CN108018470A - 一种6063铝合金型材的优化制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种6063铝合金型材的优化制备工艺，包括：将铝合金铸锭进行加热、挤压、拉矫、锯切和时效，得到铝合金型材；所述挤压过程中挤压筒的温度为450～460℃；所述挤压过程中挤压轴的速度为0.8～2mm/s；所述时效的温度为170～180℃；所述时效的时间为7～9小时。本发明通过严格控制挤压过程中的挤压温度和挤压速度，使制备得到的6063铝合金型材获得较好的力学性能以尺寸精度；而且本发明通过采用特定的时效温度和时效时间，进一步提高了制备得到的6063铝合金型材的力学性能。本发明提供的6063铝合金型材的制备工艺尤其适用于制备形状复杂、型腔较多的全铝车身型材。

Description

一种6063铝合金型材的优化制备工艺
技术领域
本发明涉及铝合金金属领域，尤其涉及一种6063铝合金型材的优化制备工艺。
背景技术
6063铝合金广泛用于建筑铝门窗、幕墙的框架，为了保证门窗、幕墙具有高的抗风压性能、装配性能、耐蚀性能和装饰性能，对铝合金型材综合性能的要求远远高于工业型材标准。6063铝合金的主要合金元素为镁与硅，具有加工性能极佳、优良的可焊接性、挤出性及电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性，易于抛光、上色膜，阳极氧化效果优良的众多的优点，是典型的挤压合金。6063铝合金型材以其良好的塑性、适中的热处理强度、良好的焊接性能以及阳极氧化处理后，表面华丽的色泽等诸多优点而被广泛应用于建筑型材、灌溉管材、供车辆、台架、家具、升降机、栅栏等用的管、棒、型材。
6063铝合金用于汽车的全铝车身，型材的形状复杂，空心型材的内腔较多，如何提高6063铝合金型材的综合性能成为本领域技术人员研究的热点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种6063铝合金的优化制备工艺，本发明提供的制备工艺能够制备得到尺寸精度高以及力学性能良好的6063铝合金型材。
本发明提供了一种6063铝合金型材的优化制备工艺，包括：
将铝合金铸锭进行加热、挤压、拉矫、锯切和时效，得到铝合金型材；
所述挤压过程中挤压筒的温度为450～460℃；
所述挤压过程中挤压轴的速度为0.8～2mm/s；
所述时效的温度为170～180℃；
所述时效的时间为7～9小时。
在本发明中，所述铝合金铸锭的成分优选为：
0.39～0.45wt％的硅；
0.4～0.51wt％的镁；
0.01～0.05wt％的铜；
0.02～0.06wt％的锌；
0.02～0.08wt％的锰；
0.01～0.03wt％的钛；
0.01～0.05wt％的铬；
0.15～0.25wt％的铁；
0.01～0.05wt％的钒；
0.005～0.009wt％的钠；
余量为铝。
在本发明中，所述硅的质量含量优选为0.4～0.44％，更优选为0.41～0.43％，最优选为0.42％；所述镁的质量含量优选为0.42～0.48％，更优选为0.44～0.46％，最优选为0.45％；所述铜的质量含量优选为0.01～0.04％，更优选为0.02～0.03％；所述锌的质量含量优选为0.03～0.05％，更优选为0.04％；所述锰的质量含量优选为0.03～0.07％，更优选为0.04～0.06％，最优选为0.05％；所述钛的质量含量优选为0.015～0.025％，更优选为0.02％；所述铬的质量含量优选为0.02～0.04％，更优选为0.03％；所述铁的质量含量优选为0.18～0.22％，更优选为0.2％；所述钒的质量含量优选为0.02～0.04％，更优选为0.03％；所述钠的质量含量优选为0.006～0.008％，更优选为0.007％。在本发明中，所述铝合金铸锭中杂质成分含量优选为0.02～0.04％，更优选为0.03％。
