CN109628859B - 一种再生变形铝合金型材挤压方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于再生变形铝合金技术领域，具体涉及一种再生变形铝合金型材挤压方法。所述方法包括再生变形铝合金坯锭和挤压筒加热、大挤压比挤压。坯锭加热的温度低于其共晶温度20～40℃，坯锭温度不均匀性≤10℃，挤压筒加热的温度为低于坯锭共晶温度40～50℃，挤压筒温度不均匀性≤10℃，坯锭与挤压筒间隙量为4.5±0.5mm，挤压比为20～500，型材匀速匀速挤出速度为0.5～80m/min。本发明所述适用于制备再生变形铝合金型材。
Description
技术领域
本发明属于再生变形铝合金技术领域，具体涉及一种再生变形铝合金型材挤压方法。
背景技术
铝及铝合金具有优良的力学、加工和抗腐蚀等性能，广泛应用于航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业等各领域。铝及铝合金的产品制造产生的边角料、残次品以及完成使用期限的废品统称为废杂铝，其中的废杂变形铝合金包括工艺边角废料、报废飞机铝合金、报废汽车铝合金、废铝易拉罐、废旧铝合金门窗等系列，因含有Mg、Zn、Cu、Fe、Mn、Ti、Zr、Ni等合金元素，具有中间合金的属性。再生铝合金是废杂铝经再生得到的铝合金，与原生铝合金相比，具有两个特点：其一，再生铝合金的成分也更为均匀，晶粒更加细小，具有良好的加工性能；其二，再生铝合金节能减排效果显著，能耗与污染物排放仅为原生铝合金的3％～5％。
因再生变形铝合金优良的显微组织和可加工性，与原生变形铝合金相比，可实现大挤压比，减少挤压道次，具有短流程、低成本和高成材率等特点。现有的变形铝合金挤压方法研究为原生变形铝合金，再生铝合金挤压方法仍处于空缺。如中国专利CN105525169A公开了一种7A09铝合金挤压棒材的制备方法，该方法将流经剪切低温浇铸实验机后的铝液连铸成直径为110mm的坯锭后进行热挤压，坯锭加热温度控制在370℃～400℃，挤压筒的加热温度控制在400℃～430℃，匀速挤出速度为1.5～2.5m/min，挤压后棒材直径为30mm～35mm。该发明的铝合金挤压比小，低于10，未涉及再生变形铝合金挤压。中国专利CN108468005A公开了一种6XXX系铝合金大变形挤压棒材生产方法，该发明采用等通道转角挤压，利用两个相交的等截面通道组成的挤压模具，在交截面处(剪切平面)产生近似于纯剪切变形的方式来实现棒材大塑性变形。该发明采用热挤压-固溶处理-等通道转角挤压实现大挤压比，未涉及再生变形铝合金。中国专利 CN107282667A公开了一种高延伸率2A12铝合金挤压方法，原始坯锭为铝合金大规格φ452*1150mm铸锭，一次挤压为直径φ260mm(挤压比为3)。通过切头，切尾，车削表面制成第二次挤压用规格φ252*580mm，挤压后最终制成巨型扁棒，横截面规格为40*70mm(挤压比为17.8)。该发明通过二次挤压实现了2XXX系铝合金大变形，挤压道次多，生产周期长，生产效率低，未涉及再生变形铝合金。
由此可见，原生变形铝合金一般通过多次挤压和热处理实现大变形，故流程长、成材率低、成本高。现有的技术背景没有涉及再生变形铝合金挤压工艺。
发明内容
针对再生变形铝合金的特点，本发明提供一种再生变形铝合金型材挤压方法。所述方法能够在保证挤压成品成分均匀性的同时减少挤压工序，节省人力物力与资源消耗。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种再生变形铝合金型材挤压方法，所述方法包括：再生变形铝合金坯锭加热：将再生变形铝合金坯锭加热至低于再生变形铝合金坯锭的共晶温度20～40℃，再生变形铝合金坯锭温度不均匀性≤10℃；
挤压筒加热：将挤压筒加热至低于再生变形铝合金坯锭共晶温度 40～50℃，挤压筒温度不均匀性≤10℃；
大挤压比挤压：将加热后的再生变形铝合金坯锭送入保温的挤压筒内进行挤压，控制再生变形铝合金坯锭与挤压筒间隙量为 4.5±0.5mm，挤压比为20～500，型材匀速挤出速度为0.5～80m/min。
进一步地，在所述挤压的步骤中，1XXX系铝合金型材匀速挤出速度为15～80m/min，2XXX系铝合金型材匀速挤出速度为 1.5～6m/min，3XXX系铝合金型材匀速挤出速度为10～80m/min，5XXX 系铝合金型材匀速挤出速度为0.5～20m/min，6XXX系铝合金型材匀速挤出速度为15～80m/min，7XXX系铝合金型材匀速挤出速度为 0.5～3m/min。
