CN108359859A - 铝合金型材加工工艺及铝合金型材 - Google Patents

铝合金型材加工工艺及铝合金型材 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种铝合金型材加工工艺，至少包括将铝合金铸锭、挤压模具、挤压筒分别进行加热处理，使铝合金铸锭、挤压模具、挤压筒的温度分别为480～500℃、435～445℃、410～420℃；将加热后的铝合金铸锭置于加热后的挤压筒内进行挤压处理，使加热后的铝合金铸锭从加热后的挤压模具的模孔中挤出，得到第一挤压型材；将第一挤压型材依次进行在线淬火处理、锯切处理和张力矫直处理，最后进行人工时效处理，时效条件为195～205℃，5～8h，获得铝合金型材。该工艺获得的铝合金型材晶粒尺寸小、型材微观间隙量减少并且微观间隙尺寸缩小，导电率达到56％及以上，综合力学性能良好。

Description

铝合金型材加工工艺及铝合金型材
技术领域
本发明属于铝合金加工制造技术领域，具体涉及一种铝合金型材加工工艺及铝合金型材。
背景技术
传统导电类铝型材产品的材质为6101B，属于可热处理强化合金，有优良的电导率和中等强度。在使用过程中，要求该类产品硬度必须控制在一个中等强度范围，延伸率达到标准要求，且电导率要求达到55％以上，生产难度大。而且随着对产品质量的升级要求，部分商家要求该类产品抗拉强度≧215MPa、屈服强度≧168MPa、延伸率≧6％、导电率IACS≧56％。
有些厂家使用过时效的方法来提高导电率，但综合力学性能达不到标准；难以达到客户对此类产品的使用要求。如申请号为201710240655.X的中国发明申请专利公开一种6101铝合金型材的制造方法，具体包括以下步骤：A、分别对6101铝合金圆锭、挤压模具、挤压机的挤压筒进行加热，其中6101铝合金圆锭加热温度为480～530℃，模具加热温度为460～480℃，挤压机的挤压筒加热温度为490～500℃；B、将铸锭放入挤压筒，挤压机的挤压杆推动挤压筒内的铝合金铸锭从挤压模具的模孔中挤出，形成挤压型材；C、挤压型材在出模口后由牵引机牵引，在固定料台处采用水雾淬火装置进行在线淬火；随后进行锯切、张力矫直和人工时效处理，得到的铝型材抗拉强度在220～223MPa、屈服强度为193MPa、伸长率达到18.6％及以上，符合交通轨道的需求，虽然综合力学性能已经满足要求，但是其导电性能并不清楚，且经过试验验证其导电率最高仅为55.5％。因此，有必要提出一种新的铝型材加工方法，使得其获得的铝型材综合力学性和导电率均符合要求。
发明内容
针对目前铝合金型材综合力学性能和导电率无法同时满足用户更高的要求等问题，本发明提供了一种铝合金型材加工工艺。
进一步地，本发明还提供一种铝合金型材。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种铝合金型材加工工艺，至少包括以下步骤：
将铝合金铸锭、挤压模具、挤压机的挤压筒分别进行加热处理，使所述铝合金铸锭、挤压模具、挤压筒的温度分别为480～500℃、435～445℃、410～420℃；
将加热后的所述铝合金铸锭置于加热后的所述挤压筒内进行挤压处理，使加热后的所述铝合金铸锭从加热后的所述挤压模具的模孔中挤出，得到第一挤压型材；
将所述第一挤压型材进行在线淬火处理，得到第二挤压型材；
将所述第二挤压型材进行锯切处理和张力矫直处理，获得第三挤压型材；
将所述第三挤压型材进行人工时效处理，人工时效温度为195～205℃，时间为5～8h，获得铝合金型材。
相应地，一种铝合金型材，所述铝合金型材由如上所述的加工工艺进行制造得到。
相对于现有技术，本发明上述提供的铝合金型材加工工艺，通过降低模具温度、挤压筒的温度，使得型材出料温度相应地得到降低，从而确保挤压铝合金进行再结晶时，生成的组织晶粒的粒度尺寸变小，避免了粗晶粒的产生，获得的铝合金型材微观间隙量减少且间隙尺寸缩小，使得铝合金型材的导电率达到56％及以上，并且还能保证其综合力学性能。
本发明的铝合金型材，由于采用本发明铝合金型材的加工工艺，得到的铝合金型材晶粒尺寸小、型材微观间隙量减少并且微观间隙尺寸缩小，使得铝合金型材的导电率达到56％及以上，并且综合力学性能也能获得保证。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为铝合金铸锭精炼时未使用高效精炼溶剂得到的铸棒组织低倍效果；
