CN109576515A - 一种高强度铝模板的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铝模板制造技术领域，涉及一种高强度铝模板的生产工艺，其生产工艺包括有：熔炼、铸造、均质、挤压、淬火、固溶、预拉伸、人工时效和后成形处理，通过优化合金成分并严格控制该工艺步骤过程中的各参数，能够减小型材塑性降低的程度，使得塑性得到了一定的恢复，进而在提高型材强度的前提下，还可使合金的变形性程度损失减小，最终制备的建筑用铝合金板材强度和可变性均优于现有的6061和6063铝合金板材。

Description

一种高强度铝模板的生产工艺
技术领域
本发明属于铝模板制造技术领域，涉及一种高强度铝模板的生产工艺，尤其涉及一种建筑模板用高强度铝模板。
背景技术
铝合金材料使用范围广，在工业上可以应用于建筑、电子电器、运输、航空、航天等各个领域。目前建筑材料市场上的铝模板大多采用挤压工艺制备的6061(或6063)铝合金，两种铝合金的主要成分为铝、镁、硅，其中，6061铝合金中还添加有铜和铬两种辅助元素。6063铝合金具有优越的挤压加工性和挤压淬火性能，可高速大批量生产形状复杂的型材，生产成本低廉，但该铝合金力学性能不高。6061铝合金具有中强、耐蚀、可焊等优良的综合性能，成为数十年来轻质结构应用中的主要材料，若提高上述6061(或6063)铝合金的强度，便会导致合金的成形性能下降，影响生产效率。
发明内容
有鉴于此，本发明为了解决现有6061(或6063)铝合金提高强度的同时，成形性变差的问题，提供一种高强度铝模板的生产工艺，通过该生产工艺制备的建筑模板用铝合金模板强度性能高、成形性好，且性价比更高。
为达到上述目的，本发明提供一种高强度铝模板的生产工艺，包括如下步骤：
A、熔炼：按照如下重量份数比配制铝合金原料：Mg：0.8～1.2％，Si：0.6～1.1％，Cu：0.6～0.9％，Cr：0.20％，Mn：0.2％，Fe：0.25％，Zn：0.3％，Ti：0.10％，Ni：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，其中熔炼温度为730～740℃，熔炼时间为5～5.5h；
B、铸造：将熔炼后的铝液在铸造温度为680～685℃，铸造速度为40～50mm/min，冷却水流量为1250～1350L/min，冷却水温度为20～25℃的条件下铸造成直径210±5mm的铸棒；
C、均质：将铸造后的铸棒切断后在530～550℃进行均质处理，其加热速率15℃/min，保温为2～3h，保温后的铸棒进行退火，退火时间为7～8h；
D、挤压：将均质退火后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压，在挤压温度为490±5℃，挤压速度为4.2～4.6m/min，得到所要规格的铝合金板材；
E、淬火：将挤压后的铝合金板材在温度为510～520℃条件下进入在线风冷淬火区淬火，并使其温度降至110～120℃，保温1.2～1.4h后常温冷却；
F、固溶：将淬火后的铝合金板材进行固溶处理，使合金元素均匀分布在整个铝基质中，其中固溶温度为545～555℃，固溶时间为1～1.2h，固溶处理后的铝合金板材进行水冷淬火处理，以40℃/s的速率降至30～50℃；
G、预拉伸：将水冷淬火后的铝合金板材进行预拉伸，其中预拉伸的拉伸变形量为2～4％；
H、人工时效：将预拉伸后的铝合金板材进行人工时效，其中时效温度为175～185℃，时效时间为6～7h；
I、后成形处理：人工时效后的铝合金板材进行后成形处理，处理温度为190～200℃，保温时间为30～35min。
进一步，步骤A中配制好的铝合金原料按照先纯铝后合金、先高熔点后低熔点的顺序投入到干燥的熔炼炉中，熔炼后的铝液转入到保温炉中，通过其底吹氩气搅拌3～6min后静置保持20～30min。
进一步，步骤C铸棒切断成长度为50±10mm的短铸锭。
进一步，步骤C退火处理过程在具有强制热风循环系统的电阻炉内进行。
进一步，步骤E在线风冷淬火区的淬火时间为10～15s。
进一步，步骤G将水冷淬火后的铝合金板材置于拉伸装置且在1小时内进行预拉伸。
进一步，步骤I采用反向弯曲的方法对铝合金板材进行整形处理。
本发明的有益效果在于：
本发明所公开的高强度铝模板的生产工艺中，铝合金铸锭挤压成型后，铝合金型材的强度会增加，铝合金型材的塑性会有所降低，预拉伸可以使合金达到应变硬化的效果，进而增加合金的强度，人工时效可以进一步提高合金强度，合金强度提高的同时可变形性有所下降，经后成形处理之后，合金的可变形性得到部分恢复，这种工艺通过预拉伸、人工时效、后成形处理三者的工艺以及工艺参数的组合，能够减小型材塑性降低的程度，使得塑性得到了一定的恢复，进而在提高型材强度的前提下，还可使合金的变形性程度损失减小。
