CN108998704A - 一种铝镁合金丝的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种铝镁合金丝的生产工艺。一种铝镁合金丝的生产工艺,包括以下步骤:(1)将规格为Φ9.5mm的铝镁合金杆冷轧至Φ5.5mm,得盘条;(2)将Φ5.5mm的得盘条在400‑500℃下进行退火处理,得退火处理后的盘条;(3)将退火处理后的盘条一次单模拉丝至Φ4.4mm后,二次单模拉丝至Φ3.2mm,再进行表面微刮削,最后水箱拉丝至Φ1.2mm,得所述的铝镁合金丝。本发明所述的一种铝镁合金丝的生产工艺,该工艺适用于将高强度铝镁合金杆加工成铝镁合金丝;该工艺法通过冷轧与拉拔的配合,解决了铝镁合金丝在生产过程中表面缺陷率高及断线频繁的问题,断线率降低了50%以上,生产方法适用于工业批量化生产。
Description
技术领域
本发明属于铝合金材料技术领域,具体涉及一种铝镁合金丝的生产工艺。
背景技术
高强度铝合金焊接结构由于具有密度小、强度高以及良好的强塑形、抗蚀性等优点,已广泛应用于民用及军工领域,如各种化工容器、交通工具、舰船、飞机、火箭、宇宙探测器等。近年来高速列车、地铁列车、城市轻轨等热点行业中高强度铝合金焊接结构用量逐年增加,但高强度铝合金焊丝材料一直依赖进口,高强度铝合金焊丝国产化成为近年来高校和企业的研究热点。高强度铝合金线坯的生产方式有立式半连续铸造一挤压法、连铸连轧法、水平连铸牵引法三种,挤压法和牵引法受产量低、成本高、气体和渣含量控制水平的限制,生产的合金杆质量不如连铸连轧合金杆。2017年我公司连铸连轧高强度铝镁合金杆开发成功,为焊丝生产企业提供了含气含渣量优于挤压法和牵引法的铝合金线坯。铝合金线坯生产成焊丝的方式有拉拔和冷轧两种,相对于拉拔,冷轧方式更侧重于轧制的方式改变线坯直径,对于裂纹敏感性强的高强度铝镁合金,冷轧方式可以减少开裂可能性从而降低断线率。
专利CN201710500972.0公开了一种5154铝镁合金丝线,包括如下组份:Mg3.1-3.5wt%、Cr0.15-0.18wt%、Fe0.10-0.15wt%,余量为Al。该发明制得的铝镁合金丝线中,降低了Mg、Cr元素的含量,可以避免析出相的粗化;微量添加Fe元素提高延伸率,便于后续拉拔;微量添加Be元素可以降低轧制过程中表面裂纹倾向;该申请采用的制备方法可将Φ7.5mm的5154铝镁合金杆拉拔成Φ0.08mm及Φ0.06mm规格的铝镁合金丝,断线率仅分别为0.2次/kg和0.3次/kg。该申请提出的制备方法与常规方法相比,减少了Φ5.2mm-Φ3.0mm之间的退火操作,成本可降低100元/吨。但是,该申请中制得的规格为Φ7.5mm的5154铝镁合金杆抗拉强度大致在220-260MPa。经实际实验,该技术将强度在320-360MPa的铝镁合金杆加工成铝镁合金丝的成品率低。因此,该技术不适用于将强度在320-360MPa的铝镁合金杆加工成铝镁合金丝,
专利CN201610490112.9公开了一种铝合金丝的制作方法,包括以下步骤:⑴将铝镁硅钪合金杆进行冷拉拔,冷拉拔成直径为2.5mm的铝合金丝;⑵将步骤⑴得到的直径为2.5mm的铝合金丝在480-505℃下保温10-16小时,进行钪的析出和固溶强化处理;⑶将步骤⑵处理后的直径为2.5mm的铝合金丝进行二次冷拉拔,拉拔成直径为0.15-0.4mm的铝合金丝;⑷将步骤⑶得到的直径为0.15-0.4mm的铝合金丝在140-200℃温度下保温时间6-15小时进行人工时效处理。该申请通过在两次拉拔之间进行钪的析出和固溶强化处理,制得的铝合金单丝均能满足抗拉强度、伸长率和导电率要求,并具有良好的拉制性能,可实现批量生产。但是由于成分差别较大,该技术不能用于采用高强度的铝镁合金杆作为原材料的生产工艺。
