CN109468477B - 一种焊接用铝合金薄板板材的生产方法 - Google Patents

一种焊接用铝合金薄板板材的生产方法 Download PDF

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Abstract

一种焊接用铝合金薄板板材的生产方法，涉及一种铝合金板材的生产方法。目的是解决焊接用0状态的铝合金焊接性能差和轧制过程中边部开裂的问题。方法：称取熔炼原料制备成铝合金溶液，熔铸得到铝合金铸锭，铝合金铸锭进行进行铣平面处理和加热，然后热轧得到热轧半成品，冷轧得到半成品带材，然后退火，退火后冷轧至设计厚度，最后将成品带材进行退火。本发明铸造时加入钠盐变质剂并进行了成品退火，制备过程中依次通过铸造、热轧、冷轧、中间退火、冷轧和退火工艺，解决了轧制过程中边部开裂的问题和成份分布不均导致焊接过程发生脱焊的问题，提高了焊接性能。本发明适用于制备铝合金薄板板材。

Description

一种焊接用铝合金薄板板材的生产方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金板材的生产方法。
背景技术
现有的焊接用O状态的铝合金具有中等强度、良好的耐蚀性、耐磨性、熔点低、良好的焊接性能及易加工成形等特点，是Al-Si系合金中的典型合金。O状态的铝合金板材目前被广泛应在焊接材料等领域。目前焊接用O态薄板板材的生产工艺存在轧制过程板材中边部开裂及焊接性能不良的问题。现有生产工艺中板材热轧时边部温度过低或成份偏析导致偏析瘤的产生都会造成轧制过程中板材边部开裂，板材成份分布不均容易导致焊接过程中发生脱焊，因此存在焊接性能差的问题。
发明内容
本发明为了解决现有焊接用0状态的铝合金焊接性能差和轧制过程中边部开裂的问题，提供了一种焊接用铝合金薄板板材的生产方法。
本发明焊接用铝合金薄板板材的生产方法按照以下步骤进行：
一、按重量百分比为Si：11.5～12％、Mn：0.05～0.1％、Zn：0.1～0.15％、Ti：0.01～0.03％和余量为Al称取铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝锌中间合金、铝钛中间合金和金属铝作为熔炼原料，将熔炼原料制备成铝合金熔液；其中杂质包括Mg、Fe和Cu，Mg重量百分比小于0.1％，Fe重量百分比小于0.25％，Cu重量百分比小于0.02％；
步骤一所述铝合金熔液的制备过程中的熔炼温度为680～720℃；
二、向步骤一得到的铝合金熔液中加入钠盐变质剂，进行熔铸得到铝合金铸锭；
所述铝合金熔液进行熔铸时采用半连续铸造法，铸造温度为680～720℃，熔铸速度为55～60mm/min，铸造冷却水压为0.008～0.15MPa，冷却水温度20～26℃；
所述铝合金熔液中钠盐变质剂的质量分数为0.09～0.11％；
所述钠盐变质剂按质量分数由74～76％的NaCl和余量的Na3AlF6混合而成；制备过程中盐变质剂的能够细化晶粒；
三、将铝合金铸锭进行铣平面处理；
四、加热步骤三铣平面处理后的铝合金铸锭，然后转移至热轧机上热轧至厚度为5.9～6.1mm，得到热轧半成品；
所述铝合金铸锭的加热工艺为：将铝合金铸锭置于560～580℃的加热炉内并保温4～5h，然后将加热炉温度调整为470～490℃并保温6～8h；
所述热轧温度为470～480℃；
五、将热轧半成品置于冷轧机上轧制至厚度为2.9～3.1mm，得到半成品带材；
所述轧制过程中道次加工率为25～35％；
六、将半成品带材放入退火炉进行退火，然后出炉空冷，得到退火后的半成品带材；
所述退火工艺为：将半成品带材置于300～450℃的退火炉内退火15～20小时，然后将退火炉温度调整为410～430℃并保温1～2小时；
七、将退火后的半成品带材进行冷轧至成品设计厚度，冷轧时道次加工率为25～35％，得到成品带材；
八、将成品带材放入退火炉内进行退火，得到焊接用铝合金板材半成品；最后将焊接用铝合金板材半成品进行剪切，即完成；
所述成品带材的退火工艺为：首先成品带材置于120～180℃的退火炉内退火5～7h，然后将退火炉温度调整为135～145℃并保温1.5～2.5小时。
本发明原理及有益效果为：
本发明铸造时加入钠盐变质剂并进行了成品退火，制备过程中依次通过铸造、热轧、冷轧、中间退火、冷轧和退火工艺，得到了产品质量稳定的焊接用铝合金薄板板材，生产工艺简单；本发明焊接用铝合金薄板板材的抗拉强度为198～202N/mm2，屈服强度为176～180N/mm2，延伸率为3～6％；本发明通过钠盐变质剂加能够细化晶粒，防止偏析瘤的产生，解决了轧制过程中边部开裂的问题；在退火温度为120～180℃下得到的板材组织均匀，解决了板材成份分布不均导致焊接过程发生脱焊的问题，提高了焊接性能。