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1
一种高强度铝模板的生产工艺，包括如下步骤：
A、熔炼：按照如下重量份数比配制铝合金原料：Mg：0.8％，Si：0.6％，Cu：0.6％，Cr：0.20％，Mn：0.2％，Fe：0.25％，Zn：0.3％，Ti：0.10％，Ni：0.04％，单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量Al，将配制好的铝合金原料按照先纯铝后合金、先高熔点后低熔点的顺序投入到干燥的熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，其中熔炼温度为730℃，熔炼时间为5h，熔炼后的铝液转入到保温炉中，通过其底吹氩气搅拌3min后静置保持20min；
B、铸造：将熔炼静置后的铝液在铸造温度为680℃，铸造速度为40mm/min，冷却水流量为1250L/min，冷却水温度为20℃的条件下铸造成直径210mm的铸棒；
C、均质：将铸造后的铸棒切断成长度为50mm的短铸锭，切断后的铸锭在530℃进行均质处理，其加热速率15℃/min，保温为2h，保温后的铸棒进行退火，退火时间为8h，退火处理过程在具有强制热风循环系统的电阻炉内进行；
D、挤压：将均质退火后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压，在挤压温度为490℃，挤压速度为4.2m/min，得到所要规格的铝合金板材；
E、淬火：将挤压后的铝合金板材在温度为510℃条件下进入在线风冷淬火区淬火10s，并使其温度降至110℃，保温1.2h后常温冷却；
F、固溶：将淬火后的铝合金板材进行固溶处理，使合金元素均匀分布在整个铝基质中，其中固溶温度为545℃，固溶时间为1h，固溶处理后的铝合金板材进行水冷淬火处理，以40℃/s的速率降至30℃；
G、预拉伸：将水冷淬火后的铝合金板材置于拉伸装置且在1小时内完成预拉伸，其中预拉伸的拉伸变形量为2％；
H、人工时效：将预拉伸后的铝合金板材进行人工时效，其中时效温度为175℃，时效时间为6h；
I、后成形处理：人工时效后的铝合金板材采用反向弯曲的方法进行后成形处理，处理温度为190℃，保温时间为30min。
实施例2
一种高强度铝模板的生产工艺，包括如下步骤：
A、熔炼：按照如下重量份数比配制铝合金原料：Mg：1.2％，Si：1.1％，Cu：0.9％，Cr：0.20％，Mn：0.2％，Fe：0.25％，Zn：0.3％，Ti：0.10％，Ni：0.04％，单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量Al，将配制好的铝合金原料按照先纯铝后合金、先高熔点后低熔点的顺序投入到干燥的熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，其中熔炼温度为740℃，熔炼时间为5.5h，熔炼后的铝液转入到保温炉中，通过其底吹氩气搅拌6min后静置保持30min；
B、铸造：将熔炼静置后的铝液在铸造温度为685℃，铸造速度为50mm/min，冷却水流量为1350L/min，冷却水温度为25℃的条件下铸造成直径210mm的铸棒；
C、均质：将铸造后的铸棒切断成长度为50mm的短铸锭，切断后的铸锭在550℃进行均质处理，其加热速率15℃/min，保温为3h，保温后的铸棒进行退火，退火时间为8h，退火处理过程在具有强制热风循环系统的电阻炉内进行；
D、挤压：将均质退火后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压，在挤压温度为490℃，挤压速度为4.6m/min，得到所要规格的铝合金板材；
E、淬火：将挤压后的铝合金板材在温度为520℃条件下进入在线风冷淬火区淬火15s，并使其温度降至120℃，保温1.4h后常温冷却；
F、固溶：将淬火后的铝合金板材进行固溶处理，使合金元素均匀分布在整个铝基质中，其中固溶温度为555℃，固溶时间为1.2h，固溶处理后的铝合金板材进行水冷淬火处理，以40℃/s的速率降至50℃；
G、预拉伸：将水冷淬火后的铝合金板材置于拉伸装置且在1小时内完成预拉伸，其中预拉伸的拉伸变形量为4％；
H、人工时效：将预拉伸后的铝合金板材进行人工时效，其中时效温度为185℃，时效时间为7h；
I、后成形处理：人工时效后的铝合金板材采用反向弯曲的方法进行后成形处理，处理温度为200℃，保温时间为35min。
实施例3
一种高强度铝模板的生产工艺，包括如下步骤：
