CN107739925A - 一种高强度高延伸率汽车减震器用铝合金生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强度高延伸率汽车减震器用铝合金生产工艺，属于Al‑Zn‑Mg‑Cu系铝合金材料技术领域。其首先熔铸铝锭，对熔铸的铝锭进行均匀化处理；将铝锭加热到470~500℃，采用1350MN正向挤压机进行挤压，对挤压产品进行在线喷淋水冷却；冷却后进行拉直锯切，最后对锯切后产品进行人工时效热处理。本发明提供的汽车减震器用7003铝合金生产工艺，既能生产出高强度高延伸率的汽车减震器产品，其表面质量也能得到提高，满足汽车产品实际使用。

Description

一种高强度高延伸率汽车减震器用铝合金生产工艺
技术领域
本发明涉及一种高强度高延伸率汽车减震器用铝合金生产工艺，具体涉及7003-T76铝合金的生产工艺，属于Al-Zn-Mg-Cu系铝合金材料技术领域。
背景技术
铝合金材料用途广泛，可以应用于工业、汽车、航空、航天等各个领域。目前大部分汽车用减震器多采用6061、6082、6351铝合金挤压材或7003、7005(7N01)、7021、7029铝合金挤压材制作，前3种铝合金材料的抗拉强度属于300MPa级，其屈服强度和断后伸长率约为250MPa和8％；后4种合金材料的抗拉强度属于350MPa级，屈服强度和断后伸长率分别为290MPa和8％。
我国某项汽车用减震器需要一种7003型材，要求此种铝合金T76状态型材的抗拉强度达到420N/mm2、规定非比例延伸强度达到400N/mm2、断后伸长率达到15％、表面粗糙度Ra≤6.3。
发明内容
本发明的目的是解决传统汽车减震器用铝合金型材抗拉强度、规定非比例延伸强度和断后伸长率低的问题，而提供一种高强度高延伸率汽车减震器用7003-T76铝合金的生产工艺。
本发明的技术方案，一种高强度高延伸率汽车减震器用铝合金生产工艺，步骤如下：首先熔铸铝锭，对熔铸的铝锭进行均匀化处理；将铝锭加热到470～500℃，采用挤压机进行挤压，对挤压产品进行在线喷淋水冷却；冷却后进行拉直锯切，最后对锯切后产品进行人工时效热处理即得到产品高强度高延伸率汽车减震器用铝合金。
所述高强度高延伸率汽车减震器用铝合金生产工艺，具体步骤如下：
(1)铝锭熔铸：以质量百分比计按照如下配方比例进行铝锭熔铸，得到铸棒；Zn：5.70％～6.00％；Mg：0.87％～0.95％；Cu：0.15～0.21％；Zr：0.15％～0.18％；Mn：0.04～0.10％；Ti：0.05％；Cr：0.05％；Fe：0.22％；Si：0.10％，其余均为铝；
(2)均匀化处理：将步骤(1)所得铸棒在460～470℃下均匀化9～11h，然后在485～495℃下均匀化5～7h，均匀化处理后出炉空冷至室温；
(3)加热：将步骤(2)所得均匀化所得铸棒加热到470～500℃，铸棒头尾温度梯度为10～30℃；将挤压模具加热，加热温度为470～490℃，将模筒加热，加热温度为425～435℃；
(4)挤压：采用1350MN挤压机对铸棒进行挤压，铸棒直径为151～153mm，挤压系数在20～21，出料速度为1.0～2.0m/min，挤压过程中通液氮冷却模腔，出料过程中牵引机同步牵引；
(5)在线淬火：对挤压所得铸棒进行在线喷淋淬火，淬火介质为循环水，循环水的电导率≤300us/cm，水箱的水位高度为30～40cm，水温≤38℃，水压为0.3～0.4MPa；
(6)拉直：对在线淬火后的铸棒进行拉直处理，拉直率为0.5～1.0％；
(7)人工时效热处理：对步骤(6)所得锯切后产品进行人工时效热处理，双级时效工艺为：首先在100～110℃时效处理8～10h，随后在145～155℃时效处理10～12h，即得到高强度高延伸率汽车减震器用铝合金。
所述铝合金为7003铝合金。
