CN109207755A - 一种1系铝合金板材生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铝合金生产工艺技术领域，涉及一种1系铝合金板材的生产工艺，包括熔炼铸造、均匀化退火、挤压、淬火、锯切和打包工艺，其中铝合金原料配方为Si：0.04～0.07％，Fe：0.10～0.15％，Cu≤0.03％，Mg：0.001～0.03％，Zn：0.001～0.03％，V：0.001％～0.03％，Ti：0.003～0.04％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量Al，挤压工艺中将整个模具工作带打磨成2～5°的促流角，挤压模具使用前进行氮化处理，使模具表面硬度保持在900～950HV，通过优化调整生产工艺参数以及对挤压模具的结构改良，生产出了表面光洁，表面粗糙度Rz≤10μm，电导率达到61％IACS以上的1系铝合金挤压板材。

Description

一种1系铝合金板材生产工艺
技术领域
本发明属于铝合金生产工艺技术领域，涉及一种1系铝合金板材生产工艺，尤其涉及一种能够改善铝合金板材表面的工艺。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶以及化学工艺中已大量应用。根据铝合金中铝的含量与添加元素的区别，铝合金分为1系铝合金、2系铝合金、3系铝合金、4系铝合金、5系铝合金、6系铝合金、7系铝合金、8系铝合金与9系铝合金，其中1系铝合金属于含铝量最多的一个系列，纯度达到99.00wt％以上。
在制备纯铝系列即1系铝合金板材的过程中，往往对其晶粒以及组织的变化要求比较严格。现有技术中，生产铝合金铸锭的工艺为：首先将原料在熔炼炉中熔炼，其次将熔炼后的合金熔液在保温炉中静置、除气、除渣，最后将合金熔液进行铸造，之后进行均匀化退火、挤压、淬火、锯切，即得到铝合金板材。
1070属于纯铝合金，不能通过热处理强化，强度低，切削性不好，但其铝板具有塑性高，耐蚀，导电性和导热性好等特点，可接受接触焊，气焊。常应用于制造一些具有特定性能的结构件、电仪表部件、热交换材料等，如铝箔制成垫片及电容器、电子管隔离网、电线、电缆的防护套，网、线芯及飞机通风系统零件及装饰件。
现有技术生产的1070合金板材表面存在色差以及震纹，电导率以往可达到59.5％IACS；此次客户要求表面不能有明显色差和震纹，表面粗糙度(Rz≤10μm)，电导率要求≥61％IACS。针对此问题，技术人员对现有工艺进行改进。针对客户技术协议要求，对其设计出不同的挤压工艺，并对挤压后的板材进行力学、成分、电导率等性能检测，以获得最佳的挤压工艺参数，满足客户所提出的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明为了解决现有技术生产的1070铝合金板材表面存在色差以及震纹，且电导率不能满足要求的问题，提供一种1系铝合金板材生产工艺。
为达到上述目的，本发明提供一种1系铝合金板材生产工艺，包括以下步骤：
A、熔铸：按照如下重量份数比配制铝合金原料：Si：0.04～0.07％，Fe：0.10～0.15％，Cu≤0.03％，Mg：0.001～0.03％，Zn：0.001～0.03％，V：0.001％～0.03％，Ti：0.003～0.04％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量Al，将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
B、均质：将熔铸得到铝合金铸锭加热至480～490℃后保温10～13h，得到均质后的铝合金铸锭；
C、挤压：将均质后的铝合金铸锭送入挤压机的挤压筒中进行挤压，得到铝合金板材，其中挤压筒温度为430±10℃，挤压筒的挤压比为21.2，挤压速度为6.0～9.5m/min，铝合金铸锭加热温度为430～450℃，挤压模具的加热温度为440～450℃，整个模具工作带打磨成2～5°的促流角，挤压模具使用前进行氮化处理，使模具表面硬度保持在900～950HV；
D、在线淬火：将挤压后的铝合金板材置于在线淬火装置中淬火至室温，淬火方式为水冷；
E、锯切：将在线淬火后的铝合金板材进行锯切，锯切后的铝合金板材的长度为300～400mm；
F、打包：将锯切后的铝合金板材进行性能检测后包装。
进一步，步骤A液态铝合金熔炼温度为720～750℃。
进一步，步骤A中各元素依次按照先高熔点、后低熔点、先大密度、后小密度的顺序加入熔炼炉中熔炼，待炉内出现铝水时，进行电磁搅拌，然后向炉中通入氩气进行精炼除杂，氩气流量为35～55scfh，将经扒渣得到的合格铝液注入到保温炉中保温，然后细化处理。
进一步，步骤B熔铸后的铝合金铸锭加热至490℃后保温13h。