有鉴于此,本发明提出一种铝镁合金丝的生产工艺,该工艺适用于采用高强度的铝镁合金杆作为原材料的生产工艺,通过冷轧与拉拔的配合,解决了铝镁合金丝在生产过程中表面缺陷率高及断线频繁的问题,生产方法适用于工业批量化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝镁合金丝的生产工艺,该工艺适用于采用高强度的铝镁合金杆作为原材料的生产工艺,通过冷轧与拉拔的配合,解决了铝镁合金丝在生产过程中表面缺陷率高及断线频繁的问题,生产方法适用于工业批量化生产。
为了实现上述目的,所采用的技术方案为:
一种铝镁合金丝的生产工艺,包括以下步骤:
(1)将规格为Φ9.5mm的铝镁合金杆冷轧至Φ5.5mm,得盘条;
(2)将Φ5.5mm的得盘条在400-500℃下进行退火处理,得退火处理后的盘条;
(3)将退火处理后的盘条一次单模拉丝至Φ4.4mm后,二次单模拉丝至Φ3.2mm,再进行表面微刮削,最后水箱拉丝至Φ1.2mm,得所述的铝镁合金丝。
进一步的,所述步骤(1)中,冷轧过程具体为:第一道次采用润滑油润滑后,将规格为Φ9.5mm的铝镁合金杆先冷轧至Φ7.9mm,再冷轧至Φ6.3mm,最后冷轧至Φ5.5mm。
再进一步的,所述步骤(1)中,所述冷轧速度为4.5m/s。
进一步的,所述铝镁合金杆中各化学成分重量百分比为Si:≤0.10%,Fe:≤0.20%,Mn:0.01-0.10%,Mg:4.0-5.5%,Ti≤0.20%,Na≤0.0010%。
进一步的,所述步骤(2)中,所述退火处理的保温时间为2-5h。
进一步的,所述步骤(3)中,表面微刮控制在0.02mm。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1、本发明所述的一种铝镁合金丝的生产工艺,该工艺适用于将强度在320-360MPa的铝镁合金杆加工成铝镁合金丝。
2、本发明所述的一种铝镁合金丝的生产工艺,该工艺生产的产品中镁含量在4.5-5.0%之间,加工难度大,在生产过程中表面缺陷率高及断线频繁,但本申请的工艺方法通过冷轧与拉拔的配合,解决了铝镁合金丝在生产过程中表面缺陷率高及断线频繁的问题,断线率降低了50%以上,生产方法适用于工业批量化生产。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明一种铝镁合金丝的生产工艺,达到预期发明目的,以下结合较佳实施例,对依据本发明提出的一种铝镁合金丝的生产工艺,其具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。在下述说明中,不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外,一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
在详细阐述本发明一种铝镁合金丝的生产工艺之前,有必要对本发明中提及的原料和方法等做进一步说明,以达到更好的效果。
铝镁合金丝生产的相关关键技术;
(1)铝镁合金丝生产的流程