进一步地，所述1XXX系铝合金型材包括1060铝合金、1100铝合金；所述2XXX系铝合金型材包括1200铝合金、2A11铝合金、2017 铝合金、2024铝合金；所述3XXX系铝合金型材包括3003铝合金、 3103铝合金；所述5XXX系铝合金型材包括5A05铝合金、5005铝合金、5052铝合金；所述6XXX系铝合金型材包括6061铝合金、6063 铝合金；所述7XXX系铝合金型材包括：7178铝合金、7075铝合金。
进一步地，所述再生变形铝合金坯锭采用具有中间合金属性的报废变形铝合金制备。
本发明的有益技术效果：
(1)本发明采用的再生变形铝合金是由具有中间合金属性的报废变形铝合金制备的，成分更为均匀，晶粒更为细小，可加工性好，可实现大变形加工；
(2)本发明所述方法可实现挤压比20-500的大变形挤压，取消了多道次、热处理等工序，减少了型材头尾切削量，调高了成材率，缩短了生产周期，降低了生产成本；
(3)本发明所述方法提升了废杂铝资源价值，促进了再生铸造铝合金产品向再生变形铝合金型材的升级发展。
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，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
实施例1：
以废杂铝原料制备的再生1060铝合金坯锭加热至380℃，坯锭温度不均匀性≤10℃；将挤压筒加热至360℃，挤压筒温度不均匀性≤10℃；将坯锭置于挤压筒内，二者间隙量为2.5mm；在380℃下进行匀速挤压，挤压比为500，型材挤出速度为15m/min，得到厚度为20mm的板材。经热处理得到H112态再生1100铝板材的抗拉强度达 80MPa，屈服强度达25MPa，延伸率达22.6％，满足GB/T6892-2015 《一般工业用铝及铝合金挤压型材》中相应标准。
实施例2：
以废杂铝原料制备的再生1100铝合金坯锭加热至400℃，坯锭温度不均匀性≤10℃；将挤压筒加热至370℃，挤压筒温度不均匀性≤10℃；将坯锭置于挤压筒内，二者间隙量为2.5mm；在400℃下进行匀速挤压，挤压比为400，型材挤出速度为80m/min，得到厚度为20mm的板材。经热处理得到H112态再生1100铝板材的抗拉强度达 90MPa，屈服强度达35MPa，延伸率达24％，满足GB/T6892-2015 《一般工业用铝及铝合金挤压型材》中相应标准。
实施例3：
以废杂铝原料制备的再生1200铝合金坯锭加热至400℃，坯锭温度不均匀性≤10℃；将挤压筒加热至360℃，挤压筒温度不均匀性≤10℃；将坯锭置于挤压筒内，二者间隙量为2.5mm；在400℃下进行匀速挤压，挤压比为300，型材挤出速度为40m/min，得到厚度为20mm的板材。经热处理得到H112态再生1200铝板材的抗拉强度达 85MPa，屈服强度达30MPa，延伸率达22.2％，满足GB/T6892-2015 《一般工业用铝及铝合金挤压型材》中相应标准。
实施例4：
以废杂铝原料制备的再生2A11铝合金坯锭加热至430℃，坯锭温度不均匀性≤5℃；将挤压筒加热至410℃，挤压筒温度不均匀性≤10℃；将坯锭置于挤压筒内，二者间隙量为2.5mm；在420℃下进行匀速挤压，挤压比为32，型材挤出速度为6m/min，得到直径为30mm的棒材。经热处理得到T4态再生2A11铝棒材的抗拉强度达350MPa，屈服强度达240MPa，延伸率达13.2％，满足GB/T6892-2015《一般工业用铝及铝合金挤压型材》中相应标准。
实施例5：
以废杂铝原料制备的再生2017铝合金坯锭加热至450℃，坯锭温度不均匀性≤5℃；将挤压筒加热至430℃，挤压筒温度不均匀性≤10℃；将坯锭置于挤压筒内，二者间隙量为2.5mm；在440℃下进行匀速挤压，挤压比为26.2，型材挤出速度为1.5m/min，得到直径为25mm的棒材。经热处理得到T4态再生2017铝棒材的抗拉强度达 390MPa，屈服强度达280MPa，延伸率达18％，满足GB/T6892-2015 《一般工业用铝及铝合金挤压型材》中相应标准。
实施例6：
