CN107282669A - 一种7a04高强棒材在线挤压生产工艺 - Google Patents

一种7a04高强棒材在线挤压生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于铝合金挤压工艺技术领域，涉及一种7A04高强棒材在线挤压生产工艺，挤压机中挤压筒头部的温度控制为450～500℃，比以往有所提高，挤压模具温度设定为500～520℃，7A04铝合金铸锭加热温度设定为380～420℃，产品挤压速度控制在1.5～2.5m/min，7A04高强棒材淬火前温度≥380℃，7A04高强棒材停放2个昼夜后进行(125±5)℃×(16‑20)h人工时效，通过该挤压生产工艺制备的7A04高强棒材，通过利用非标挤压机以及对挤压生产工艺中各个工艺参数的严格控制，实现了7A04高强棒材的在线生产目，7A04高强棒材的各项性能均能够满足使用要求，大大提高了企业的生产能力，也为企业节约了生产成本。

Description

一种7A04高强棒材在线挤压生产工艺
技术领域
本发明属于铝合金挤压工艺技术领域，涉及一种7A04高强棒材在线挤压生产工艺。
背景技术
7A04铝合金是典型的超硬铝合金，被广泛的应用在航空航天中，如飞机蒙皮、螺钉以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等。7A04高强棒材在实际挤压生产过程中的工艺流程为：挤压成型-离线淬火处理-时效强化处理三个过程，但是由于7A04铝合金较硬且合金的变形抗力较大，实际挤压生产时挤压速度控制在0.5～0.9mm/s范围内，铝合金铸锭加热温度控制在310～400℃，挤压速度稍微过快就将造成产品表面出现裂纹或扒皮严重等报废现象。7A04高强棒材的现有生产工艺中，挤压速度过慢，导致7A04高强棒材日产量过低，并且7A04高强棒材在后期离线固溶阶段既耗时又消耗大量能源。
发明内容
有鉴于此，本发明为了解决7A04高强棒材的现有生产工艺中，挤压速度过慢，导致7A04高强棒材日产量过低，并且7A04高强棒材在后期离线固溶阶段既耗时又消耗大量能源的问题，提供一种7A04高强棒材在线挤压生产工艺。
为达到上述目的，本发明提供一种7A04高强棒材在线挤压生产工艺，包括如下步骤：
A、将7A04铝合金铸锭进行预处理，预处理后的铸锭在400～450℃均质化退火8h后，置于挤压机的挤压筒中；
B、将挤压筒中产品模具加热至500～520℃，7A04铝合金铸锭温度控制为380℃～420℃，挤压机出口温度≥380℃，将装有产品模具的工作台与挤压筒配合夹紧；
C、挤压机内的挤压筒以1.5～2.5m/min的挤压速度向产品模具运行，对7A04铝合金铸锭进行挤压，7A04铝合金铸锭从产品模具的模孔中挤出，得到7A04铝合金棒材，其中7A04铝合金铸锭采用分段梯度加热方式，挤压筒头部的加热温度为450～500℃，中部的加热温度为440～460℃，尾部的加热温度为370～390℃；
D、将步骤C制得的7A04铝合金棒材在自然环境下停放2个昼夜；
E、将停放2个昼夜的7A04铝合金棒材进行时效热处理，时效温度为120～130℃，时效时间为16～20h。
进一步，步骤A中7A04铝合金铸锭合金成分为：Si≤0.5％，Fe≤0.5％，Cu1.4％～2.0％，Mn0.5％～0.6％，Mg2.6％～2.8％，Zn6.5％～7.0％，Ti≤0.10％，单个杂质含量≤0.05％，其余杂质合计≤0.15％，余量为Al，各组分的重量百分比总和为100％。
进一步，步骤A中7A04铝合金铸锭的直径范围为358～436mm。
进一步，步骤B中挤压筒的挤压比为35～40。
进一步，步骤B中产品模具的工作面上涂抹有润滑油。
进一步，步骤C中7A04高强棒材的棒径为60～120mm。
进一步，步骤E时效热处理的温度为125℃，时效时间为18h。
本发明的有益效果在于：