A、熔炼：按照如下重量份数比配制铝合金原料：Mg：1.2％，Si：0.6％，Cu：0.9％，Cr：0.20％，Mn：0.2％，Fe：0.25％，Zn：0.3％，Ti：0.10％，Ni：0.04％，单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量Al，将配制好的铝合金原料按照先纯铝后合金、先高熔点后低熔点的顺序投入到干燥的熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，其中熔炼温度为730℃，熔炼时间为5h，熔炼后的铝液转入到保温炉中，通过其底吹氩气搅拌5min后静置保持25min；
B、铸造：将熔炼静置后的铝液在铸造温度为685℃，铸造速度为50mm/min，冷却水流量为1350L/min，冷却水温度为25℃的条件下铸造成直径210mm的铸棒；
C、均质：将铸造后的铸棒切断成长度为50mm的短铸锭，切断后的铸锭在550℃进行均质处理，其加热速率15℃/min，保温为3h，保温后的铸棒进行退火，退火时间为8h，退火处理过程在具有强制热风循环系统的电阻炉内进行；
D、挤压：将均质退火后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压，在挤压温度为490℃，挤压速度为4.6m/min，得到所要规格的铝合金板材；
E、淬火：将挤压后的铝合金板材在温度为520℃条件下进入在线风冷淬火区淬火15s，并使其温度降至120℃，保温1.4h后常温冷却；
F、固溶：将淬火后的铝合金板材进行固溶处理，使合金元素均匀分布在整个铝基质中，其中固溶温度为555℃，固溶时间为1.2h，固溶处理后的铝合金板材进行水冷淬火处理，以40℃/s的速率降至30℃；
G、预拉伸：将水冷淬火后的铝合金板材置于拉伸装置且在1小时内完成预拉伸，其中预拉伸的拉伸变形量为3％；
H、人工时效：将预拉伸后的铝合金板材进行人工时效，其中时效温度为185℃，时效时间为7h；
I、后成形处理：人工时效后的铝合金板材采用反向弯曲的方法进行后成形处理，处理温度为200℃，保温时间为35min。
对比例1
一种高强度铝模板的生产工艺，包括如下步骤：
A、熔炼：按照如下重量份数比配制6061铝合金原料：Mg：0.95％，Si：0.67％，Cu：0.35％，Cr：0.19％，Mn：0.12％，Fe：0.52％，Zn：0.18％，Ti：0.11％，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按照先纯铝后合金、先高熔点后低熔点的顺序投入到干燥的熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，其中熔炼温度为730℃，熔炼时间为5h，熔炼后的铝液转入到保温炉中，通过其底吹氩气搅拌5min后静置保持25min；
B、铸造：将熔炼静置后的铝液在铸造温度为685℃，铸造速度为50mm/min，冷却水流量为1350L/min，冷却水温度为25℃的条件下铸造成直径210mm的铸棒；
C、均质：将铸造后的铸棒切断成长度为50mm的短铸锭，切断后的铸锭在550℃进行均质处理，其加热速率15℃/min，保温为3h，保温后的铸棒进行退火，退火时间为8h，退火处理过程在具有强制热风循环系统的电阻炉内进行；
D、挤压：将均质退火后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压，在挤压温度为490℃，挤压速度为4.6m/min，得到所要规格的铝合金板材；
E、淬火：将挤压后的铝合金板材在温度为520℃条件下进入在线风冷淬火区淬火15s，并使其温度降至120℃，保温1.4h后常温冷却；
F、固溶：将淬火后的铝合金板材进行固溶处理，使合金元素均匀分布在整个铝基质中，其中固溶温度为555℃，固溶时间为1.2h，固溶处理后的铝合金板材进行水冷淬火处理，以40℃/s的速率降至30℃。
对比例2
一种高强度铝模板的生产工艺，包括如下步骤：
A、熔炼：按照如下重量份数比配制6063铝合金原料：Mg：0.6％，Si：0.45％，Cu：0.07％，Cr：0.06％，Mn：0.05％，Fe：0.29％，Zn：0.02％，Ti：0.02％，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按照先纯铝后合金、先高熔点后低熔点的顺序投入到干燥的熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，其中熔炼温度为730℃，熔炼时间为5h，熔炼后的铝液转入到保温炉中，通过其底吹氩气搅拌5min后静置保持25min；
B、铸造：将熔炼静置后的铝液在铸造温度为685℃，铸造速度为50mm/min，冷却水流量为1350L/min，冷却水温度为25℃的条件下铸造成直径210mm的铸棒；
