CN106967936B - 一种航空货运超宽幅铝合金薄板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种航空货运超宽幅铝合金薄板的制备方法，步骤如下：（1）预热；（2）轧制；（3）重卷切边；（4）固溶淬火及拉伸矫直；（5）横切开卷；（6）人工时效；（7）检测、包装。本发明的制备方法工序减少、生产周期短、成本降低、成品率提高、生产效率提高，所生产的板材残余应力低、尺寸精度高，表面质量较好，满足航空货运用铝合金板材较低不平度的使用要求。

Description

一种航空货运超宽幅铝合金薄板的制备方法
技术领域
本发明属于合金材料领域，涉及一种铝合金薄板的制备方法，特别是涉及一种航空货运超宽幅铝合金薄板的制备方法。
背景技术
作为变形铝合金，Al-Zn-Mg-Cu合金比强度高、具有较好的耐蚀性，可以加工成各种形态、规格的结构材料，厚度0.8~4.0mm铝合金薄板可用于制造航空货运集装器的厢板、底板及托盘等结构件。铸锭铸造及均热完成后，后续典型生产工艺流程如下：预热轧制开卷装料盐浴槽内固溶淬火一次矫直人工时效二次矫直锯切包装入库发货。
目前，使用小规格硬铝合金扁锭生产超宽幅铝合金薄板时，生产效率低，宽展量不足，生产超宽幅板材受限，同时成品率也较低。以盐浴槽作为固溶处理设备时，板材在盐浴槽内完成固溶后，需将其吊出，装入水槽内淬火，即固溶至淬火的转移时间较难控制，导致固溶不充分或固溶淬火稳定性差；板材在固溶前，需要将其装入料框内，淬火后，又需将其从料框内取出，容易导致板材表面擦划伤，降低表面质量，这必然对人员素质及熟练度提出了高要求。同时，使用盐浴槽对合金进行加热，表面质量难以控制，稳定性较差，而浸入水中淬火，容易导致铝合金薄板冷却不均匀，板材不平度较差，虽然通过增加拉伸或矫直等工序来改善板型，但生产工序增多，生产周期较长。
发明内容
为克服现有技术中存在的缺点，本发明的目的是提供一种性能优异、尺寸精度高、平直度好、表面质量高、成品率高、生产效率高及工序简化的航空货运超宽幅铝合金薄板制备新方法。
为实现上述目的，本发明使用的技术方案为：
一种航空货运超宽幅铝合金薄板的制备方法，所述制备方法的工艺流程包括以下步骤：
S1：将铝合金铸锭在460~480℃下预热5~15小时；
S2：将步骤S1所得的铝合金铸锭进行轧制，得到卷材；
S3：将步骤S2所得的卷材进行重卷清洗、切边，所述切边的总量控制在40~60mm；
S4：将步骤S3得到的卷材在气垫式连续热处理机组内进行固溶淬火及拉伸矫直；
S5：将步骤S4得到的卷材转至横切，开卷、锯切成板材；
S6：将所述板材在120℃～140℃下进行20小时～27小时的时效处理，得到成品板材；
S7：将所述成品板材进行检测、包装。
优选的，所述步骤S1中的铝合金铸锭的目标成分包括下述重量百分比的原料：Si≤0.50，Fe≤0.50，Cu 0.10-2.25，Mn≤0.30，Mg 1.0-2.9，Cr 0.01-0.28，Zn 5.0-6.1，Ti0.001-0.20，Zr≤0.18，余量为Al及不可避免的杂质。
优选的，所述步骤S1中的铝合金铸锭的目标成分包括下述重量百分比的原料：Si≤0.50，Fe≤0.50，Cu 1.0-2.0，Mn≤0.30，Mg 1.5-2.5，Cr 0.10-0.20，Zn 5.5-6.0，Ti0.005-0.15，Zr≤0.18，余量为Al及不可避免的杂质。
优选的，所述步骤S1中的铝合金铸锭规格为厚度590mm，宽度1600mm。
优选的，所述步骤S2中的轧制为先横轧至1700~2900mm，宽展量在100~1300mm，再纵轧至厚度为0.8~4.0mm，切边为80~100mm。
优选的，所述横轧的道次为5~18，每道次压下量为4%~18%，轧制速度为1.2~1.6m/s。
优选的，所述步骤S4中的气垫式连续热处理机组为气垫炉。
优选的，所述步骤S4中热处理机组内各区温度为430~480℃，工艺段速度为5~30m/min，所述拉伸矫直变形量为1.0%～1.5%。
优选的，所述步骤S4中的淬火采用水淬方式。
