CN109821914A - 一种超薄铝合金型材挤压工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超薄铝合金型材挤压工艺，该工艺包括以下步骤：将铝合金铸锭进行加热、挤压、保温、淬火、矫直和保温，得到超薄的铝合金型材，所述挤压的出料温度为490‑510℃，先采用风冷的方式进行冷却，之后使用水雾进行快速冷却，矫直之后进行人工时效处理，采用两级强制淬火的方案进行快速的冷却，避免了直接使用水进行冷却导致冷却过快金属断裂的问题，同时，先使用空气在使用水进行冷却淬火，可以在提高强度的同时，保留一定的韧性，使用保温箱进行保温，避免了淬火过程水溅到模具上的情况，提高了使用的安全性，提高了模具的使用寿命。

Description

一种超薄铝合金型材挤压工艺

技术领域

本发明涉及铝合金型材生产领域，尤其涉及一种超薄铝合金型材挤压工 艺。

背景技术

铝及铝合金作为一种材料，随着其生产加工技术的成熟在越来越多的领 域发挥着越来越重要的作用。铝及其合金能够在诸多领域中应用与其卓越的 性能密不可分。铝挤型品为铝材一次加工品四大类其中之一，它仍是铝锭加 热至可塑温度后，以及挤压机利用油压的力量将铝(合金)锭挤压通过挤型 通过挤压模具变成所需之型材。铝挤型再设计舆制造上，可以将形状复杂的 对象直接挤压成型，并且可获得较高的强度，因此应用极为广泛，中国专利 号：CN201610835023.3公开了一种多孔复杂结构的铝合金型材挤压工艺，该铝合金型材挤压步骤依次是加热、热锯切、剥皮、挤压、在线淬火、切断、 矫直、锯切，本发明的铝合金型材生产工艺，省去了传统工艺中的多个加热 及冷却工序，简化铝合金型材挤压工序，降低了整个挤压过程的能量损耗， 极大的提高了生产效率，降低了铝合金型材的生产成本，同时还极大的降低 了能耗及资源损耗，但是在实际使用过程中仍存在着在线淬火距离挤压端比 较近，当使用水雾淬火时水雾可能会溅到模具上，会对模具造成损坏，使用水直接进行淬火可能会导致超薄铝合金型材冷却过快导致内部应力过大，进 而导致铝合金型材强度降低，极端情况下可能导致损坏的问题。

发明内容

因此，针对上述的问题，本发明提出一种超薄铝合金型材挤压工艺，其 解决了在线淬火距离挤压端比较近，当使用水雾淬火时水雾可能会溅到模具 上，会对模具造成损坏，使用水直接进行淬火可能会导致超薄铝合金型材冷 却过快导致内部应力过大，进而导致铝合金型材强度降低，极端情况下可能 导致损坏的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种超薄铝合金型材挤 压工艺，其特征在于：该工艺包括以下步骤：

1)盛锭筒预热，盛锭筒在230-240℃预热达8小时，然后开始挤制前维 持于425-430℃再预热4小时；

2)铝锭加热，将铝锭送入加热机中进行加热，加热温度为420-440℃；

3)模具加热，将模具送入加热炉中进行加热，加热的温度为450-480℃， 至少预热两个小时；

4)挤压，将铝锭送入盛锭筒内进行挤压处理，进料温度为420-440℃， 出料温度为490-510℃；

5)保温，将得到的铝型材输入至保温箱内进行保存，使用高压氮气对 铝型材进行保护；

6)两级强制淬火，将得到的铝型材先采用风冷的方式进行冷却，其淬 火冷却速度至少为150℃/min，之后使用水雾进行快速冷却，其淬火冷却速 度至少为30℃/s，之后进行断料；