进一步，步骤C中挤压机为1000T吨位。
进一步，步骤D中淬火冷却速率为5.0～6.0℃/s，淬火时间为60～80s，淬火后铝合金板材的温度为25～28℃。
本发明的有益效果在于：
1、本发明所公开的1系铝合金板材生产工艺，由于1系铝合金铸锭本身较软，在经模具挤压成型的过程中，经过模具工作带的挤压时间越短越好，本发明所公开的挤压模具针对1系铝合金铸锭的特点，其独特之处在于把模具工作带打磨成2～5°的微小倾角，即打磨成促流角，使模具工作带长度变成0.5mm(由于1系铝合金偏软的特点，这样做并不会影响模具寿命)，这样可降低工作带粘着区宽度，减小粘着区的摩擦力，增大滑动区；与此同时针对1系铝合金铸锭的特点，进行高效的模具氮化处理，使模具表面硬度保持在900～950HV，并且表面硬度波动小于50HV。这样最终制备的1系铝合金板材表面粗糙度Rz≤10μm，电导率达到61％IACS以上，满足了客户的生产要求。
2、本发明所公开的1系铝合金板材生产工艺，通过优化生产工艺，调整工艺参数以及对挤压模具的结构改良，生产出了表面光洁，表面粗糙度Rz≤10μm，电导率达到61％IACS以上的1系铝合金挤压板材。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为对比例2或对比例3制备的铝合金板材表面质量图；
图2为本发明实施例制备的铝合金板材表面质量图。
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
一种1系铝合金板材生产工艺，包括以下步骤：
A、熔铸：按照如下重量份数比配制铝合金原料：Si：0.05％，Fe：0.12％，Cu：0.001％，Mn为0，Mg：0.004％，Zn：0.002％，V：0.008％，Ti：0.004％，杂质0.03％，Al：99.81％，将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，液态铝合金熔炼温度为740℃，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
B、均质：将熔铸得到铝合金铸锭加热至490℃后保温13h，得到均质后的铝合金铸锭；
C、挤压：将均质后的铝合金铸锭送入挤压机的挤压筒中进行挤压，得到铝合金板材，其中挤压机为1000T吨位，挤压筒温度为430±10℃，挤压筒的挤压比为21.2，挤压速度为6.0m/min，铝合金铸锭加热温度为430～450℃，挤压模具的加热温度为440～450℃，整个模具工作带打磨成2～5°的促流角，模具工作带长度为0.5mm，挤压模具使用前进行氮化处理，使模具表面硬度保持在900～950HV，并且表面硬度波动小于50HV；
D、在线淬火：将挤压后的铝合金板材置于在线淬火装置中淬火至室温，淬火方式为水冷；
E、锯切：将在线淬火后的铝合金板材进行锯切，锯切后的铝合金板材的长度为300～400mm；
F、打包：将锯切后的铝合金板材进行性能检测后包装。
对比例1
一种1系铝合金板材生产工艺，包括以下步骤：
A、熔铸：按照如下重量份数比配制铝合金原料：Si：0.05％，Fe：0.12％，Cu：0.001％，Mn为0，Mg：0.004％，Zn：0.002％，V：0.008％，Ti：0.004％，杂质0.03％，Al：99.81％，将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，液态铝合金熔炼温度为740℃，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
B、均质：将熔铸得到铝合金铸锭加热至490℃后保温13h，得到均质后的铝合金铸锭；
C、挤压：将均质后的铝合金铸锭送入挤压机的挤压筒中进行挤压，得到铝合金板材，其中挤压机为1000T吨位，挤压筒温度为430±10℃，挤压筒的挤压比为21.2，挤压速度为9.6m/min，铝合金铸锭加热温度为430～450℃，挤压模具的加热温度为440～450℃，整个模具工作带打磨成2～5°的促流角，模具工作带长度为0.5mm，挤压模具使用前进行氮化处理，使模具表面硬度保持在900～950HV，并且表面硬度波动小于50HV；
D、在线淬火：将挤压后的铝合金板材置于在线淬火装置淬火至室温，淬火方式为水冷；
E、锯切：将在线淬火后的铝合金板材进行锯切，锯切后的铝合金板材的长度为300～400mm；
F、打包：将锯切后的铝合金板材进行性能检测后包装。
对比例2
一种1系铝合金板材生产工艺，包括以下步骤：
A、熔铸：按照如下重量份数比配制铝合金原料：Si：0.06％，Fe：0.12％，Cu为0，Mn为0，Mg：0.004％，Zn为0，V：0.02％，Ti：0.03％，杂质0.03％，Al：99.74％，将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