铝合金焊丝生产一般经历成分设计、合金熔铸、铸坯轧制、线材拉拔和表面处理等工艺流程。
(2)质量影响因素
A合金元素
合金中Mg、Si、Cu、Ti、Mn、Fe等元素含量、均匀性等都会影响焊丝质量,在成分设计及配料时,应根据相图知识,科学设计和严格控制合金液成分。其中,Mg含量越大,加工难度越大。
B熔体洁净度
铝合金在熔炼过程中易于吸气和氧化,因此在熔体中不同程度的存在气体和各种非金属夹杂物,使铸锭产生疏松、气孔、夹杂等缺陷,显著降低铝的力学性能和加工性能,直接影响最终焊丝成品质量和成品率。因此,有必要采用一定的物理化学原理和相应的工艺措施,去除铝合金熔体中的气体、夹杂物和有害元素,保证合金熔体的洁净度,保证铝合金焊丝坯料的品质。
C成分和组织均匀性
铝合金极易出现内部质量和性能的不均匀性,在挤压、拉拔和扭转过程中极易引起断裂,因此铝合金锭坯应保证成分和组织均匀性。一般在铸造过程中应控制铝液过热、铝液成分及浇铸速度;在结晶过程中应加强搅拌、控制冷却速度等有助于保证铝合金熔体和锭坯成分和组织均匀性,有利于锭坯热挤压和线材拉拔时的工艺制定及实施,能够保证最终焊丝产品内部显微组织和化学成分的均匀性,进而保证焊接过程中电弧的稳定性,对于提高焊丝品质和焊接接头力学性能都有着重要的意义。
D表面质量和内部缺陷
对于生产焊丝的铝合金锭坯表面要求十分严格。锭坯表面不能有针眼、凹坑、结疤、微小夹杂物、裂纹,如有细小裂纹其深度应小于0.13ram,锭坯内部不能有缩孔,内部裂纹长度应不大于10mm。半成品焊丝表面任何可见的外部缺陷(耳子、裂纹、结疤、轧痕、麻面、凹坑、机械划伤)都会随着拉拔加工深度的发展而在细丝拉拔工艺中产生严重影响,因此在焊丝生产过程中应避免机械损伤和污渍。
本申请中铝镁合金杆的各化学成分重量百分比为:Si:≤0.10%,Fe:≤0.20%,Mn:0.01-0.10%,Mg:4.0-5.5%,Ti≤0.20%,Na≤0.0010%,其它单个≤0.05%,其它合计≤0.15%。
本申请中原材料要求为:①Al99.70普铝,质量满足GB/T1196-2008标准要求;②99.95%原生镁锭,质量满足GB/T3499-2011标准要求;③AlMn20中间合金,质量满足GB/T27677-2011标准要求。本申请中原材料铝镁合金杆的强度为320-360MPa,为5356合金。
本申请中设备要求为:主要设备为4道次冷轧设备和拉拔设备,辅助设备为退火炉、微刮削表面处理设备、复绕设备。
本申请的生产工艺为:将工艺分为两个阶段,第一阶段将Φ9.5mm的铝镁合金杆加工至Φ5.5mm,明显减少缺陷率,经退火处理后,第二阶段将Φ5.5mm的盘条拉拔至成品。
具体为:使用本公司生产的规格为Φ9.5mm的连铸连轧高强度铝镁合金杆,第一步使用冷轧设备,冷轧速度设定为4.5m/s,第一道次采用润滑油润滑后,按Φ9.5mm→Φ7.9mm→Φ6.3mm→Φ5.5mm的顺序,经过4道次冷轧至Φ5.5mm。第二步将冷轧后的Φ5.5mm的盘条在400-500℃下进行退火处理,保温时间2-5h。第三步退火后,一次单模拉丝至Φ4.4mm,二次单模拉丝至Φ3.2mm,进行表面微刮削,控制在0.02mm,水箱拉丝至Φ1.2mm,然后进行取样检验,复绕包装。得到的铝镁合金丝为直径1.2mm左右的焊接用高强度铝镁合金丝,抗拉强度400-480MPa以上,伸长率1-3%。
在了解了上述原料和方法等之后,下面将结合具体实施例对本发明一种铝镁合金丝的生产工艺做进一步的详细介绍:
实施例1.