附图说明
图1为实施例2冷轧后得到的成品带材的高倍组织照片；
图2为实施例1得到的焊接用铝合金板材的高倍组织照片；
图3为实施例2得到的焊接用铝合金板材的高倍组织照片；
图4为实施例3得到的焊接用铝合金板材的高倍组织照片；
图5为实施例4得到的焊接用铝合金板材的高倍组织照片。
具体实施方式：
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。
具体实施方式一：本实施方式焊接用铝合金薄板板材的生产方法按照以下步骤进行：
一、按重量百分比为Si：11.5～12％、Mn：0.05～0.1％、Zn：0.1～0.15％、Ti：0.01～0.03％和余量为Al称取铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝锌中间合金、铝钛中间合金和金属铝作为熔炼原料，将熔炼原料制备成铝合金熔液；
二、向步骤一得到的铝合金熔液中加入钠盐变质剂，进行熔铸得到铝合金铸锭；
所述钠盐变质剂按质量分数由74～76％的NaCl和余量的Na3AlF6混合而成；
三、将铝合金铸锭进行铣平面处理；
四、加热步骤三铣平面处理后的铝合金铸锭，然后转移至热轧机上热轧至厚度为5.9～6.1mm，得到热轧半成品；
所述铝合金铸锭的加热工艺为：将铝合金铸锭置于560～580℃的加热炉内并保温4～5h，然后将加热炉温度调整为470～490℃并保温6～8h；
五、将热轧半成品置于冷轧机上轧制至厚度为2.9～3.1mm，得到半成品带材；
六、将半成品带材放入退火炉进行退火，然后出炉空冷，得到退火后的半成品带材；
七、将退火后的半成品带材进行冷轧至成品设计厚度，冷轧时道次加工率为25～35％，得到成品带材；
八、将成品带材放入退火炉内进行退火，得到焊接用铝合金板材半成品；最后将焊接用铝合金板材半成品进行剪切，即完成；
所述成品带材的退火工艺为：首先成品带材置于120～180℃的退火炉内退火5～7h，然后将退火炉温度调整为135～145℃并保温1.5～2.5小时。
本实施方式原理及有益效果为：
本实施方式铸造时加入钠盐变质剂并进行了成品退火，制备过程中依次通过铸造、热轧、冷轧、中间退火、冷轧和退火工艺，得到了产品质量稳定的焊接用铝合金薄板板材，生产工艺简单；本实施方式焊接用铝合金薄板板材的抗拉强度为198～202N/mm2，屈服强度为176～180N/mm2，延伸率为3～6％；本实施方式通过钠盐变质剂加能够细化晶粒，防止偏析瘤的产生，解决了轧制过程中边部开裂的问题；在退火温度为120～180℃下得到的板材组织均匀，解决了板材成份分布不均导致焊接过程发生脱焊的问题，提高了焊接性能。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一所述铝合金熔液的制备过程中的熔炼温度为680～720℃。其他步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二所述铝合金熔液进行熔铸时采用半连续铸造法，铸造温度为680～720℃，熔铸速度为55～60mm/min，铸造冷却水压为0.008～0.15MPa，冷却水温度20～26℃。其他步骤和参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二所述铝合金熔液中钠盐变质剂的质量分数为0.09～0.11％。其他步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤四所述热轧温度为470～480℃。其他步骤和参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤五所述轧制过程中道次加工率为25～35％。其他步骤和参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤六所述退火工艺为：将半成品带材置于300～450℃的退火炉内退火15～20小时，然后将退火炉温度调整为410～430℃并保温1～2小时。其他步骤和参数与具体实施方式一至六之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1：
本实施例焊接用铝合金薄板板材的生产方法按照以下步骤进行：