C、均质：将铸造后的铸棒切断成长度为50mm的短铸锭，切断后的铸锭在550℃进行均质处理，其加热速率15℃/min，保温为3h，保温后的铸棒进行退火，退火时间为8h，退火处理过程在具有强制热风循环系统的电阻炉内进行；
D、挤压：将均质退火后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压，在挤压温度为490℃，挤压速度为4.6m/min，得到所要规格的铝合金板材；
E、淬火：将挤压后的铝合金板材在温度为520℃条件下进入在线风冷淬火区淬火15s，并使其温度降至120℃，保温1.4h后常温冷却；
F、固溶：将淬火后的铝合金板材进行固溶处理，使合金元素均匀分布在整个铝基质中，其中固溶温度为555℃，固溶时间为1.2h，固溶处理后的铝合金板材进行水冷淬火处理，以40℃/s的速率降至30℃。
实施例1～3与对比例1～2所制备铝合金板材的力学性能测试见表一：
表一
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
抗拉强度(MPa) 360 365 362 300 270
屈服强度(MPa) 300 303 305 280 250
伸长率(％) 17 17.5 17.2 8 11
通过表一可以看到，通过本发明高强度铝模板的生产工艺制备的铝合金板材抗拉强度达到360MPa以上，屈服强度达到了300MPa以上，伸长率也在17％左右，通过该生产工艺制备的铝合金板材强度优于现有的6061和6063铝合金板材，可变形性也优于现有的6061和6063铝合金板材。
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 (7)

1.一种高强度铝模板的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
A、熔炼：按照如下重量份数比配制铝合金原料：Mg：0.8～1.2％，Si：0.6～1.1％，Cu：0.6～0.9％，Cr：0.20％，Mn：0.2％，Fe：0.25％，Zn：0.3％，Ti：0.10％，Ni：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，其中熔炼温度为730～740℃，熔炼时间为5～5.5h；
B、铸造：将熔炼后的铝液在铸造温度为680～685℃，铸造速度为40～50mm/min，冷却水流量为1250～1350L/min，冷却水温度为20～25℃的条件下铸造成直径210±5mm的铸棒；
C、均质：将铸造后的铸棒切断后在530～550℃进行均质处理，其加热速率15℃/min，保温为2～3h，保温后的铸棒进行退火，退火时间为7～8h；
D、挤压：将均质退火后的铝合金铸锭经过铝合金型材模具挤压，在挤压温度为490±5℃，挤压速度为4.2～4.6m/min，得到所要规格的铝合金板材；
E、淬火：将挤压后的铝合金板材在温度为510～520℃条件下进入在线风冷淬火区淬火，并使其温度降至110～120℃，保温1.2～1.4h后常温冷却；
F、固溶：将淬火后的铝合金板材进行固溶处理，使合金元素均匀分布在整个铝基质中，其中固溶温度为545～555℃，固溶时间为1～1.2h，固溶处理后的铝合金板材进行水冷淬火处理，以40℃/s的速率降至30～50℃；
G、预拉伸：将水冷淬火后的铝合金板材进行预拉伸，其中预拉伸的拉伸变形量为2～4％；
H、人工时效：将预拉伸后的铝合金板材进行人工时效，其中时效温度为175～185℃，时效时间为6～7h；
I、后成形处理：人工时效后的铝合金板材进行后成形处理，处理温度为190～200℃，保温时间为30～35min。
2.如权利要求1所述高强度铝模板的生产工艺，其特征在于，步骤A中配制好的铝合金原料按照先纯铝后合金、先高熔点后低熔点的顺序投入到干燥的熔炼炉中，熔炼后的铝液转入到保温炉中，通过其底吹氩气搅拌3～6min后静置保持20～30min。
3.如权利要求2所述高强度铝模板的生产工艺，其特征在于，步骤C铸棒切断成长度为50±10mm的短铸锭。
4.如权利要求3所述高强度铝模板的生产工艺，其特征在于，步骤C退火处理过程在具有强制热风循环系统的电阻炉内进行。
5.如权利要求4所述高强度铝模板的生产工艺，其特征在于，步骤E在线风冷淬火区的淬火时间为10～15s。
6.如权利要求5所述高强度铝模板的生产工艺，其特征在于，步骤G将水冷淬火后的铝合金板材置于拉伸装置且在1小时内进行预拉伸。
7.如权利要求6所述高强度铝模板的生产工艺，其特征在于，步骤I采用反向弯曲的方法对铝合金板材进行整形处理。
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