(1)使用冷轧设备加工本公司生产的规格为Φ9.5mm的铝镁合金杆(所述铝镁合金杆中各化学成分重量百分比为:Si:0.06%,Fe:0.15%,Mn:0.05%,Mg:4.5%,Ti:0.1%,Na≤0.0010%),冷轧速度设定为4.5m/s,第一道次采用润滑油润滑后,按Φ9.5mm→Φ7.9mm→Φ6.3mm→Φ5.5mm的顺序进行冷轧,即第一道次采用润滑油润滑后,将规格为Φ9.5mm的铝镁合金杆先冷轧至Φ7.9mm,再冷轧至Φ6.3mm,最后冷轧至Φ5.5mm,得盘条;
(2)将Φ5.5mm的盘条在400℃下进行退火处理,保温时间为3h,得退火处理后的盘条;
(3)将退火处理后的盘条一次单模拉丝至Φ4.4mm后,二次单模拉丝至Φ3.2mm,再进行表面微刮削,控制在0.02mm,最后水箱拉丝至Φ1.2mm,得所述的铝镁合金丝,然后进行取样检验,复绕包装。
本实施例生产的铝镁合金丝为直径1.2mm,抗拉强度415MPa,伸长率1-3%的高强度铝镁合金丝,断线率从0.6次/kg降至0.21次/kg,降低了65%,明显提高了一次成品率和劳动效率。
本发明实施例所述的一种铝镁合金丝的生产工艺,该工艺适用于将高强度铝镁合金杆加工成铝镁合金丝;该工艺法通过冷轧与拉拔的配合,解决了铝镁合金丝在生产过程中表面缺陷率高及断线频繁的问题,断线率降低了65%,生产方法适用于工业批量化生产。
实施例2.
(1)使用冷轧设备加工本公司生产的规格为Φ9.5mm的铝镁合金杆(所述铝镁合金杆中各化学成分重量百分比为:Si:0.10%,Fe:0.15%,Mn:0.10%,Mg:5.5%,Ti:0.11%,Na≤0.0010%),冷轧速度设定为4.5m/s,第一道次采用润滑油润滑后,按Φ9.5mm→Φ7.9mm→Φ6.3mm→Φ5.5mm的顺序进行冷轧,即第一道次采用润滑油润滑后,将规格为Φ9.5mm的铝镁合金杆先冷轧至Φ7.9mm,再冷轧至Φ6.3mm,最后冷轧至Φ5.5mm,得盘条;
(2)将Φ5.5mm的得盘条在400℃下进行退火处理,保温时间为3h,得退火处理后的盘条;
(3)将退火处理后的盘条一次单模拉丝至Φ4.4mm后,二次单模拉丝至Φ3.2mm,再进行表面微刮削,控制在0.02mm,最后水箱拉丝至Φ1.2mm,得所述的铝镁合金丝,然后进行取样检验,复绕包装。
本实施例生产的铝镁合金丝为直径1.2mm,抗拉强度480MPa,伸长率1-3%的高强度铝镁合金丝,断线率从0.6次/kg降至0.28次/kg,降低了53.3%,明显提高了一次成品率和劳动效率。
本发明实施例所述的一种铝镁合金丝的生产工艺,该工艺适用于将高强度铝镁合金杆加工成铝镁合金丝;该工艺法通过冷轧与拉拔的配合,解决了铝镁合金丝在生产过程中表面缺陷率高及断线频繁的问题,断线率降低了53.3%,生产方法适用于工业批量化生产。
实施例3.
(1)使用冷轧设备加工本公司生产的规格为Φ9.5mm的铝镁合金杆(所述铝镁合金杆中各化学成分重量百分比为:Si:0.06%,Fe:0.20%,Mn:0.05%,Mg:4.0%,Ti:0.15%,Na≤0.0010%),冷轧速度设定为4.5m/s,第一道次采用润滑油润滑后,按Φ9.5mm→Φ7.9mm→Φ6.3mm→Φ5.5mm的顺序进行冷轧,即第一道次采用润滑油润滑后,将规格为Φ9.5mm的铝镁合金杆先冷轧至Φ7.9mm,再冷轧至Φ6.3mm,最后冷轧至Φ5.5mm,得盘条;
(2)将Φ5.5mm的得盘条在500℃下进行退火处理,保温时间为2h,得退火处理后的盘条;
(3)将退火处理后的盘条一次单模拉丝至Φ4.4mm后,二次单模拉丝至Φ3.2mm,再进行表面微刮削,控制在0.02mm,最后水箱拉丝至Φ1.2mm,得所述的铝镁合金丝,然后进行取样检验,复绕包装。
本实施例生产的铝镁合金丝为直径1.2mm,抗拉强度410MPa,伸长率1-3%的高强度铝镁合金丝,断线率从0.6次/kg降至0.21次/kg,降低了65%,明显提高了一次成品率和劳动效率。
本发明实施例所述的一种铝镁合金丝的生产工艺,该工艺适用于将高强度铝镁合金杆加工成铝镁合金丝;该工艺法通过冷轧与拉拔的配合,解决了铝镁合金丝在生产过程中表面缺陷率高及断线频繁的问题,断线率降低了65%,生产方法适用于工业批量化生产。
实施例4.