在本发明中，所述铸锭优选为夹杂物含量低，无夹渣、疏松、偏析等缺陷的铸锭；当所述铸锭含有上述缺陷时造成铸锭与基体焊合性能差，基体流动性不连续，在挤压的过程中极易从基体中分离出来，在通过模具的工作带时，容易粘附在入口端，形成粘铝，影响制备得到的铝合金形型材的表面质量。
在本发明中，所述铸锭加热的温度优选为500～530℃，更优选为510～520℃，最优选为515℃。在本发明中，所述铸锭加热过程中优选控制铸锭头尾的温度不超过40℃，更优选不超过5～35℃，更优选为不超过10～30℃，更优选不超过15～25℃，最优选不超过20℃。
在本发明中，所述挤压过程中模具的加热温度优选为450～460℃，更优选为452～458℃，最优选为454～456℃。
在本发明中，所述挤压过程中挤压筒的温度为450～460℃，更优选为452～458℃，最优选为454～456℃。在本发明中，挤压筒的温度过高会使制备得到的铝合金型材的抗拉强度降低，在摩擦力的作用下产生裂纹。
在本发明中，所述挤压轴的速度为0.8～2mm/s，更优选为1～1.8mm/s，最优选为1.2～1.6mm/s。在本发明中，挤压轴的速度过快会使型材表面所受的附加拉应力增大，极易产生裂纹。
在本发明中，所述挤压过程中的冷却方式优选为水冷或风冷，更优选为风冷。本发明采用风冷的方式进行挤压能够使制备得到的铝合金型材具有更好的尺寸精度。
在本发明中，所述挤压过程中的铸锭加热出炉至挤压筒时间优选不超过60s，更优选不超过55s，最优选不超过50s。
在本发明中，挤压完成后优选对得到的挤压制品进行表面质量检验，发现制品表面粗糙以及橘皮、夹杂等表面缺陷时应及时处理。
在本发明中，所述拉矫的方法优选为热矫，即在挤压机出口用石墨条加工的垫块对挤出的型材进行矫正，所述石墨加工的垫块为与铝合金型材形状一致的模具，制备得到的铝合金型材能够贴合放置在石墨垫块模具中。在本发明中，所述热矫能够进一步矫正挤压后的铝合金型材的形状，进一步提高制备得到的铝合金型材的尺寸精度。在本发明中，所述拉矫过程中的拉伸率优选为1.0～2.0％，更优选为1.2～1.8％，最优选为1.4～1.6％；所述拉伸率过大将造成制备得到的型材产生行位公差以及尺寸精度超标。在本发明中，所述热矫的方法以及拉伸率的设定能够使制备得到的铝合金型材具有良好的尺寸精度。
本发明优选采用上述技术方案所述的挤压工艺和拉矫工艺，本发明通过对挤压工艺和拉矫工艺的控制能够获得较好尺寸精度的铝合金型材。
在本发明中，所述锯切时优选保证锯切平台干净无铝屑，抬料装框人员手套干净、逐根抬料装框。在本发明中，所述装框过程中优选层与层之间加垫料，料与料之间有间隔，整体整齐干净，水淬料要擦拭干净表面水分。在本发明中，经过发明人大量的研究发现，锯切时如果锯切长度不合理会造成缩尾；所述锯切时型材头端的切取长度优选为1.5～2.5米，更优选为2米；所述型材尾端的切取长度优选为2～4米，更优选为2.5～3.5米，最优选为3米。
在本发明中，所述时效的温度为170～180℃，优选为172～178℃，最优选为175℃；所述时效的时间为7～9小时，更优选为7.5～8.5小时，最优选为8小时。本发明优选采用上述技术方案所述的时效工艺，能够进一步提高制备得到的铝合金型材的力学性能。在本发明中，所述时效过程中保温结束后，优选出炉空冷。
本发明通过严格控制挤压过程中的挤压温度和挤压速度，使制备得到的6063铝合金型材获得较好的力学性能以尺寸精度；而且本发明通过采用特定的时效温度和时效时间，进一步提高了制备得到的6063铝合金型材的力学性能。本发明提供的6063铝合金型材的制备工艺尤其适用于制备形状复杂、型腔较多的全铝车身型材。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员经改进或润饰的所有其它实例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
按照下述方法制备得到铝合金型材：
将铝合金铸锭进行加热、挤压、拉矫、锯切和时效，得到铝合金型材。