一、按重量百分比为Si：11.6％、Mn：0.06％、Zn：0.12％、Ti：0.02％和余量为Al称取铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝锌中间合金、铝钛中间合金和金属铝作为熔炼原料，将熔炼原料制备成铝合金熔液；
所述铝合金熔液的制备过程中的熔炼温度为700℃；
二、向步骤一得到的铝合金熔液中加入钠盐变质剂，进行熔铸得到铝合金铸锭；所述铝合金铸锭的厚度为520mm；
所述铝合金熔液进行熔铸时采用半连续铸造法，铸造温度为700℃，熔铸速度为57mm/min，铸造冷却水压为0.008MPa，冷却水温度23℃；
所述铝合金熔液中钠盐变质剂的质量分数为0.1％；
所述钠盐变质剂按质量分数由75％的NaCl和余量的Na3AlF6混合而成；
三、将铝合金铸锭进行铣平面处理；
四、加热步骤三铣平面处理后的铝合金铸锭，然后转移至热轧机上热轧至厚度为5.9～6.1mm，得到热轧半成品；
所述铝合金铸锭的加热工艺为：将铝合金铸锭置于570℃的加热炉内并保温4.5h，然后将加热炉温度调整为480℃并保温7h；
所述热轧温度为475℃；
所述铣平面处理后的铝合金铸锭的厚度为500mm；
五、将热轧半成品置于冷轧机上轧制至厚度为3mm，轧制过程中道次加工率为30％，得到半成品带材；
六、将半成品带材放入退火炉进行退火，然后出炉空冷，得到退火后的半成品带材；
所述退火工艺为：将半成品带材置于400℃的退火炉内退火18小时，然后将退火炉温度调整为420℃并保温2小时；
七、将退火后的半成品带材进行冷轧至1mm，冷轧时道次加工率为30％，得到成品带材；
八、将成品带材放入退火炉内进行退火，得到焊接用铝合金板材半成品；最后将焊接用铝合金板材半成品进行剪切，即完成。所述成品带材的退火工艺为：首先成品带材置于120℃的退火炉内退火6h，然后将退火炉温度调整为140℃并保温2小时。
本实施例焊接用铝合金薄板板材的抗拉强度为195N/mm2，屈服强度为175N/mm2，延伸率为5.3％。本实施例通过钠盐变质剂加能够细化晶粒，防止偏析瘤的产生，解决了轧制过程中边部开裂的问题；在退火温度为120℃下得到的板材组织均匀，解决了板材成份分布不均导致焊接过程发生脱焊的问题，提高了焊接性能。
实施例2：本实施例与实施例1不同的是，所述成品带材的退火工艺为：首先成品带材置于140℃的退火炉内退火6h，然后将退火炉温度调整为140℃并保温2小时；其他步骤和工艺与实施例1相同；
本实施例焊接用铝合金薄板板材的抗拉强度为202N/mm2，屈服强度为180N/mm2，延伸率为6％。本实施例通过钠盐变质剂加能够细化晶粒，防止偏析瘤的产生，解决了轧制过程中边部开裂的问题；在退火温度为140℃下得到的板材组织均匀，解决了板材成份分布不均导致焊接过程发生脱焊的问题，提高了焊接性能。
实施例3：本实施例与实施例1不同的是，所述成品带材的退火工艺为：首先成品带材置于160℃的退火炉内退火6h，然后将退火炉温度调整为140℃并保温2小时；其他步骤和工艺与实施例1相同。本实施例焊接用铝合金薄板板材的抗拉强度为200N/mm2，屈服强度为175N/mm2，延伸率为5.5％。本实施例通过钠盐变质剂加能够细化晶粒，防止偏析瘤的产生，解决了轧制过程中边部开裂的问题；在退火温度为160℃下得到的板材组织均匀，解决了板材成份分布不均导致焊接过程发生脱焊的问题，提高了焊接性能。
实施例4：本实施例与实施例1不同的是，所述成品带材的退火工艺为：首先成品带材置于180℃的退火炉内退火6h，然后将退火炉温度调整为140℃并保温2小时；其他步骤和工艺与实施例1相同。本实施例焊接用铝合金薄板板材的抗拉强度为201N/mm2，屈服强度为179N/mm2，延伸率为5.9％。本实施例通过钠盐变质剂加能够细化晶粒，防止偏析瘤的产生，解决了轧制过程中边部开裂的问题；在退火温度为180℃下得到的板材组织均匀，解决了板材成份分布不均导致焊接过程发生脱焊的问题，提高了焊接性能。
获取实施例2冷轧后得到的成品带材的高倍组织照片；如图1所示；获取实施例1～4得到的焊接用铝合金板材的高倍组织照片；如图2～5所示；图2为实施例1得到的焊接用铝合金板材的高倍组织照片；图3为实施例2得到的焊接用铝合金板材的高倍组织照片；图4为实施例3得到的焊接用铝合金板材的高倍组织照片；图5为实施例4得到的焊接用铝合金板材的高倍组织照片；通过图1～5对比可知，经过进行了成品退火后，板材的组织状态都明显得到个改善，实施例2得到的焊接用铝合金板材的组织分布均匀，优于实施例1、实施例3和实施例4，因此力学性能及焊接性能也优于实施例1、实施例3和实施例4。