以废杂铝原料制备的再生2024铝合金坯锭加热至460℃，坯锭温度不均匀性≤5℃；将挤压筒加热至430℃，挤压筒温度不均匀性≤10℃；将坯锭置于挤压筒内，二者间隙量为2.5mm；在440℃下进行匀速挤压，挤压比为24，型材挤出速度为3m/min，得到直径为22mm的棒材。经热处理得到T3态再生2024铝棒材的抗拉强度达459MPa，屈服强度达373MPa，延伸率达16％，满足GB/T6892-2015《一般工业用铝及铝合金挤压型材》中相应标准。
实施例7：
以废杂铝原料制备的再生3003铝合金坯锭加热至450℃，坯锭温度不均匀性≤5℃；将挤压筒加热至430℃，挤压筒温度不均匀性≤10℃；将坯锭置于挤压筒内，二者间隙量为2.5mm；在440℃下进行匀速挤压，挤压比为80，型材挤出速度为10m/min，得到厚度为20mm的板材。经热处理得到H112态再生3003铝板材的抗拉强度达 160MPa，屈服强度达65MPa，延伸率达26％，满足GB/T6892-2015 《一般工业用铝及铝合金挤压型材》中相应标准。
实施例8：
以废杂铝原料制备的再生3003铝合金坯锭加热至450℃，坯锭温度不均匀性≤5℃；将挤压筒加热至430℃，挤压筒温度不均匀性≤10℃；将坯锭置于挤压筒内，二者间隙量为2.5mm；在440℃下进行匀速挤压，挤压比为80，型材挤出速度为40m/min，得到厚度为20mm的板材。经热处理得到H112态再生3003铝板材的抗拉强度达 160MPa，屈服强度达65MPa，延伸率达26％，满足GB/T6892-2015 《一般工业用铝及铝合金挤压型材》中相应标准。
实施例9：
以废杂铝原料制备的再生3103铝合金坯锭加热至460℃，坯锭温度不均匀性≤5℃；将挤压筒加热至440℃，挤压筒温度不均匀性≤10℃；将坯锭置于挤压筒内，二者间隙量为2.5mm；在450℃下进行匀速挤压，挤压比为60，型材挤出速度为80m/min，得到直径为25mm的棒材。经热处理得到H112态再生3103铝棒材的抗拉强度达 150MPa，屈服强度达58MPa，延伸率达28％，满足GB/T6892-2015 《一般工业用铝及铝合金挤压型材》中相应标准。
实施例10：
以废杂铝原料制备的再生5A05铝合金坯锭加热至450℃，坯锭温度不均匀性≤8℃；将挤压筒加热至425℃，挤压筒温度不均匀性≤10℃；将坯锭置于挤压筒内，二者间隙量为2.5mm；在430℃下进行匀速挤压，挤压比为40，型材挤出速度为20m/min，得到厚度为20mm的板材。经热处理得到H112态再生5A05铝板材的抗拉强度达280MPa，屈服强度达160MPa，延伸率达18.4％，满足 GB/T6892-2015《一般工业用铝及铝合金挤压型材》中相应标准。
实施例11：
以废杂铝原料制备的再生5005铝合金坯锭加热至460℃，坯锭温度不均匀性≤8℃；将挤压筒加热至440℃，挤压筒温度不均匀性≤10℃；将坯锭置于挤压筒内，二者间隙量为0.5mm；在440℃下进行匀速挤压，挤压比为44，型材挤出速度为8m/min，得到直径为25mm的棒材。经热处理得到H112态再生5005铝棒材的抗拉强度达 130MPa，屈服强度达60MPa，延伸率达19.6％，满足GB/T6892-2015 《一般工业用铝及铝合金挤压型材》中相应标准。
实施例12：
以废杂铝原料制备的再生5052铝合金坯锭加热至460℃，坯锭温度不均匀性≤8℃；将挤压筒加热至430℃，挤压筒温度不均匀性≤10℃；将坯锭置于挤压筒内，二者间隙量为2.5mm；在450℃下进行匀速挤压，挤压比为32，型材挤出速度为8m/min，得到直径为25mm的棒材。经热处理得到H112态再生5052铝棒材的抗拉强度达 192MPa，屈服强度达82MPa，延伸率达16.2％，满足GB/T6892-2015 《一般工业用铝及铝合金挤压型材》中相应标准。
实施例13：
以废杂铝原料制备的再生6061铝合金坯锭加热至460℃，坯锭温度不均匀性≤8℃；将挤压筒加热至425℃，挤压筒温度不均匀性≤10℃；将坯锭置于挤压筒内，二者间隙量为2.5mm；在450℃下进行匀速挤压，挤压比为40，型材挤出速度为45m/min，得到厚度为20mm的板材。经热处理得到T4态再生6061铝板材的抗拉强度达 205MPa，屈服强度达131MPa，延伸率达17.0％，满足GB/T6892-2015 《一般工业用铝及铝合金挤压型材》中相应标准。
实施例14：