1、通过本发明一种7A04高强棒材在线挤压生产工艺制备的7A04高强棒材，利用非标卧室挤压机设备以及结合7A04高强棒材淬火前温度要求380～410℃，对产品模具工作带长度进行合理的设计，并且将挤压筒温度控制在450～500℃，模具加热温度设置为500～520℃，通过合理控制铝合金铸锭、挤压筒、模具三者的温度关系来减小挤压过程中产生的摩擦阻力从而实现提高产品淬火温度，最终实现产品不经过离线淬火处理过程直接挤压完成后停放2个昼夜后直接进行人工时效，产品力学性能满足GJB2507A-2008A中对φ120mm的7A04棒材的要求，即抗拉强度≥570MPa、屈服强度≥490MPa、断后延伸率≥6％的要求，实际可以达到抗拉强度在600～640MPa之间，屈服强度在520～550MPa之间，断后延伸率在8～10％之间。
2、7A04高强棒材的现有生产工艺中，挤压速度过慢，导致7A04高强棒材日产量过低，并且7A04高强棒材在后期离线固溶阶段既耗时又消耗大量能源，通过本发明一种7A04高强棒材在线挤压生产工艺制备的7A04高强棒材，利用非标挤压机及现场控制产品淬火前温度在380～410℃范围内，可实现7A04在线生产目的，产品的各项性能均能够满足使用要求，从而大大提高了企业的生产能力，也节约了生产成本。
3、通过本发明一种7A04高强棒材在线挤压生产工艺制备的7A04高强棒材，通过各个工艺参数的严格控制，使得7A04高强棒材的淬火温度能够达到≥380℃的需求，从而达到产品的过饱和固溶效果，省去了离线固溶处理的过程，最后实现7A04高强棒材的在线挤压生产，为企业节省了大量的能源，也降低了生产成本。
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1：
一种7A04高强棒材在线挤压生产工艺，包括如下步骤：
A、配料：7A04铝合金铸锭各元素质量百分数配比如下：
元素 Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti 杂质 Al
含量 0.50 0.50 2.0 0.6 2.8 7.0 0.1 0.15 余量
将7A04铝合金铸锭进行预处理，预处理后的铸锭在450℃均质化退火8h后，置于挤压机的挤压筒中，其中7A04铝合金铸锭的直径为436mm；
B、将挤压筒中产品模具加热至520℃，7A04铝合金铸锭温度控制为420℃，挤压机出口温度为380℃，将装有产品模具的工作台与挤压筒配合夹紧，其中产品模具的工作面上涂抹有润滑油；
C、挤压机内的挤压筒以2.5m/min的挤压速度向产品模具运行，对7A04铝合金铸锭进行挤压，7A04铝合金铸锭从产品模具的模孔中挤出，得到7A04铝合金棒材，7A04高强棒材的棒径为120mm，其中7A04铝合金铸锭采用分段梯度加热方式，挤压筒头部的加热温度为500℃，中部的加热温度为460℃，尾部的加热温度为390℃，挤压筒的挤压比为40；
D、将步骤C制得的7A04铝合金棒材在自然环境下停放2个昼夜；
E、将停放2个昼夜的7A04铝合金棒材进行时效热处理，时效温度为130℃，时效时间为20h。
实施例2：
一种7A04高强棒材在线挤压生产工艺，包括如下步骤：
A、配料：7A04铝合金铸锭各元素质量百分数配比如下：
元素 Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti 杂质 Al
含量 0.50 0.50 1.4 0.5 2.6 6.5 0.1 0.15 余量
将7A04铝合金铸锭进行预处理，预处理后的铸锭在450℃均质化退火8h后，置于挤压机的挤压筒中，其中7A04铝合金铸锭的直径为358mm；
B、将挤压筒中产品模具加热至500℃，7A04铝合金铸锭温度控制为380℃，挤压机出口温度为400℃，将装有产品模具的工作台与挤压筒配合夹紧，其中产品模具的工作面上涂抹有润滑油；
C、挤压机内的挤压筒以1.5m/min的挤压速度向产品模具运行，对7A04铝合金铸锭进行挤压，7A04铝合金铸锭从产品模具的模孔中挤出，得到7A04铝合金棒材，7A04高强棒材的棒径为60mm，其中7A04铝合金铸锭采用分段梯度加热方式，挤压筒头部的加热温度为450℃，中部的加热温度为440℃，尾部的加热温度为370℃，挤压筒的挤压比为35；
D、将步骤C制得的7A04铝合金棒材在自然环境下停放2个昼夜；
E、将停放2个昼夜的7A04铝合金棒材进行时效热处理，时效温度为120℃，时效时间为16h。
实施例3：
一种7A04高强棒材在线挤压生产工艺，包括如下步骤：