图2是本发明铝合金铸锭精炼时使用高效精炼溶剂得到的铝合金铸棒组织低倍效果。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实例提供了一种铝合金型材加工工艺。
所述铝合金型材加工工艺至少包括以下步骤：
将铝合金铸锭、挤压模具、挤压机的挤压筒分别进行加热处理，使所述铝合金铸锭、挤压模具、挤压筒的温度分别为480～500℃、435～445℃、410～420℃；
将加热后的所述铝合金铸锭置于加热后的所述挤压筒内进行挤压处理，使加热后的所述铝合金铸锭从加热后的所述挤压模具的模孔中挤出，得到第一挤压型材；
将所述第一挤压型材进行在线淬火处理，得到第二挤压型材；
将所述第二挤压型材进行锯切处理和张力矫直处理，获得第三挤压型材；
将所述第三挤压型材进行人工时效处理，人工时效温度为195～205℃，时间为5～8h，获得铝合金型材。
下面对本发明的技术方案做进一步的详细解释。
本发明的铝合金铸锭，按照质量分数100％计，包括以下组分：
其中，所述Cu、Mn、Zn均不取0值。
Mn含量过高，会使得加工得到的铝合金型材导电率降低，Fe虽然能够提高铝合金型材的力学性能，但是含量过高也会降低铝合金型材的导电率。当然，本发明的铝合金铸锭，还包括其他不可避免的杂质，如Cr、Ti等，这些杂质的总含量不超过0.02％，每种杂质含量不超过0.01％。
本发明中，铝合金铸锭可以采用如上所述的铝合金铸锭，也可以对其进行铸造精炼，使得杂质含量以及气体含量降低。
如果对铝合金铸锭进行铸造精炼，包括以下步骤：
对熔炼炉进行清洗，确保熔炼炉干净不含杂质，然后将铝锭置于熔炼炉中加热至72～750℃；
随后进行精炼处理，精炼温度控制在730～745℃，并且在高纯度的氮气和高效精炼溶剂的条件下，反复精炼至少3次，然后铸造成铝合金铸锭。
优选地，按照质量分数100％计，所述高效精炼溶剂包括以下成分：
氟化物30～40％；
氯化物60～70％。
其中，所述氟化物为CaF2等；所述氯化物为MgCl2、KCl、NaCl等中的至少一种。
该高效精炼溶剂通过与铝熔体发生物理、化学反应以除掉熔体中气体、非金属物、杂质金属物等，起到除气除杂、净化熔体作用。并且在铸造时没采用在线细化的方法，保证合金的晶粒度，过滤时采用50ppi双极过滤板过滤，同时采用管式过滤，并采用在线除气装置进行除气处理，以保证铝合金铸锭的纯度、质量。
图1和图2显示了未采用高效精炼溶剂和采用高效精炼溶剂对铝合金铸锭进行精炼得到的铸棒组织低倍效果。从图1可知，未采用高效精炼溶剂进行精炼时，铸棒组织出现较多的氢氧化物夹渣、金属及非金属夹渣物，并且含气量较多，铸棒针孔量也相对图2多。
上述加热后的铝合金铸锭在置于加热后的挤压筒内时，应当确保铝合金铸锭的温度为480～500℃，并且保证挤压筒的温度为410～420℃。
优选地，挤压处理的挤压速度为12～15m/min。挤压速度过快，产生粗晶粒，并且产生的张力过大；而挤压速度过慢，不利于加工效率的提高。
在将铝合金铸锭从挤压模具的模孔中挤出时，挤压模具的模孔出料处的铝合金温度应当在520～535℃，(1)以便于控制挤出型材后续固溶时效处理后的力学性能，此温度过低会导致型材力学性能达不到要求，(2)把挤出型材再结晶过程生成的内部组织晶粒晶粒度控制到最优，过高温度则会出现粗晶现场，影响型材的导电性能。
得到的第一挤压型材，在模孔出口处直接由牵引机牵引，在固定出料台处采用水雾淬火装置进行在线淬火，获得第二挤压型材。在线淬火后的型材温度≤80℃。
而得到的第二挤压型材，采用定尺锯和张力矫直机进行定尺锯切，同时进行张力矫直，得到第三挤压型材(也叫半成品)。
优选地，人工时效的温度为198～202℃，人工时效的时间为5～6h。人工时效温度过低，抗拉强度达不到215MPa的要求，而如果人工时效温度过高，导电率降低至55.5％及以下。人工时效时间过长，同样会出现导电率满下降。
本发明上述提供的铝合金型材加工工艺，通过降低模具温度、挤压筒的温度，使得型材出料温度相应地得到降低，从而确保挤压铝合金进行再结晶时，生成的组织晶粒的粒度尺寸变小，避免了粗晶粒的产生，获得的铝合金型材微观间隙量减少且间隙尺寸缩小，使得铝合金型材的导电率达到56％及以上，并且还能保证其综合力学性能。