Claims (7)

1.一种焊接用铝合金薄板板材的生产方法，其特征在于：该方法按照以下步骤进行：
一、按重量百分比为Si：11.5～12％、Mn：0.05～0.1％、Zn：0.1～0.15％、Ti：0.01～0.03％和余量为Al称取铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝锌中间合金、铝钛中间合金和金属铝作为熔炼原料，将熔炼原料制备成铝合金熔液；
二、向步骤一得到的铝合金熔液中加入钠盐变质剂，进行熔铸得到铝合金铸锭；
所述钠盐变质剂按质量分数由74～76％的NaCl和余量的Na3AlF6混合而成；
三、将铝合金铸锭进行铣平面处理；
四、加热步骤三铣平面处理后的铝合金铸锭，然后转移至热轧机上热轧至厚度为5.9～6.1mm，得到热轧半成品；
所述铝合金铸锭的加热工艺为：将铝合金铸锭置于560～580℃的加热炉内并保温4～5h，然后将加热炉温度调整为470～490℃并保温6～8h；
五、将热轧半成品置于冷轧机上轧制至厚度为2.9～3.1mm，得到半成品带材；
六、将半成品带材放入退火炉进行退火，然后出炉空冷，得到退火后的半成品带材；
七、将退火后的半成品带材进行冷轧至成品设计厚度，冷轧时道次加工率为25～35％，得到成品带材；
八、将成品带材放入退火炉内进行退火，得到焊接用铝合金板材半成品；最后将焊接用铝合金板材半成品进行剪切，即完成；
所述成品带材的退火工艺为：首先成品带材置于120～180℃的退火炉内退火5～7h，然后将退火炉温度调整为135～145℃并保温1.5～2.5小时。
2.根据权利要求1所述的焊接用铝合金薄板板材的生产方法，其特征在于：步骤一所述铝合金熔液的制备过程中的熔炼温度为680～720℃。
3.根据权利要求1或2所述的焊接用铝合金薄板板材的生产方法，其特征在于：步骤二所述铝合金熔液进行熔铸时采用半连续铸造法，铸造温度为680～720℃，熔铸速度为55～60mm/min，铸造冷却水压为0.008～0.15MPa，冷却水温度20～26℃。
4.根据权利要求3所述的焊接用铝合金薄板板材的生产方法，其特征在于：步骤二所述铝合金熔液中钠盐变质剂的质量分数为0.09～0.11％。
5.根据权利要求1、2或4所述的焊接用铝合金薄板板材的生产方法，其特征在于：步骤四所述热轧温度为470～480℃。
6.根据权利要求5所述的焊接用铝合金薄板板材的生产方法，其特征在于：步骤五所述轧制过程中道次加工率为25～35％。
7.根据权利要求6所述的焊接用铝合金薄板板材的生产方法，其特征在于：步骤六所述退火工艺为：将半成品带材置于300～450℃的退火炉内退火15～20小时，然后将退火炉温度调整为410～430℃并保温1～2小时。
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