以废杂铝原料制备的再生6063铝合金坯锭加热至480℃，坯锭温度不均匀性≤10℃；将挤压筒加热至440℃，挤压筒温度不均匀性≤10℃；将坯锭置于挤压筒内，二者间隙量为2.5mm；在470℃下进行匀速挤压，挤压比为64，型材挤出速度为80m/min，得到厚度为10mm的板材。经热处理得到T6态再生6063铝板材的抗拉强度达 230MPa，屈服强度达175MPa，延伸率达8.5％，满足GB/T6892-2015 《一般工业用铝及铝合金挤压型材》中相应标准。
实施例15：
以废杂铝原料制备的再生6063铝合金坯锭加热至480℃，坯锭温度不均匀性≤10℃；将挤压筒加热至440℃，挤压筒温度不均匀性≤10℃；将坯锭置于挤压筒内，二者间隙量为2.5mm；在470℃下进行匀速挤压，挤压比为61，型材挤出速度为15m/min，得到直径为22mm的棒材。经热处理得到T6态再生6063铝棒材的抗拉强度达 260MPa，屈服强度达195MPa，延伸率达10.5％，满足GB/T6892-2015 《一般工业用铝及铝合金挤压型材》中相应标准。
实施例16：
以废杂铝原料制备的再生7178铝合金坯锭加热至430℃，坯锭温度不均匀性≤5℃；将挤压筒加热至400℃，挤压筒温度不均匀性≤10℃；将坯锭置于挤压筒内，二者间隙量为2.5mm；在400℃下进行匀速挤压，挤压比为20，型材挤出速度为0.5m/min，得到直径为25mm的棒材。经热处理得到T6态再生7178铝棒材的抗拉强度达 600MPa，屈服强度达540MPa，延伸率达8.5％，满足GB/T6892-2015 《一般工业用铝及铝合金挤压型材》中相应标准。
实施例17：
以废杂铝原料制备的再生7075铝合金坯锭加热至420℃，坯锭温度不均匀性≤5℃；将挤压筒加热至390℃，挤压筒温度不均匀性≤10℃；将坯锭置于挤压筒内，二者间隙量为2.5mm；在400℃下进行匀速挤压，挤压比为22，型材挤出速度为3m/min，得到厚度为10mm的板材。经热处理得到T76态再生7075铝板材的抗拉强度达560MPa，屈服强度达490MPa，延伸率达9.5％，满足GB/T6892-2015《一般工业用铝及铝合金挤压型材》中相应标准。
实施例18：
以废杂铝原料制备的再生7075铝合金坯锭加热至420℃，坯锭温度不均匀性≤5℃；将挤压筒加热至390℃，挤压筒温度不均匀性≤10℃；将坯锭置于挤压筒内，二者间隙量为2.5mm；在400℃下进行匀速挤压，挤压比为22，型材挤出速度为2m/min，得到直径为22mm的棒材。经热处理得到T76态再生7075铝棒材的抗拉强度达598MPa，屈服强度达544MPa，延伸率达11.3％，满足GB/T6892-2015《一般工业用铝及铝合金挤压型材》中相应标准。
Claims (2)
1.一种再生变形铝合金型材挤压方法，其特征在于，所述方法包括：再生变形铝合金坯锭加热：将再生变形铝合金坯锭加热至低于再生变形铝合金坯锭的共晶温度20～40℃，再生变形铝合金坯锭温度不均匀性≤10℃；
挤压筒加热：将挤压筒加热至低于再生变形铝合金坯锭共晶温度40～50℃，挤压筒温度不均匀性≤10℃；
大挤压比挤压：将加热后的再生变形铝合金坯锭送入保温的挤压筒内进行挤压，控制再生变形铝合金坯锭与挤压筒间隙量为4.5±0.5mm，挤压比为80～500，型材匀速挤出速度为0.5～80m/min；
所述再生变形铝合金坯锭采用具有中间合金属性的报废变形铝合金制备；
在所述挤压的步骤中，1XXX系铝合金型材匀速挤出速度为15～80m/min，2XXX系铝合金型材匀速挤出速度为1.5～6m/min，3XXX系铝合金型材匀速挤出速度为10～80m/min，5XXX系铝合金型材匀速挤出速度为0.5～20m/min，6XXX系铝合金型材匀速挤出速度为15～80m/min，7XXX系铝合金型材匀速挤出速度为0.5～3m/min。
2.根据权利要求1所述一种再生变形铝合金型材挤压方法，其特征在于，所述1XXX系铝合金型材包括1060铝合金、1100铝合金；所述2XXX系铝合金型材包括1200铝合金、2A11铝合金、2017铝合金、2024铝合金；所述3XXX系铝合金型材包括3003铝合金、3103铝合金；所述5XXX系铝合金型材包括5A05铝合金、5005铝合金、5052铝合金；所述6XXX系铝合金型材包括6061铝合金、6063铝合金；所述7XXX系铝合金型材包括：7178铝合金、7075铝合金。
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