由于本发明提供的铝合金型材加工工艺获得的铝合金型材抗拉伸强度达到230MPa、屈服强度达到215MPa、延伸率超过15％、硬度达到11.5HW及以上、导电率55.9～57.1％，符合用户对铝合金型材的新要求，因此可以大规模生产及推广应用。
为更有效的说明本发明的技术方案，下面通过多个具体实施例说明本发明的技术方案。
实施例1
一种铝合金型材加工工艺，包括以下步骤：
(1)对铝合金铸锭的成分进行检测，得到铝合金铸锭的组分质量百分含量如下：
以及其他不可避免的杂质；
(2)将铝合金铸锭置于感应炉中加热至490℃，将模具置于模具加热炉中加热至440℃，同时采用挤压机的电磁感应加热器对挤压筒进行加热，使得挤压筒的温度为415℃；
(3)将步骤(2)加热得到的铝合金铸锭置于加热后的挤压筒内，启动挤压机进行挤压，挤压温度为530℃，挤压速度为12m/min，挤压得到第一挤压型材；
(4)在挤压模孔出口处采用牵引机对第一挤压型材进行牵引，在固定出料台出采用水雾淬火装置进行在线淬火，淬火后的温度第一挤压型材温度为80℃；
(5).采用定尺锯对第一挤压型材进行定尺锯切，同时采用张力矫直机进行张力矫直处理，得到半成品；
(6).将步骤(5)得到的半成品置于人工时效炉中进行时效处理，时效温度为200℃，时间为5h，然后自然冷却，得到铝合金型材。
由于本发明的实施例仅参数发生变化，其他处理过程均一致，为节约篇幅，将实施例2～16的加工工艺参数列于表1中。
同时对实施例1～16得到的铝合金型材进行抗拉强度、屈服强度、延伸率、维氏硬度、导电率性能的测试，测试方法均为本领域技术人员熟知，故不详加列举，本次型材性能测试确认测试都采用的是常规检测设备：SUNS电子万能试验机、福司特数字便携式涡流电导率仪。性能测试方法过程为：在该批产品同一支型材三个不同位置各取两个测试样品(具体为在同一型材的前端、终端、末端各取两个测试样品)，按照研究时效工艺时效后采用以上检测设备、常规检测方法来检测型材的拉伸检测力学性能、导电率检测，取平均值，具体测试结果如表2所示。
表1本发明实施例2～16铝合金型材加工工艺参数
表2本发明实施例1～16铝合金型材性能测试结果
从表1和2可知，实施例1～11的加工条件为本发明提供的铝型材加工工艺条件，其获得的铝合金型材，综合力学性能均达到要求，并且导电率超过56％，而实施例12～14虽然综合力学性能符合要求，不过导电率却低于55％，而实施例15的维氏硬度相对较低，实施例16的导电率仅为55.7％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种铝合金型材加工工艺，至其特征在于，至少包括以下步骤：
将铝合金铸锭、挤压模具、挤压机的挤压筒分别进行加热处理，使所述铝合金铸锭、挤压模具、挤压筒的温度分别为480～500℃、435～445℃、410～420℃；
将加热后的所述铝合金铸锭置于加热后的所述挤压筒内进行挤压处理，使加热后的所述铝合金铸锭从加热后的所述挤压模具的模孔中挤出，得到第一挤压型材；
将所述第一挤压型材进行在线淬火处理，得到第二挤压型材；
将所述第二挤压型材进行锯切处理和张力矫直处理，获得第三挤压型材；
将所述第三挤压型材进行人工时效处理，人工时效温度为195～205℃，时间为5～8h，获得铝合金型材。
2.如权利要求1所述的铝合金型材加工工艺，其特征在于，所述人工时效的温度为198～202℃，人工时效的时间为5～6h。
3.如权利要求1～2任一项所述的铝合金型材加工工艺，其特征在于，所述模孔出口的温度为520～535℃。
4.如权利要求1～2任一项所述的铝合金型材加工工艺，其特征在于，所述挤压速度为12～15m/min。
5.如权利要求1～2任一项所述的铝合金型材加工工艺，其特征在于，按照质量分数100％计，所述铝合金铸锭包括以下组分：
其中，所述Cu、Mn、Zn均不取0值。
6.如权利要求1所述的铝合金型材加工工艺，其特征在于，所述在线淬火方式为水雾淬火。
7.如权利要求1所述的铝合金型材加工工艺，其特征在于，还包括对铝合金铸锭进行至少三次精炼处理。
8.如权利要求7所述的铝合金型材加工工艺，其特征在于：所述精炼处理的温度为730～745℃。
9.一种铝合金型材，其特征在于：所述铝合金型材由如权利要求1～8任一项所述的加工工艺进行制造得到。
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