7)矫直，将淬火后的铝型材置于冷却床上，然后固定住左右两端进行 拉直处理，拉伸率小于1％；

8)保温，将矫直之后的铝型材加热至170-185℃下保温6-8小时。

进一步的，所述挤压过程中盛锭筒的温度比铝锭低10-40℃，使用风冷 维持盛锭筒的温蒂范围。

进一步的，所述水雾淬火的水温应为0-35℃。

进一步的，所述矫直过程中铝型材的温度应保持在45-65℃。

进一步的，所述水雾冷却中使用的水为去离子水。

进一步的，用于推动铝锭的推杆应根据工作量每4-6个月进行一次应力 削除的工作，将推杆直立于烤箱中在427℃到428℃之间加热12小时，然后 就放在炉中慢慢冷却。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：本超薄铝合金型材挤压 工艺通过设置盛锭筒预热，对盛锭筒充分的足够长时间的加热可以使热应力 降至最低，防止内衬收缩，通过在挤压的后端设置高压保温箱，高压保温箱 的有效长度为1-1.5m，停留时间不超过2秒，铝型材在高压保温箱内部温度 降低不超过20℃，使用高压氮气可以有效的避免挤压输出之后压力骤降导致 硅化镁晶体析出，高压氮气压力低于挤出压力，使得铝型材挤出到冷却过程 中所受压力阶段性下降，有利于降低铝型材内部应力，提高铝型材的强度， 从而保证后端时效处理的效果，同时，采用氮气可以避免在保温箱内型材表 面氧化，避免了淬火过程中表面的氧化膜脱落产生过量的氧化铝废渣，采用 氮气进行保温成本较低，氮气前端可以连接至挤压头的冷却端经行预热，进 一步降低了使用时的升温和升压成本，可以有效的避免淬火过程中的水溅射 到模具上，避免对模具造成损坏，可以保证模具的工作的精度，同时避免模 具降温，提高了模具的可靠性和使用寿命；进一步的，采用两级强制淬火的 方案进行快速的冷却，避免了直接使用水进行冷却导致冷却过快金属断裂的 问题，同时，先使用空气在使用水进行冷却淬火，可以在提高强度的同时， 保留一定的韧性；进一步的，在矫直之后再进行保温可以一定程度上控制硅 化镁晶粒的大小和密度，少量的硅化镁晶粒可以降低粒子错移的能力，从而 有效的降低型材内部的应力，当数量增大时就足以抑制错移的行动从而提增 材料的强度，避免了应力过大型材自然损坏的情况，如此一来材料的强度就 可以提高，进一步的，使用去离子水对铝合金进行淬火，可以避免水中的金 属或者非金属离子残留型材表面，可能会导致表面产生氧化的花纹或者损坏 铝合金结构。

具体实施方式

现结合具体实施方式对本发明进一步说明。

本实施例提供一种超薄铝合金型材挤压工艺，该铝合金的成分为：(wt％)

Cu	Si	Fe	Mn	Mg	Zn	Cr	Ti	Pb	Al
										0.1	0.2-0.6	0.4	0.1	0.45-0.9	0.1	0.1	0.1	0.1	余量

该工艺包括以下步骤：

1)盛锭筒预热，盛锭筒在240℃预热达8小时，然后开始挤制前维持于 430℃再预热4小时，上述的预热时间为一个相对的数值，在实际生产中， 上述预热时间为预热的最小值，并且其误差最大不超过60秒，预热时间可 以超过上述标定时间，对预热效果无影响；

2)铝锭加热，将铝锭送入加热机中进行加热，加热温度为440℃；

3)模具加热，将模具送入加热炉中进行加热，加热的温度为480℃，至 少预热两个小时；

4)挤压，将铝锭送入盛锭筒内进行挤压处理，进料温度为420℃，出料 温度为490-510℃；

5)保温，将得到的铝型材输入至保温箱内进行保存，使用高压氮气对 铝型材进行保护；

6)两级强制淬火，将得到的铝型材先采用风冷的方式进行冷却，其淬 火冷却速度至少为150℃/min，之后使用水雾进行快速冷却，其淬火冷却速 度至少为30℃/s，之后进行断料；

7)矫直，将淬火后的铝型材置于冷却床上，然后固定住左右两端进行 拉直处理，拉伸率小于1％；

8)保温，将矫直之后的铝型材加热至185℃下保温6小时。

在上述步骤中，对盛锭筒充分的足够长时间的加热可以使热应力降至最 低，防止内衬收缩，工作过程中应保证盛锭筒的温度比铝锭的温度低，所述 挤压过程中盛锭筒的温度比铝锭低40℃，使用风冷维持盛锭筒的温蒂范围。

将铝锭进行与加热，从而使合金的Mg₂Si相以细小质点均匀分布在整个 金属基体中,且消除铸造应力，加热温度在420-440℃区间内调节，本实施例 取440℃，可以节约电能，同时消除应力效果比较好。

多个模具一起加热时，其间距应为一倍，模具加热的过程中需要对安装 模具的支架进行一定程度的加热，避免模具安装之后迅速降温。

在挤压过程中，挤压系数为40，挤压速度为70m/min，所述挤压的压力 为21MPa，进料温度控制为420℃，较低的挤压温度可以提高铝型材表面的 性能，出料温度受挤压速度，盛锭筒温度，模具温度影响无法直接控制，应 控制在490-510℃范围内。

输出之后通过保温箱避免温度过快降低，并且使得淬火区域远离模具至 少1.5米，可以有效的避免淬火过程中的水溅射到模具上，避免对模具造成 损坏，可以保证模具的工作的精度，同时避免模具降温，提高了模具的可靠 性和使用寿命。

风冷过程采用风机作为空气动力，经过滤、增压之后喷射到铝型材表面， 其流量控制为3-5m³/s，本实施例取5m³/s，对应其生产速率，经过风冷之 后铝型材温度可以下降40-45℃，根据空气的温度和含水率不同冷却效率存 在一定的差异。

