CN105135204A - 一种高稳定性铝合金型材及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高稳定性铝合金型材及其制造工艺，高稳定性铝合金型材由镀钛层、承重面、竖向梁、横向梁、中心骨架、中心孔和钢衬组成，中心骨架为四方形，竖向梁和横向梁相互呈直角设置在中心骨架的每个角上，承重面设置在竖向梁和横向梁上，与竖向梁和横向梁形成一个四方形，中心骨架上对应的四个承重面构成一个四方形，钢衬设置在中心骨架与竖向梁和横向梁的连接处，镀钛层设置在承重面上，中心孔设置在中心骨架的中心处，该发明的高稳定性铝合金型材，其独有的中心骨架四方形结构使得型材的稳定性得到极大的提升。

Description

一种高稳定性铝合金型材及其制造工艺

技术领域

本发明涉及型材领域，特别涉及一种高稳定性铝合金型材及其制造工艺。

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。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。纯铝的密度小(ρ＝2.7g/cm3)，大约是铁的1/3，熔点低(660℃)，铝是面心立方结构，故具有很高的塑性，易于加工，可制成各种型材、板材，抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，退火状态值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，σb值分别可达24～60kgf/mm2。这样使得其“比强度”(强度与比重的比值σb/ρ)胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50％以上。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高稳定性铝合金型材及其制造工艺。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种高稳定性铝合金型材，由镀钛层、承重面、竖向梁、横向梁、中心骨架、中心孔和钢衬组成，中心骨架为四方形，竖向梁和横向梁相互呈直角设置在中心骨架的每个角上，承重面设置在竖向梁和横向梁上，与竖向梁和横向梁形成一个四方形，中心骨架上对应的四个承重面构成一个四方形，钢衬设置在中心骨架与竖向梁和横向梁的连接处，镀钛层设置在承重面上，中心孔设置在中心骨架的中心处；

优选的，所述中心孔的形状为椭圆形；

优选的，所述钢衬的形状为圆柱形；

优选的，所述承重面为圆弧型的直角面；

优选的，所述中心骨架，由铝合金骨架体和钢丝网组成，钢丝网设置在铝合金骨架体的内部，环绕中心孔；

一种高稳定性铝合金型材的制造工艺，其步骤包括：

(1)配料

将原料按照Si：9％，Mg：0.27％，Mn：0.4％，Al：90.33％的比例进行配料；

(2)熔炼

将配好的原材料加入熔炼炉内熔化，熔炼炉中的温度为1200-1500℃，然后,除气、除渣将熔体内的杂渣、气体除去；

(3)铸造

熔炼好的铝液通过深井铸造系统，冷却铸造成圆铸棒，系统温度为420-500℃；

(4)挤压

利用挤压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成形，挤压筒直径为150-300mm，挤压工具工作温度为360-460℃，挤压速度20-80m/min；

(5)风冷淬火

将挤压成型的型材，经过风冷淬火，淬火温度为150-200℃；

(6)人工时效

淬火后的型材放入时效炉中进行时效处理，处理时长为45-75min；

(7)氧化

在含有20％硫酸、15％草酸、4％铬酸以及7％硫基有机酸的混酸电解液中，对型材进行氧化处理，温度为30-36℃；时间为3-6min，形成3～4μm的氧化膜；

(8)预镀

将活化后并经清水冲洗的型材置于由10％食盐、7％盐酸和水组成的液体中进行化学处理，处理温度为25℃，处理时间为1-2min；

(9)电镀

在电镀液中进行镀钛处理，镀液成份包括20％硫酸镍、12％氯化镍、9％硼酸、8％十二烷基硫酸钠、5％糖精、3％光亮剂，工艺条件：电流3-4A/dm阴极移动、5-7A/dm空气搅拌，镀液温度50-60℃，PH值3.9-4.2，电镀时间15min；

采用以上技术方案的有益效果是：本发明结构的高稳定性铝合金型材，其独有的中心骨架四方形结构使得型材的稳定性得到极大的提升；中心孔的形状为椭圆形，中心孔能够疏散型材上所承受的压力，相较于圆形中心孔平均疏散压力，型材压力最大的竖直方向处，中心孔的长轴处于竖直方向，这样能够快速疏散压力，压力最小处的中心孔短轴处于竖直方向，疏散压力效率较长轴低，这样使得型材各处受力平衡，能够有效防止型材形变；钢衬的形状为圆柱形，这种形状钢衬能够有利于型材疏散压力，防止型材受到损害；承重面为圆弧型的直角面，圆弧面能够在装潢使用时，起到保护作用，同时使得型材外观更为美观；中心骨架，由铝合金骨架体和钢丝网组成，钢丝网设置在铝合金骨架体的内部，环绕中心孔，钢丝网能够增强型材的韧性，防止型材受到压力断裂；采用上述的制造工艺，能够大大提升铝合金型材的各方面性能。

附图说明

图1是本发明一种稳定性铝合金型材的结构示意图；

图2是图1所示中心骨架的结构示意图；

其中，1——镀钛层，2——承重面，3——竖向梁，4——横向梁，5——中心骨架，6——中心孔，7——钢衬，8——铝合金骨架体，9——钢丝网。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

图1和图2出示了本发明一种高稳定性铝合金型材的具体实施方式：一种高稳定性铝合金型材，由镀钛层1、承重面2、竖向梁3、横向梁4、中心骨架5、中心孔6和钢衬7组成，中心骨架5为四方形，竖向梁3和横向梁4相互呈直角设置在中心骨架5的每个角上，承重面2设置在竖向梁3和横向梁4上，与竖向梁3和横向梁4形成一个四方形，中心骨架5上对应的四个承重面2构成一个四方形，钢衬7设置在中心骨架5与竖向梁3和横向梁4的连接处，镀钛层1设置在承重面2上，中心孔6设置在中心骨架5的中心处。