A、配料：7A04铝合金铸锭各元素质量百分数配比如下：
元素 Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti 杂质 Al
含量 0.50 0.50 1.8 0.55 2.7 6.9 0.1 0.15 余量
将7A04铝合金铸锭进行预处理，预处理后的铸锭在450℃均质化退火8h后，置于挤压机的挤压筒中，其中7A04铝合金铸锭的直径为436mm；
B、将挤压筒中产品模具加热至520℃，7A04铝合金铸锭温度控制为420℃，挤压机出口温度为400℃，将装有产品模具的工作台与挤压筒配合夹紧，其中产品模具的工作面上涂抹有润滑油；
C、挤压机内的挤压筒以2.0m/min的挤压速度向产品模具运行，对7A04铝合金铸锭进行挤压，7A04铝合金铸锭从产品模具的模孔中挤出，得到7A04铝合金棒材，7A04高强棒材的棒径为100mm，其中7A04铝合金铸锭采用分段梯度加热方式，挤压筒头部的加热温度为500℃，中部的加热温度为450℃，尾部的加热温度为380℃，挤压筒的挤压比为35；
D、将步骤C制得的7A04铝合金棒材在自然环境下停放2个昼夜；
E、将停放2个昼夜的7A04铝合金棒材进行时效热处理，时效温度为125℃，时效时间为18h。
实施例4：
实施例4与实施例3的区别在于步骤C中挤压筒挤压速度为2.5m/min。
对比例：
对比例制备的7A04高强棒材的挤压速度控制在0.5～0.9mm/s范围内，7A04铝合金铸锭加热温度控制在310～400℃。
对实施例1～4和对比例得到的7A04高强棒材进行力学性能测试，测试结果见表一：
表一：
由表一可知，通过7A04高强棒材在线挤压生产工艺制备的7A04高强棒材抗拉强度和屈服强度高于现有7A04高强棒材的抗拉强度和屈服强度，7A04高强棒材延伸率高于现有7A04高强棒材的延伸率。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种7A04高强棒材在线挤压生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
A、将7A04铝合金铸锭进行预处理，预处理后的铸锭在400～450℃均质化退火8h后，置于挤压机的挤压筒中；
B、将挤压筒中产品模具加热至500～520℃，7A04铝合金铸锭温度控制为380℃～420℃，挤压机出口温度≥380℃，将装有产品模具的工作台与挤压筒配合夹紧；
C、挤压机内的挤压筒以1.5～2.5m/min的挤压速度向产品模具运行，对7A04铝合金铸锭进行挤压，7A04铝合金铸锭从产品模具的模孔中挤出，得到7A04铝合金棒材，其中7A04铝合金铸锭采用分段梯度加热方式，挤压筒头部的加热温度为450～500℃，中部的加热温度为440～460℃，尾部的加热温度为370～390℃；
D、将步骤C制得的7A04铝合金棒材在自然环境下停放2个昼夜；
E、将停放2个昼夜的7A04铝合金棒材进行时效热处理，时效温度为120～130℃，时效时间为16～20h。
2.如权利要求1所述的7A04高强棒材在线挤压生产工艺，其特征在于，步骤A中7A04铝合金铸锭合金成分为：Si≤0.5％，Fe≤0.5％，Cu1.4％～2.0％，Mn0.5％～0.6％，Mg2.6％～2.8％，Zn6.5％～7.0％，Ti≤0.10％，单个杂质含量≤0.05％，其余杂质合计≤0.15％，余量为Al，各组分的重量百分比总和为100％。
3.如权利要求2所述的7A04高强棒材在线挤压生产工艺，其特征在于，步骤A中7A04铝合金铸锭的直径范围为358～436mm。
4.如权利要求3所述的7A04高强棒材在线挤压生产工艺，其特征在于，步骤B中挤压筒的挤压比为35～40。
5.如权利要求4所述的7A04高强棒材在线挤压生产工艺，其特征在于，步骤B中产品模具的工作面上涂抹有润滑油。
6.如权利要求5所述的7A04高强棒材在线挤压生产工艺，其特征在于，步骤C中7A04高强棒材的棒径为60～120mm。
7.如权利要求6所述的7A04高强棒材在线挤压生产工艺，其特征在于，步骤E时效热处理的温度为125℃，时效时间为18h。
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