本发明的有益效果：本发明的铝合金及利用其制造的汽车减震器的抗拉强度可达到420N/mm2；规定非比例延伸强度达到400N/mm2；断后伸长率达到15％，表面粗糙度Ra≤6.3；且采用在线风冷淬火批量生产，生产成本低廉。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1一种高强度高延伸率汽车减震器用7003-T76铝合金的生产工艺
成分优化后7003铝合金化学成分为：Zn：5.85％，Mg：0.90％，Cu：0.18％，Zr：0.16％，Mn：0.07％，Ti：0.05％，Cr：0.05％，Fe：0.22％，Si：0.10％，余量为Al；铸造速度为120mm/min；
均匀化处理工艺为：465℃×10h+490℃×6h，均匀化处理后出炉空冷至室温。
挤压前棒料加热温度为485℃，棒料头尾温度梯度为15℃，模具加热温度为480℃，模筒加热温度为435℃。挤压过程中通液氮冷却模腔，挤压产品由牵引机同步牵引，牵引速度为1.5m/min。
淬火方式为在线水箱喷淋冷却，淬火介质为循环水，冷却后风机吹去产品表面的水渍，拉直率为1.0％。
将拉伸矫直的铝合金型材切成短料进行双级时效热处理，工艺为105℃×8h+150℃×12h；制备得到汽车用铝合金型材。
实施例2一种高强度高延伸率汽车减震器用7003-T76铝合金的生产工艺
成分优化后7003铝合金化学成分为：Zn：5.90％，Mg：0.92％，Cu：0.17％，Zr：0.17％，Mn：0.08％，Ti：0.05％，Cr：0.05％，Fe：0.22％，Si：0.10％，余量为Al；铸造速度为125mm/min；
均匀化处理工艺为：462℃×10h+493℃×6h，均匀化处理后出炉空冷至室温。
挤压前棒料加热温度为478℃，棒料头尾温度梯度为16℃，模具加热温度为485℃，模筒加热温度为425℃。挤压过程中通液氮冷却模腔，挤压产品由牵引机同步牵引，牵引速度为1.7m/min。
淬火方式为在线水箱喷淋冷却，淬火介质为循环水，冷却后风机吹去产品表面的水渍，拉直率为1.5％。
将拉伸矫直的铝合金型材切成短料进行双级时效热处理，工艺为100℃×8h+155℃×12h；制备得到汽车用铝合金型材。
实施例3一种高强度高延伸率汽车减震器用7003-T76铝合金的生产工艺
成分优化后7003铝合金化学成分为：Zn：5.75％，Mg：0.94％，Cu：0.20％，Zr：0.16％，Mn：0.06％，Ti：0.05％，Cr：0.05％，Fe：0.22％，Si：0.10％，余量为Al；铸造速度为128mm/min；
均匀化处理工艺为：470℃×9h+485℃×7h，均匀化处理后出炉空冷至室温。
挤压前棒料加热温度为500℃，棒料头尾温度梯度为20℃，模具加热温度为475℃，模筒加热温度为430℃。挤压过程中通液氮冷却模腔，挤压产品由牵引机同步牵引，牵引速度为1.0m/min。
淬火方式为在线水箱喷淋冷却，淬火介质为循环水，冷却后风机吹去产品表面的水渍，拉直率为1.0％。
将拉伸矫直的铝合金型材切成短料进行双级时效热处理，工艺为108℃×8h+146℃×12h；制备得到汽车用铝合金型材。
实施例4一种高强度高延伸率汽车减震器用7003-T76铝合金的生产工艺
成分优化后7003铝合金化学成分为：Zn：5.98％，Mg：0.88％，Cu：0.19％，Zr：0.18％，Mn：0.10％，Ti：0.05％，Cr：0.05％，Fe：0.22％，Si：0.10％，余量为Al；铸造速度为130mm/min；
均匀化处理工艺为：468℃×10h+494℃×6h，均匀化处理后出炉空冷至室温。
挤压前棒料加热温度为490℃，棒料头尾温度梯度为18℃，模具加热温度为482℃，模筒加热温度为433℃。挤压过程中通液氮冷却模腔，挤压产品由牵引机同步牵引，牵引速度为2.0m/min。
淬火方式为在线水箱喷淋冷却，淬火介质为循环水，冷却后风机吹去产品表面的水渍，拉直率为0.8％。
将拉伸矫直的铝合金型材切成短料进行双级时效热处理，工艺为110℃×8h+145℃×12h；制备得到汽车用铝合金型材。