所述铝合金铸锭的成分为：0.42wt％的硅；0.45wt％的镁；0.03wt％的铜；0.04wt％的锌；0.05wt％的锰；0.02wt％的钛；0.03wt％的铬；0.2wt％的铁；0.03wt％的钒；0.007wt％的钠；杂质0.03wt％；余量为铝。
所述加热的温度为515℃，加热过程中控制铸锭头尾温差不超过40℃。
所述挤压过程中模具的加热温度为455℃，挤压过程中挤压筒的温度为455℃，挤压速度为1.5mm/s，铸锭加热后出炉到进入挤压筒的时间不超过60s；所述挤压过程采用的冷却方式为风冷。
所述矫直的方法为在挤压机的出口用石墨条加工的垫块对挤出的型材进行矫正，所述拉矫过程中的拉伸率为1.5％。
所述切锯时型材头端的切取长度为2米，型材尾端的切取长度为3米。
所述实效的温度为175℃，所述时效的时间为8小时。
实施例2
按照下述方法制备得到铝合金型材：
将铝合金铸锭进行加热、挤压、拉矫、锯切和时效，得到铝合金型材。
所述铝合金铸锭的成分为：0.39wt％的硅；0.4wt％的镁；0.03wt％的铜；0.04wt％的锌；0.02wt％的锰；0.02wt％的钛；0.03wt％的铬；0.15wt％的铁；0.03wt％的钒；0.007wt％的钠；杂质0.03wt％；余量为铝。
所述加热的温度为500℃，加热过程中控制铸锭头尾温差不超过35℃。
所述挤压过程中模具的加热温度为450℃，挤压过程中挤压筒的温度为450℃，挤压速度为0.8mm/s，铸锭加热后出炉到进入挤压筒的时间不超过50s；所述挤压过程采用的冷却方式为风冷。
所述矫直的方法为在挤压机的出口用石墨条加工的垫块对挤出的型材进行矫正，所述拉矫过程中的拉伸率为1％。
所述切锯时型材头端的切取长度为2米，型材尾端的切取长度为3米。
所述实效的温度为170℃，所述时效的时间为7.5小时。
实施例3
按照下述方法制备得到铝合金型材：
将铝合金铸锭进行加热、挤压、拉矫、锯切和时效，得到铝合金型材。
所述铝合金铸锭的成分为：0.45wt％的硅；0.51wt％的镁；0.03wt％的铜；0.04wt％的锌；0.08wt％的锰；0.02wt％的钛；0.03wt％的铬；0.25wt％的铁；0.03wt％的钒；0.007wt％的钠；杂质0.03wt％；余量为铝。
所述加热的温度为530℃，加热过程中控制铸锭头尾温差不超过30℃。
所述挤压过程中模具的加热温度为460℃，挤压过程中挤压筒的温度为460℃，挤压速度为2mm/s，铸锭加热后出炉到进入挤压筒的时间不超过55s；所述挤压过程采用的冷却方式为风冷。
所述矫直的方法为在挤压机的出口用石墨条加工的垫块对挤出的型材进行矫正，所述拉矫过程中的拉伸率为2％。
所述切锯时型材头端的切取长度为2米，型材尾端的切取长度为3米。
所述实效的温度为180℃，所述时效的时间为8.5小时。
比较例1
按照实施例1的方法制备得到铝合金型材，与实施例1的区别在于，所述挤压过程中挤压筒的温度为430℃。
比较例2
按照实施例1的方法制备得到铝合金型材，与实施例1的区别在于，所述挤压过程中挤压筒的温度为480℃。
比较例3
按照实施例1的方法制备得到铝合金型材，与实施例1的区别在于，所述挤压过程中的挤压速度为0.6mm/s。
比较例4
按照实施例1的方法制备得到铝合金型材，与实施例1的区别在于，所述挤压过程中的挤压速度为2.2mm/s。
比较例5
按照实施例1的方法制备得到铝合金型材，与实施例1的区别在于，所述时效的温度为150℃。
比较例6
按照实施例1的方法制备得到铝合金型材，与实施例1的区别在于，所述时效的温度为200℃。
比较例7
按照实施例1的方法制备得到铝合金型材，与实施例1的区别在于，所述时效的时间为6小时。
比较例8
按照实施例1的方法制备得到铝合金型材，与实施例1的区别在于，所述时效的时间为10小时。
实施例4
按照实施例1的方法制备得到铝合金型材，与实施例1的区别在于，所述拉矫的过程中不采用石墨垫块，直接进行矫直。
实施例5
按照实施例1的方法制备得到铝合金型材，与实施例1的区别在于，所述拉矫的过程中的拉伸率为0.8％。