结合图2所示中心骨架5，由铝合金骨架体8和钢丝网9组成，钢丝网9设置在铝合金骨架体8的内部，环绕中心孔6。

本发明一种高稳定性铝合金型材的制造工艺，其步骤包括：

(1)配料

将原料按照Si：9％，Mg：0.27％，Mn：0.4％，Al：90.33％的比例进行配料；

(2)熔炼

将配好的原材料加入熔炼炉内熔化，熔炼炉中的温度为1200℃，然后,除气、除渣将熔体内的杂渣、气体除去；

(3)铸造

熔炼好的铝液通过深井铸造系统，冷却铸造成圆铸棒，系统温度为420℃；

(4)挤压

利用挤压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成形，挤压筒直径为180mm，挤压工具工作温度为460℃，挤压速度50m/min；

(5)风冷淬火

将挤压成型的型材，经过风冷淬火，淬火温度为190℃；

(6)人工时效

淬火后的型材放入时效炉中进行时效处理，处理时长为75min；

(7)氧化

在含有20％硫酸、15％草酸、4％铬酸以及7％硫基有机酸的混酸电解液中，对型材进行氧化处理，温度为36℃；时间为5min，形成4μm的氧化膜；

(8)预镀

将活化后并经清水冲洗的型材置于由10％食盐、7％盐酸和水组成的液体中进行化学处理，处理温度为25℃，处理时间为2min；

(9)电镀

在电镀液中进行镀钛处理，镀液成份包括20％硫酸镍、12％氯化镍、9％硼酸、8％十二烷基硫酸钠、5％糖精、3％光亮剂，工艺条件：电流4A/dm阴极移动、7A/dm空气搅拌，镀液温度60℃，PH值4.0，电镀时间15min；

采用以上技术方案的有益效果是：本发明结构的高稳定性铝合金型材，其独有的中心骨架四方形结构使得型材的稳定性得到极大的提升；中心孔的形状为椭圆形，中心孔能够疏散型材上所承受的压力，相较于圆形中心孔平均疏散压力，型材压力最大的竖直方向处，中心孔的长轴处于竖直方向，这样能够快速疏散压力，压力最小处的中心孔短轴处于竖直方向，疏散压力效率较长轴低，这样使得型材各处受力平衡，能够有效防止型材形变；钢衬的形状为圆柱形，这种形状钢衬能够有利于型材疏散压力，防止型材受到损害；承重面为圆弧型的直角面，圆弧面能够在装潢使用时，起到保护作用，同时使得型材外观更为美观；中心骨架，由铝合金骨架体和钢丝网组成，钢丝网设置在铝合金骨架体的内部，环绕中心孔，钢丝网能够增强型材的韧性，防止型材受到压力断裂；采用上述的制造工艺，能够大大提升铝合金型材的各方面性能。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高稳定性铝合金型材，其特征在于：由镀钛层、承重面、竖向梁、横向梁、中心骨架、中心孔和钢衬组成，中心骨架为四方形，竖向梁和横向梁相互呈直角设置在中心骨架的每个角上，承重面设置在竖向梁和横向梁上，与竖向梁和横向梁形成一个四方形，中心骨架上对应的四个承重面构成一个四方形，钢衬设置在中心骨架与竖向梁和横向梁的连接处，镀钛层设置在承重面上，中心孔设置在中心骨架的中心处。

2.根据权利要求1所述的高稳定性铝合金型材，其特征在于：所述中心孔的形状为椭圆形。

3.根据权利要求1所述的高稳定性铝合金型材，其特征在于：所述钢衬的形状为圆柱形。

4.根据权利要求1所述的高稳定性铝合金型材，其特征在于：所述承重面为圆弧型的直角面。

5.根据权利要求1所述的高稳定性铝合金型材，其特征在于：所述中心骨架，由铝合金骨架体和钢丝网组成，钢丝网设置在铝合金骨架体的内部，环绕中心孔。

6.一种使制权利要求1至5任意一项所述的高稳定性铝合金型材的工艺，其特征在于，其步骤包括：

(1)配料

将原料按照Si：9％，Mg：0.27％，Mn：0.4％，Al：90.33％的比例进行配料；

(2)熔炼

将配好的原材料加入熔炼炉内熔化，熔炼炉中的温度为1200-1500℃，然后,除气、除渣将熔体内的杂渣、气体除去；

(3)铸造

熔炼好的铝液通过深井铸造系统，冷却铸造成圆铸棒，系统温度为420-500℃；

(4)挤压

利用挤压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成形，挤压筒直径为150-300mm，挤压工具工作温度为360-460℃，挤压速度20-80m/min；

(5)风冷淬火

将挤压成型的型材，经过风冷淬火，淬火温度为150-200℃；

(6)人工时效

淬火后的型材放入时效炉中进行时效处理，处理时长为45-75min；

(7)氧化

在含有20％硫酸、15％草酸、4％铬酸以及7％硫基有机酸的混酸电解液中，对型材进行氧化处理，温度为30-36℃；时间为3-6min，形成3～4μm的氧化膜；

(8)预镀

将活化后并经清水冲洗的型材置于由10％食盐、7％盐酸和水组成的液体中进行化学处理，处理温度为25℃，处理时间为1-2min；

(9)电镀

在电镀液中进行镀钛处理，镀液成份包括20％硫酸镍、12％氯化镍、9％硼酸、8％十二烷基硫酸钠、5％糖精、3％光亮剂，工艺条件：电流3-4A/dm阴极移动、5-7A/dm空气搅拌，镀液温度50-60℃，PH值3.9-4.2，电镀时间15min。