所述水雾冷却中使用的水为去离子水，水雾冷却阶段采用常温去离子水 混合空气加压形成的喷射型水雾对铝型材进行冷却，其空气流量应控制在 0.5-2m³/s，其水流量应该控制在1-2L/s，本实施例取1m³/s的空气流量，其 水流量确定为1L/s，可以在1min使铝型材温度降至60℃。

所述矫直过程中铝型材的温度应保持在45-65℃。

用于推动铝锭的推杆应根据工作量每4-6个月进行一次应力削除的工作， 将推杆直立于烤箱中在427℃到428℃之间加热12小时，然后就放在炉中慢 慢冷却。

本超薄铝合金型材挤压工艺通过设置盛锭筒预热，对盛锭筒充分的足够 长时间的加热可以使热应力降至最低，防止内衬收缩，通过在挤压的后端设 置高压保温箱，高压保温箱的有效长度为1-1.5m，停留时间不超过2秒，铝 型材在高压保温箱内部温度降低不超过20℃，使用高压氮气可以有效的避免 挤压输出之后压力骤降导致硅化镁晶体析出，高压氮气压力低于挤出压力， 使得铝型材挤出到冷却过程中所受压力阶段性下降，有利于降低铝型材内部 应力，提高铝型材的强度，从而保证后端时效处理的效果，同时，采用氮气可以避免在保温箱内型材表面氧化，避免了淬火过程中表面的氧化膜脱落产 生过量的氧化铝废渣，采用氮气进行保温成本较低，氮气前端可以连接至挤 压头的冷却端经行预热，进一步降低了使用时的升温和升压成本，可以有效 的避免淬火过程中的水溅射到模具上，避免对模具造成损坏，可以保证模具 的工作的精度，同时避免模具降温，提高了模具的可靠性和使用寿命；进一 步的，采用两级强制淬火的方案进行快速的冷却，避免了直接使用水进行冷 却导致冷却过快金属断裂的问题，同时，先使用空气在使用水进行冷却淬火， 可以在提高强度的同时，保留一定的韧性；进一步的，在矫直之后再进行保 温可以一定程度上控制硅化镁晶粒的大小和密度，少量的硅化镁晶粒可以降 低粒子错移的能力，从而有效的降低型材内部的应力，当数量增大时就足以 抑制错移的行动从而提增材料的强度，避免了应力过大型材自然损坏的情况， 如此一来材料的强度就可以提高，进一步的，使用去离子水对铝合金进行淬 火，可以避免水中的金属或者非金属离子残留型材表面，可能会导致表面产 生氧化的花纹或者损坏铝合金结构。

上述的温度标定值在实际生产过程中由于测量仪器的精度、加热温度测 量的滞后性等原因，在标定温度的±1℃内变化均为实际工作和生产中可接 受的范围。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人 员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在 形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种超薄铝合金型材挤压工艺，其特征在于：该工艺包括以下步骤：

1)盛锭筒预热，盛锭筒在230-240℃预热达8小时，然后开始挤制前维持于425-430℃再预热4小时；

2)铝锭加热，将铝锭送入加热机中进行加热，加热温度为420-440℃；

3)模具加热，将模具送入加热炉中进行加热，加热的温度为450-480℃，至少预热两个小时；

4)挤压，将铝锭送入盛锭筒内进行挤压处理，进料温度为420-440℃，出料温度为490-510℃；

5)高压保温，将得到的铝型材输入至高压保温箱内进行保存，使用高压氮气对铝型材进行保护；

6)两级强制淬火，将得到的铝型材先采用风冷的方式进行冷却，其淬火冷却速度至少为150℃/min，之后使用水雾进行快速冷却，其淬火冷却速度至少为30℃/s，之后进行断料；

7)矫直，将淬火后的铝型材置于冷却床上，然后固定住左右两端进行拉直处理，拉伸率小于1％；

8)保温，将矫直之后的铝型材加热至170-185℃下保温6-8小时。

2.根据权利要求1所述的一种超薄铝合金型材挤压工艺，其特征在于：所述挤压过程中盛锭筒的温度比铝锭低10-40℃，使用风冷维持盛锭筒的温蒂范围。

3.根据权利要求1所述的一种超薄铝合金型材挤压工艺，其特征在于：所述水雾淬火的水温应为0-35℃。

4.根据权利要求1所述的一种超薄铝合金型材挤压工艺，其特征在于：所述矫直过程中铝型材的温度应保持在45-65℃。

5.根据权利要求1所述的一种超薄铝合金型材挤压工艺，其特征在于：所述水雾冷却中使用的水为去离子水。

6.根据权利要求1所述的一种超薄铝合金型材挤压工艺，其特征在于：用于推动铝锭的推杆应根据工作量每4-6个月进行一次应力削除的工作，将推杆直立于烤箱中在427℃到428℃之间加热12小时，然后就放在炉中慢慢冷却。