照规定的验收标准及图纸规定的取样位置，取理化试样，全部理化试验检测。

上述步骤6将超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管表面检查、尺寸检查、检查合格的超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管包装。

本发明提供了利用中小挤压机批量生产超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管制造方法，使生产效率提高17%～25%。

理论上生产600×200×5mm方管，挤压筒直径至少与方管的外接圆直径633mm相同，铸锭规格为Φ630mm×～mm，车皮后铸锭规格为Φ610mm×～mm，行业中采用挤压筒直径比方管的外接圆直径633mm小5%～10%的规则，铸锭规格Φ600mm×4000mm，车皮后铸锭规格为Φ582mm×4000mm，

本发明的有益效果是:步骤二中化学成分在国家标准范围内，将6063建筑幕墙用铝合金方管铸造成分控制范围变窄，并且铸造范围控制在国家标准的中线并偏上线，避免由于化学成分过大波动引起内部组织不均匀及力学性能散差过大；主要强化成分控制在中线并偏上线，主要是为了提高方管的力学性能，控制Fe合金成分越小越好，主要是为了减少Fe元素的不良影响；加入Cu元素，控制在标准的上线，少量的Cu与主要强化成分Si、Mg结合，使力学性能显著提高，可使力学性能接近硬铝的性能，由于铸造过程中Fe元素的不可控制性，使Mn元素控制在上线，可消除Fe的不良影响又可细化晶粒，使6063合金的综合性能提高，按照上述原则配制的化学成分，使建筑幕墙用铝合金方管合格率稳定在95%以上。步骤二均火制度中冷却方式为大风冷却至200℃加水冷降温，实现快速冷却，保证强化元素最大程度固溶，减少工序等待时间在24小时以上，提高生产效率，并且建筑幕墙方管表面经各种氧化或涂层处理后光泽美观、无暗纹、暗线，既保证使用性能又提高审美感；步骤三的挤压速度可以保证出口温度，在线风雾冷却保证淬火效果，保证力学性能合格，在线淬火能够减少变形，步骤四是拉伸率在1.0～3.0%之间，减少拉伸率变化大引起的尺寸不均，保证持续供货过程中尺寸散差小，在线淬火与离线淬火比较可以减少打头、吊挂、离线淬火升温、保温等时间，每批减少工序时间在10小时以上；通过以上措施，可以实现6063建筑幕墙用铝合金方管在线淬火并满足标准要求，使抗拉强度≥230MPa,屈服强度≥210MPa，伸长率≥15%，布氏硬度≥80HB，；国家标准要求：抗拉强度≥215MPa,屈服强度≥170MPa，伸长率≥10%，布氏硬度≥69HB。

附图说明

图1为本发明实施例1所用模具设计三视图；

图2为本发明实施例2所用模具设计三视图；

图中：1-直径Φ600mm挤压筒，2-分流孔，3-方管，4-上模，5-下模，6-剪切垫，7-空位垫，8-直径Φ460mm挤压筒。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，以便本领域技术人员可以更好的了解本发明，但并不因此限制本发明。

实施例1

一、选择挤压机，根据所挤压材料的外接圆直径传统选用的挤压机为125MN，外接圆直径为Ф600mm挤压筒，生产外接圆直径为633mm超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管，设计超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管模具；

二、铸造的铝合金为六系铝合金圆铸锭，规格为Φ600mm×4000mm，熔炼六号铝合金圆铸锭时要求计算配料、液体扒渣、除气，铸造时要求过滤，配料计算以步骤二的中线为基础，以确保铸锭成分控制在标准范围内；在融化后一次扒渣、熔炼炉精炼后一次扒渣、保温炉精炼后一次扒渣；熔炼炉精炼后一次除气、保温炉精炼后一次除气，保温炉精炼后再进行一次除气机除气；三、将规格为Ф600mm×4000mm六号铝合金圆铸锭车皮、切头、切尾、取低倍、化学成分，低倍和化学成分合格后切毛料，车皮后毛料规格为Φ582mm×1800mm；毛料均质，加热温度：550±5℃，保温9小时以上，冷却方式：风冷＋水冷降温；

四、将制备的六号铝合金圆铸锭加热到500℃，迅速装入挤压筒，挤压速度3±0.5m/min，出口温度500℃，淬火温度500±5℃，淬火速度大于300℃/分；

五、将超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管张力拉伸，拉伸率2.0%，然后时效：时效温度170℃，金属保温8小时，出时效炉；

六、将时效出炉的理化试验料，按照合同规定的验收标准及图纸规定的取样位置，取理化试样，全部理化试验检测合格后，将超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管表面检查、尺寸检查、检查合格的超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管包装。

实施例2

本实施方式与具体实施方式1不同的是，利用75MN挤压机，挤压筒直径为Ф460mm，生产外接圆直径为633mm超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管，采用宽展模设计超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管模具，打破行业中挤压筒直径大于制品外接圆直径的10～20%的规定，其他步骤及参数与具体实施方式1相同。