B、均质：将熔铸得到铝合金铸锭加热至490℃后保温13h，得到均质后的铝合金铸锭；
C、挤压：将均质后的铝合金铸锭送入挤压机的挤压筒中进行挤压，得到铝合金板材，其中挤压机为1000T吨位，挤压筒温度为430±10℃，挤压筒的挤压比为21.2，挤压速度为5.6m/min，铝合金铸锭加热温度为380～400℃，挤压模具的加热温度为440～450℃，整个模具工作带打磨成2～5°的促流角，模具工作带长度为0.5mm，挤压模具使用前进行氮化处理，使模具表面硬度保持在900～950HV，并且表面硬度波动小于50HV；
D、在线淬火：将挤压后的铝合金板材置于在线淬火装置中淬火至室温，淬火方式为空冷；
E、锯切：将在线淬火后的铝合金板材进行锯切，锯切后的铝合金板材的长度为300～400mm；
F、打包：将锯切后的铝合金板材进行性能检测后包装。
对比例3
一种1系铝合金板材生产工艺，包括以下步骤：
A、熔铸：按照如下重量份数比配制铝合金原料：Si：0.06％，Fe：0.12％，Cu为0，Mn为0，Mg：0.004％，Zn为0，V：0.02％，Ti：0.03％，杂质0.03％，Al：99.74％，将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
B、均质：将熔铸得到铝合金铸锭加热至490℃后保温13h，得到均质后的铝合金铸锭；
C、挤压：将均质后的铝合金铸锭送入挤压机的挤压筒中进行挤压，得到铝合金板材，其中挤压机为1000T吨位，挤压筒温度为430±10℃，挤压筒的挤压比为21.2，挤压速度为6.3m/min，铝合金铸锭加热温度为380～400℃，挤压模具的加热温度为440～450℃，整个模具工作带打磨成2～5°的促流角，模具工作带长度为0.5mm，挤压模具使用前进行氮化处理，使模具表面硬度保持在900～950HV，并且表面硬度波动小于50HV；
D、在线淬火：将挤压后的铝合金板材置于在线淬火装置中淬火至室温，淬火方式为水冷；
E、锯切：将在线淬火后的铝合金板材进行锯切，锯切后的铝合金板材的长度为300～400mm；
F、打包：将锯切后的铝合金板材进行性能检测后包装。
对比例4
一种1系铝合金板材生产工艺，包括以下步骤：
A、熔铸：按照如下重量份数比配制铝合金原料：Si：0.05％，Fe：0.12％，Cu：0.001％，Mn为0，Mg：0.004％，Zn：0.002％，V：0.008％，Ti：0.004％，杂质0.03％，Al：99.81％，将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，液态铝合金熔炼温度为740℃，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
B、均质：将熔铸得到铝合金铸锭加热至490℃后保温13h，得到均质后的铝合金铸锭；
C、挤压：将均质后的铝合金铸锭送入挤压机的挤压筒中进行挤压，得到铝合金板材，其中挤压机为1000T吨位，挤压筒温度为430±10℃，挤压筒的挤压比为21.2，挤压速度为6.0m/min，铝合金铸锭加热温度为430～450℃，挤压模具的加热温度为440～450℃，整个模具工作带打磨成0°的促流角，也就是没有促流角，模具工作带长度为0.5mm，挤压模具使用前进行氮化处理，使模具表面硬度保持在900～950HV，并且表面硬度波动小于50HV；
D、在线淬火：将挤压后的铝合金板材置于在线淬火装置淬火至室温，淬火方式为水冷；
E、锯切：将在线淬火后的铝合金板材进行锯切，锯切后的铝合金板材的长度为300～400mm；
F、打包：将锯切后的铝合金板材进行性能检测后包装。
对比例5
一种1系铝合金板材生产工艺，包括以下步骤：
A、熔铸：按照如下重量份数比配制铝合金原料：Si：0.05％，Fe：0.12％，Cu：0.001％，Mn为0，Mg：0.004％，Zn：0.002％，V：0.008％，Ti：0.004％，杂质0.03％，Al：99.81％，将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，液态铝合金熔炼温度为740℃，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
B、均质：将熔铸得到铝合金铸锭加热至490℃后保温13h，得到均质后的铝合金铸锭；
C、挤压：将均质后的铝合金铸锭送入挤压机的挤压筒中进行挤压，得到铝合金板材，其中挤压机为1000T吨位，挤压筒温度为430±10℃，挤压筒的挤压比为21.2，挤压速度为6.0m/min，铝合金铸锭加热温度为430～450℃，挤压模具的加热温度为440～450℃，整个模具工作带打磨成2～5°的促流角，模具工作带长度为2～4mm，挤压模具使用前进行氮化处理，使模具表面硬度保持在900～950HV，并且表面硬度波动小于50HV；