优选的，所述步骤S5中的卷材需在6h内转至横切。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
轧制硬铝合金扁锭时，通过合理分配轧制道次及压下量，提高铸锭宽展量，经重卷等工序后，本发明直接在气垫式连续热处理机组内进行固溶淬火及拉伸矫直，制备工序减少、生产周期短、成本降低、成品率提高、生产效率提高，所生产的板材残余应力低、尺寸精度较高、不平度、表面质量较好。
附图说明
图1 为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
一种航空货运超宽幅铝合金薄板的制备方法，其工艺流程如图1所示，包括以下步骤：
S1：将铝合金铸锭在460~480℃下预热5~15小时。所述铝合金铸锭的目标成分包括下述重量百分比的原料：Si≤0.50，Fe≤0.50，Cu 0.10-2.25，Mn≤0.30，Mg 1.0-2.9，Cr0.01-0.28，Zn 5.0-6.1，Ti 0.001-0.20，Zr≤0.18，余量为Al及不可避免的杂质。所述铝合金铸锭规格为厚度590mm，宽度1600mm。
S2：将步骤S1所得的铝合金铸锭进行轧制，得到卷材。在轧制时，先将铝合金铸锭横轧至1700~2900mm，宽展量在100~1300mm，再纵轧至厚度为0.8~4.0mm，切边为80~100mm。而横轧分为5~18道次，每道次压下量为4%~18%，轧制速度为1.2~1.6m/s。
S3：将步骤S2所得的卷材进行重卷清洗、切边，所述切边的总量控制在40~60mm。
S4：将步骤S3得到的卷材在气垫式连续热处理机组内进行固溶淬火及拉伸矫直，所述热处理机组内各区温度为430~480℃，工艺段速度为5~30m/min，所述拉伸矫直变形量为1.0%～1.5%。所述气垫式连续热处理机组可以是气垫炉，而淬火则采用水淬方式。在固溶淬火及拉伸矫直过程中，通过调整相应工艺参数，可以控制板材不平度，板材尺寸精度能够有效控制。
S5：将步骤S4得到的卷材在6h内转至横切，开卷、锯切成板材。
S6：将所述板材在120℃～140℃下进行20小时～27小时的人工时效处理，得到成品板材；
S7：将所述成品板材进行检测、包装。
实施例一
生产成品规格厚度为0.8mm，宽度为2700mm，长度为3000mm的硬铝合金板材时，其工序如下：
选择符合成分要求的铝合金扁锭，所述铝合金扁锭的目标成分包括下述重量百分比的原料：Si≤0.50，Fe≤0.50，Cu 0.10-2.25，Mn≤0.30，Mg 1.0-2.9，Cr 0.01-0.28，Zn5.0-6.1，Ti 0.001-0.20，Zr≤0.18，余量为Al及不可避免的杂质。将所述铝合金扁锭经过460℃/15h预热后，先横轧，将横轧分为18道次，每道次压下量为4%~18%，轧制速度为1.2m/s，轧制时宽展量达到1300mm，宽展至2900mm，纵轧至成品厚度0.8mm，切边100mm，宽度为2800mm。
经重卷清洗、切边40mm后，卷材进入气垫式连续热处理机组内，保温温度为430℃，工艺段速度为30m/min，水淬，拉伸矫直变形量为1.0%，卷材在6h内转至横切开卷、锯切成品，并在120℃下时效27小时。
板材经上述处理后，抗拉强度为475MPa，屈服强度为436MPa，延伸率A50mm为15.5%。板材不平度如表1所示。
表1 0.8mm厚板材淬火时效后不平度
成品规格 横向不平度mm 纵向不平度mm 局部不平度mm 侧边弯曲度mm
0.8*2700*3000mm 3 5 2 1.5
实施例二
生产成品规格厚度为4mm，宽度为1500mm，长度为3500mm的硬铝合金板材时，其工序如下：
选择符合成分要求的铝合金扁锭，所述铝合金扁锭的目标成分包括下述重量百分比的原料：Si≤0.50，Fe≤0.50，Cu 1.0-2.0，Mn≤0.30，Mg 1.5-2.5，Cr 0.10-0.20，Zn5.5-6.0，Ti 0.005-0.15，Zr≤0.18，余量为Al及不可避免的杂质。将所述铝合金扁锭经过480℃/5h预热后，先横轧，将横轧分为5道次，每道次压下量为4%~10%，轧制速度为1.6m/s，轧制时宽展量为200mm，宽展至1700mm，再纵轧至成品厚度为4mm的卷材，切边100mm，宽度为1600mm。