实施例5一种高强度高延伸率汽车减震器用7003-T76铝合金的生产工艺
成分优化后7003铝合金化学成分为：Zn：5.70％，Mg：0.95％，Cu：0.15％，Zr：0.15％，Mn：0.05％，Ti：0.05％，Cr：0.05％，Fe：0.22％，Si：0.10％，余量为Al；铸造速度为126mm/min；
均匀化处理工艺为：470℃×10h+497℃×6h，均匀化处理后出炉空冷至室温。
挤压前棒料加热温度为495℃，棒料头尾温度梯度为18℃，模具加热温度为476℃，模筒加热温度为432℃。挤压过程中通液氮冷却模腔，挤压产品由牵引机同步牵引，牵引速度为1.3m/min。
淬火方式为在线水箱喷淋冷却，淬火介质为循环水，冷却后风机吹去产品表面的水渍，拉直率为1.2％。
将拉伸矫直的铝合金型材切成短料进行双级时效热处理，工艺为102℃×8h+148℃×12h；制备得到汽车用铝合金型材。
通过对7003铝合金化学成分优化、合适的铸造参数、双级均匀化处理、挤压过程模腔通氮气冷却、在线淬火、牵引机同步牵引及双级人工时效处理，可有效改善挤出产品表面拉毛的现象，挤压出料过程中尺寸从头到尾的稳定性。
经对成品的各项验证，采用本生产工艺生产的汽车减震器用铝合金产品，综合性能优异，在满足高强度的条件下还能保持较高的延伸率，产品的尺寸精度和表面质量都得到了有效的提高。实施例1-5的综合力学性能和表面粗糙度见下表，均能满足客户对汽车减震器的使用要求。
表1
最后说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而并非限制，但是对本领域技术人员来说，可以在具体形式和操作方式上对其做出其他变化，而部偏离本发明权力书的所限定的主旨和范围。

Claims (3)

1.一种高强度高延伸率汽车减震器用铝合金生产工艺，其特征是步骤如下：首先熔铸铝锭，对熔铸的铝锭进行均匀化处理；将铝锭加热到470~500℃，采用挤压机进行挤压，对挤压产品进行在线喷淋水冷却；冷却后进行拉直锯切，最后对锯切后产品进行人工时效热处理即得到高强度高延伸率汽车减震器用铝合金。
2.如权利要求1所述高强度高延伸率汽车减震器用铝合金生产工艺，其特征是具体步骤如下：
（1）铝锭熔铸：以质量百分比计按照如下配方比例进行铝锭熔铸，得到铸棒；Zn：5.70%~6.00%；Mg：0.87%~0.95%；Cu：0.15~0.21%；Zr：0.15%~0.18%；Mn：0.04~0.10%；Ti：0.05%；Cr：0.05%；Fe：0.22%；Si：0.10%，其余均为铝；
（2）均匀化处理：将步骤（1）所得铸棒在460~470℃下均匀化9~11h，然后在485~495℃下均匀化5~7h，均匀化处理后出炉空冷至室温；
（3）加热：将步骤（2）均匀化所得铸棒加热到470~500℃，铸棒头尾温度梯度为10~30℃；将挤压模具加热，加热温度为470~490℃，将模筒加热，加热温度为425~435℃；
（4）挤压：采用挤压机对经步骤（3）加热后的铸棒进行挤压，铸棒直径为151~153mm，挤压系数在20~21，出料速度为1.0~2.0m/min，挤压过程中通液氮冷却模腔，出料过程中牵引机同步牵引；
（5）在线淬火：对经步骤（4）挤压所得铸棒进行在线喷淋淬火，淬火介质为循环水，循环水的电导率≤300us/cm，水箱的水位高度为30~40cm，水温≤38℃，水压为0.3~0.4MPa；
（6）拉直：对在线淬火后的铸棒进行拉直处理，拉直率为0.5~1.0%；
（7）人工时效热处理：对步骤（6）所得锯切后产品进行人工时效热处理，双级时效工艺为：首先在100~110℃时效处理8~10h，随后在145~155℃时效处理10~12h，即得到高强度高延伸率汽车减震器用铝合金。
3.如权利要求2所述高强度高延伸率汽车减震器用铝合金生产工艺，其特征是：所述铝合金为7003铝合金。
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