D、在线淬火：将挤压后的铝合金板材置于在线淬火装置淬火至室温，淬火方式为水冷；
E、锯切：将在线淬火后的铝合金板材进行锯切，锯切后的铝合金板材的长度为300～400mm；
F、打包：将锯切后的铝合金板材进行性能检测后包装。
对比例1与实施例的铝合金配方相同，铝合金铸锭中铝含量为99.8％，，对比例1相对于实施例提高挤压速度后，铝合金板材表面轻微起浪。对比例2和对比例3的铝合金配方相同，铝合金铸锭中铝含量为99.7％，实施例挤压后的铝合金板材表面平整，未出现振纹等缺陷(如图2所示)，对比例2和对比例3的挤压速度和淬火方式不同，且挤压后的铝合金板材表面都有出现起浪、振纹等缺陷(如图1所示)。对比例4与实施例的模具工作带角度不同，对比例4的促流角为0，对比例5与实施例的模具工作带长度不同，相对于实施例增加了模具工作带长度，对比例4和对比例5挤压后的铝合金板材表面有出现起浪、振纹等缺陷。
综合分析，针对此1系铝合金，影响其挤压表面质量的主要因素为挤压铸锭的模具和挤压速度，受淬火方式影响较小。当铸锭Al质量分数提高到99.8％时，提高挤压铸锭温度到430～450℃，控制挤压速度6～8m/min，模具工作带打磨成2～5°的促流角，模具工作带长度为0.5mm时，可有效解决表面色差、机械纹重等表面质量问题。
应用AG-X 100KN电子万能试验机及涡流电导仪对实施例和对比例1～5试样进行力学和电导率检测，检测结果见表一。
表一
从实施例和对比例1相对于对比例2和对比例3化学成分生产的型材性能数据可以看出，针对于纯铝合金，铝合金铸锭中铝含量由99.7％提升到99.8％后，材料的电导率提升较为明显，最高可达到62.89％IACS，与对比例2的电导率相比，明显提高，满足客户要求的电导率大于61％IACS；虽然在试样电导率提高的前提下，力学性能有所降低，但仍符合客户的要求。
从实施例相对于对比例4和对比例5模具工作带改进生产的型材性能数据可以看出，模具工作带角度为2～5°，模具工作带长度为0.5mm时，所制备的铝合金试样力学性能、电导率以及表面质量能够满足客户要求。
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 (6)

1.一种1系铝合金板材生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、熔铸：按照如下重量份数比配制铝合金原料：Si：0.04～0.07％，Fe：0.10～0.15％，Cu≤0.03％，Mg：0.001～0.03％，Zn：0.001～0.03％，V：0.001％～0.03％，Ti：0.003～0.04％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量Al，将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
B、均质：将熔铸得到铝合金铸锭加热至480～490℃后保温10～13h，得到均质后的铝合金铸锭；
C、挤压：将均质后的铝合金铸锭送入挤压机的挤压筒中进行挤压，得到铝合金板材，其中挤压筒温度为430±10℃，挤压筒的挤压比为21.2，挤压速度为6.0～9.5m/min，铝合金铸锭加热温度为430～450℃，挤压模具的加热温度为440～450℃，整个模具工作带打磨成2～5°的促流角，模具工作带长度为0.5mm，挤压模具使用前进行氮化处理，使模具表面硬度保持在900～950HV；
D、在线淬火：将挤压后的铝合金板材置于在线淬火装置中淬火至室温，淬火方式为水冷；
E、锯切：将在线淬火后的铝合金板材进行锯切，锯切后的铝合金板材的长度为300～400mm；
F、打包：将锯切后的铝合金板材进行性能检测后包装。
2.如权利要求1所述的1系铝合金板材生产工艺，其特征在于，步骤A液态铝合金熔炼温度为720～750℃。
3.如权利要求2所述的1系铝合金板材生产工艺，其特征在于，步骤A中各元素依次按照先高熔点、后低熔点、先大密度、后小密度的顺序加入熔炼炉中熔炼，待炉内出现铝水时，进行电磁搅拌，然后向炉中通入氩气进行精炼除杂，氩气流量为35～55scfh，将经扒渣得到的合格铝液注入到保温炉中保温，然后细化处理。
4.如权利要求3所述的1系铝合金板材生产工艺，其特征在于，步骤B熔铸后的铝合金铸锭加热至490℃后保温13h。
5.如权利要求4所述的1系铝合金板材生产工艺，其特征在于，步骤C中挤压机为1000T吨位。
6.如权利要求5所述的1系铝合金板材生产工艺，其特征在于，步骤D中淬火冷却速率为5.0～6.0℃/s，淬火时间为60～80s，淬火后铝合金板材的温度为25～28℃。
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