实施例3

本实施方式与具体实施方式1不同的是，铸造的铝合金铸锭为六号铝合金圆铸锭，精炼程度达到一级氧化膜要求，没有金属化合物偏析，其他步骤及参数与具体实施方式1相同。

实施例4

本实施方式与具体实施方式1不同的是，铸造的铝合金铸锭Φ460mm×4000mm，车皮后尺寸为：Φ448mm×1500mm，毛料规格为：Φ448mm×1500mm，均质，加热温度： 560℃，保温10小时，冷却方式：风冷至200℃以下再用水冷降温至室温，低倍检查氧化膜，检查化合物偏析，满足一级氧化膜要求，其他步骤及参数与具体实施方式1相同。选择均质加热温度为560℃，保温10小时是为了充分消除铸造过程中形成的化合物偏析，使化学成分及组织更加均匀；消除铸造应力，避免由于应力产生的铸锭裂纹。

实施例5

本实施方式与具体实施方式1不同的是，加热温度540℃，迅速装入挤压筒，挤压速度2.5m/min，保证淬火温度520℃，80%风量＋水雾冷却，淬火速度350℃，其他步骤及参数与具体实施方式1相同。铸锭高温加热，慢速挤压是为了保证空心型材的焊合质量，使挤压头端焊合不良尺寸减小，铸锭加热到540℃，挤压速度下降到2.5m/min时，比铸锭加热到500℃，挤压速度3.5m/min时头端焊合不良减少2米～3米，使成品率提高1～2%，一般挤压机淬火冷却是风冷时不能同时水冷，本设备进行改造，使风冷和水冷能够同时进行，增加淬火速度，使力学性能提高。

实施例6

本实施方式与具体实施方式1不同的是，将超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管张力拉伸，拉伸率1.5%，然后时效，时效温度160℃，金属保温14小时，出时效炉，其他步骤及参数与具体实施方式1相同。使用75MN中小挤压机比实施例1的125MN大挤压机能够减小挤压过程中的变形，减小拉伸率；低温长时间时效（时效温度160℃，金属保温14小时）比高温短时间时效（时效温度170℃，金属保温8小时）能够使组织更加均匀。

实施例7

本实施方式与具体实施方式1不同的是，低倍检查氧化膜和化合物偏析，其他步骤及参数与具体实施方式1相同。挤压产品标准中没有检查氧化膜项目，增加此项目的抽查是为了防止方管组织缺陷。

本发明提供了批量生产超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管的制造方法，使生产效率提高17%～25%。

用具体实施方式一～具体实施方式七所生产的方管力学性能抗拉强度为230～285MPa，屈服强度为210～255MPa，伸长率为15%～23%，国家标准为抗拉强度≥215MPa，屈服强度为≥170MPa，伸长率为≥10%。本专利一是为了突破体现中小挤压机可以生产超大外接圆直径空心型材，图1、图2是超大外接圆直径空心型材在大挤压机和中小挤压机上的模具设计示意图，二是为了通过改进淬火冷却速度、低温长时间时效，达到最终综合效果高于对照组（实施例1）。

上述实施例所得产品机械性能见表1。

Claims (1)

1.一种超设备能力生产超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管的方法，其特征在于所述的生产方法包括如下步骤：

一、利用75MN挤压机，挤压筒直径为Ф460mm，生产外接圆直径为633mm超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管，采用宽展模设计超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管模具

二、铸造的铝合金为六系铝合金圆铸锭，规格为Φ600mm×4000mm，铝合金铸锭中元素的质量百分比Si为0.40%～0.55%，Fe为≤0.13%，Cu为≤0.10%，Mn为≤0.10%，Mg为0.60%～0.85%，Cr为≤0.10%，Zn为≤0.05%，Ti为≤0.05%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.15%，其余为Al；熔炼六系铝合金圆铸锭时要求计算配料、液体扒渣、除气，铸造时要求过滤，配料计算以上述元素配比的中线为基础，以确保铸锭成分控制在标准范围内；在融化后一次扒渣、熔炼炉精炼后一次扒渣、保温炉精炼后一次扒渣；熔炼炉精炼后一次除气、保温炉精炼后一次除气，然后再进行一次除气机除气；

三、将规格为Ф600mm×4000mm六系铝合金圆铸锭车皮、切头、切尾、取低倍、化学成分，低倍和化学成分合格后切毛料，车皮后毛料规格为Φ582mm×1800mm；毛料均质，加热温度：550±5℃，保温9小时以上，冷却方式：风冷加水冷降温；

四、将制备的六系铝合金圆铸锭加热到500℃，迅速装入挤压筒，挤压速度3±0.5m/min，出口温度500℃，淬火温度500±5℃，淬火速度大于300℃/分；

五、将超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管张力拉伸，拉伸率2.0%，然后时效：时效温度170℃，金属保温8小时，出时效炉；

六、将时效出炉的理化试验料，按照合同规定的验收标准及图纸规定的取样位置，取理化试样，全部理化试验检测合格后，将超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管表面检查、尺寸检查、检查合格的超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管包装。