实施例6
按照实施例1的方法制备得到铝合金型材，与实施例1的区别在于，所述拉矫的过程中的拉伸率为3％。
实施例7
按照实施例1的方法制备得到铝合金型材，与实施例1的区别在于，所述铸锭加热的温度为480℃。
实施例8
按照实施例1的方法制备得到铝合金型材，与实施例1的区别在于，所述铸锭加热的温度为550℃。
本发明实施例1～3以及实施例5～8制备得到的铝合金型材的尺寸精度能够达到GB/T6892-2015《一般工业用铝及铝合金挤压型材》的高精级或超高精级；其他实施例和比较例制备得到的铝合金型材表面会出现微裂纹或者麻面的缺陷。可知，挤压温度过高，挤压速度过快，均会导致型材表面出现微裂纹或者麻面等表面质量缺陷。
按照GB/T6892-2015《一般工业用铝及铝合金挤压型材》标准，，检测本发明实施例和比较例制备得到的铝合金型材的力学性能，检测结果如表1所示。
表1本发明实施例和比较例制备得到的铝合金型材的力学性能
由以上实施例可知，本发明提供了一种6063铝合金型材的优化制备工艺，包括：将铝合金铸锭进行加热、挤压、拉矫、锯切和时效，得到铝合金型材；所述挤压过程中挤压筒的温度为450～460℃；所述挤压过程中挤压轴的速度为0.8～2mm/s；所述时效的温度为170～180℃；所述时效的时间为7～9小时。本发明通过严格控制挤压过程中的挤压温度和挤压速度，使制备得到的6063铝合金型材获得较好的力学性能以尺寸精度；而且本发明通过采用特定的时效温度和时效时间，进一步提高了制备得到的6063铝合金型材的力学性能。本发明提供的6063铝合金型材的制备工艺尤其适用于制备形状复杂、型腔较多的全铝车身型材。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种6063铝合金型材的优化制备工艺，包括：
将铝合金铸锭进行加热、挤压、拉矫、锯切和时效，得到铝合金型材；
所述挤压过程中挤压筒的温度为450～460℃；
所述挤压过程中挤压轴的速度为0.8～2mm/s；
所述时效的温度为170～180℃；
所述时效的时间为7～9小时。
2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述铝合金铸锭的成分为：
0.39～0.45wt％的硅；
0.4～0.51wt％的镁；
0.01～0.05wt％的铜；
0.02～0.06wt％的锌；
0.02～0.08wt％的锰；
0.01～0.03wt％的钛；
0.01～0.05wt％的铬；
0.15～0.25wt％的铁；
0.01～0.05wt％的钒；
0.005～0.009wt％的钠；
余量为铝。
3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述加热的温度为500～530℃。
4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述加热过程中铝合金铸锭的头尾温差不超过40℃。
5.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述挤压过程中模具的加热温度为450～460℃。
6.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，所述挤压过程中的冷却方式为水冷或风冷。
7.根据权利要求1所述的时效工艺，其特征在于，所述拉矫过程中的拉伸率为1～2％。
8.根据权利要求7所述的时效工艺，其特征在于，所述拉矫的方法为在挤压机出口用石墨条加工的与预得到的铝合金型材形状一致的模具垫块对挤出的型材进行矫正。
9.根据权利要求1所述的时效工艺，其特征在于，所述时效过程中保温结束后，出炉空冷。
10.根据权利要求1所述的时效工艺，其特征在于，所述铸锭加热后出炉至挤压筒的时间不超过60s。
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