经重卷清洗、切边60mm后，卷材进入气垫式连续热处理机组内，保温温度为480℃，工艺段速度为5m/min，水淬，拉伸矫直变形量为1.5%，卷材在6h内转至横切开卷、锯切成品，在140℃下时效20小时。
板材经上述处理后，抗拉强度为492MPa，屈服强度为455MPa，延伸率A50mm为14%。板材不平度如表2所示。
表2 4mm厚板材淬火时效后不平度
成品规格 横向不平度mm 纵向不平度mm 局部不平度mm 侧边弯曲度mm
4*1500*3500mm 2 4 0.5 1
采用本发明的方法来制备铝合金超宽幅薄板，通过使用厚度为590mm，宽度为1600mm的大规格硬铝合金扁锭，明显提高了生产效率，而且轧制过程中可以提高宽展量，摆脱了难以生产超宽幅板材的限制，提高了超宽幅硬铝合金板材的成品率，同时，通过对热处理工艺优化设计，提高了板材尺寸精度及表面质量，且生产超宽幅硬铝合金板稳定性较好。

Claims (7)

1.一种航空货运超宽幅铝合金薄板的制备方法，其特征在于，所述制备方法的工艺流程包括以下步骤：
S1：将铝合金铸锭在460~480℃下预热5~15小时，所述铝合金铸锭的目标成分包括下述重量百分比的原料：Si≤0.50，Fe≤0.50，Cu 0.10-2.25，Mn≤0.30，Mg 1.0-2.9，Cr 0.01-0.28，Zn 5.0-6.1，Ti 0.001-0.20，Zr≤0.18，余量为Al及不可避免的杂质；
S2：将步骤S1所得的铝合金铸锭进行轧制，得到卷材，所述轧制为先横轧至1700~2900mm，宽展量在100~1300mm，再纵轧至厚度为0.8~4.0mm，切边为80~100mm，所述横轧的道次为5~18，每道次压下量为4%~18%，轧制速度为1.2~1.6m/s；
S3：将步骤S2所得的卷材进行重卷清洗、切边，所述切边的总量控制在40~60mm；
S4：将步骤S3得到的卷材在气垫式连续热处理机组内进行固溶淬火及拉伸矫直；
S5：将步骤S4得到的卷材转至横切，开卷、锯切成板材；
S6：将所述板材在120℃～140℃下进行20小时～27小时的时效处理，得到成品板材；
S7：将所述成品板材进行检测、包装。
2.根据权利要求1所述的一种航空货运超宽幅铝合金薄板的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的铝合金铸锭的目标成分包括下述重量百分比的原料：Si≤0.50，Fe≤0.50，Cu1.0-2.0，Mn≤0.30，Mg 1.5-2.5，Cr 0.10-0.20，Zn 5.5-6.0，Ti 0.005-0.15，Zr≤0.18，余量为Al及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种航空货运超宽幅铝合金薄板的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的铝合金铸锭规格为厚度590mm，宽度1600mm。
4.根据权利要求1所述的一种航空货运超宽幅铝合金薄板的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中的气垫式连续热处理机组为气垫炉。
5.根据权利要求1所述的一种航空货运超宽幅铝合金薄板的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中热处理机组内各区温度为430~480℃，工艺段速度为5~30m/min，所述拉伸矫直变形量为1.0%～1.5%。
6.根据权利要求1所述的一种航空货运超宽幅铝合金薄板的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中的淬火采用水淬方式。
7.根据权利要求1所述的一种航空货运超宽幅铝合金薄板的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中的卷材在6h内转至横切。
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