(1)使用冷轧设备加工本公司生产的规格为Φ9.5mm的铝镁合金杆(所述铝镁合金杆中各化学成分重量百分比为:Si:0.10%,Fe:0.20%,Mn:0.05%,Mg:5.0%,Ti:0.12%,Na:≤0.0010%),冷轧速度设定为4.5m/s,第一道次采用润滑油润滑后,按Φ9.5mm→Φ7.9mm→Φ6.3mm→Φ5.5mm的顺序进行冷轧,即第一道次采用润滑油润滑后,将规格为Φ9.5mm的铝镁合金杆先冷轧至Φ7.9mm,再冷轧至Φ6.3mm,最后冷轧至Φ5.5mm,得盘条;
(2)将Φ5.5mm的得盘条在420℃下进行退火处理,保温时间为5h,得退火处理后的盘条;
(3)将退火处理后的盘条一次单模拉丝至Φ4.4mm后,二次单模拉丝至Φ3.2mm,再进行表面微刮削,控制在0.02mm,最后水箱拉丝至Φ1.2mm,得所述的铝镁合金丝,然后进行取样检验,复绕包装。
本实施例生产的铝镁合金丝为直径1.2mm,抗拉强度445MPa,伸长率1-3%的高强度铝镁合金丝,断线率从0.6次/kg降至0.24次/kg,降低了60%,明显提高了一次成品率和劳动效率。
本发明实施例所述的一种铝镁合金丝的生产工艺,该工艺适用于将高强度铝镁合金杆加工成铝镁合金丝;该工艺法通过冷轧与拉拔的配合,解决了铝镁合金丝在生产过程中表面缺陷率高及断线频繁的问题,断线率降低了60%,生产方法适用于工业批量化生产。
以上所述,仅是本发明实施例的较佳实施例而已,并非对本发明实施例作任何形式上的限制,依据本发明实施例的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明实施例技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种铝镁合金丝的生产工艺,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将规格为Φ9.5mm的铝镁合金杆冷轧至Φ5.5mm,得盘条;
(2)将Φ5.5mm的得盘条在400-500℃下进行退火处理,得退火处理后的盘条;
(3)将退火处理后的盘条一次单模拉丝至Φ4.4mm后,二次单模拉丝至Φ3.2mm,再进行表面微刮削,最后水箱拉丝至Φ1.2mm,得所述的铝镁合金丝。
2.根据权利要求1所述的生产工艺,其特征在于,其中,
所述步骤(1)中,冷轧过程具体为:第一道次采用润滑油润滑后,将规格为Φ9.5mm的铝镁合金杆先冷轧至Φ7.9mm,再冷轧至Φ6.3mm,最后冷轧至Φ5.5mm。
3.根据权利要求2所述的生产工艺,其特征在于,其中,
所述步骤(1)中,所述冷轧速度为4.5m/s。
4.根据权利要求1所述的生产工艺,其特征在于,其中,
所述铝镁合金杆中各化学成分重量百分比为Si:≤0.10%,Fe:≤0.20%,Mn:0.01-0.10%,Mg:4.0-5.5%,Ti≤0.20%,Na≤0.0010%。
5.根据权利要求1所述的生产工艺,其特征在于,其中,
所述步骤(2)中,所述退火处理的保温时间为2-5h。
6.根据权利要求1所述的生产工艺,其特征在于,其中,
所述步骤(3)中,表面微刮控制在0.02mm。
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