CN110343981A - 一种6061超平铝合金板的生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种6061超平铝合金板的生产方法，通过固溶处理使铝合金板具有较高的强度，而且还能获得优良的塑性与良好的压力加工性能，铝合金板锻压后，使铝合金板达到强化晶粒效果，再经过矫直使铝合金板的塑性发生一定变化，消除内部的应力，实现铝合金板的校平，最后进行时效处理，使铝合金板的强度、硬度增高，降低塑性，经过铣面后得到6061超平铝合金板，并可使得6061超平铝合金板在后续加工中不发生变形，并为后续零件加工提供质量保证。

Description

一种6061超平铝合金板的生产方法
技术领域
本申请涉及铝合金冶炼及其加工技术领域，特别是涉及一种6061超平铝合金板的生产方法。
背景技术
6061铝合金是经热处理锻压工艺生产的高品质铝合金产品，具有加工性能极佳、优良的焊接特点及电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、材料致密无缺陷及易于抛光、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。
现有工艺所生产的6061铝合金，存在内部应力过大的问题，导致影响板材后续加工，而且板材加工易变形。
发明内容
本发明为了解决现有技术存在的上述问题，提供了一种6061超平铝合金板的生产方法，其主要目的是克服现有技术缺陷，以解决现有工艺所生产的6061铝合金，存在内部应力过大的问题，导致影响板材后续加工，而且板材加工易变形。
本发明提供的6061超平铝合金板的生产方法，其包括以下步骤：
S1、将配料依次经熔炼、精炼处理后，再通过铸造得到铝合金锭；
S2、将铝合金锭的表面去除，然后分切成预设尺寸的铝合金板；
S3、将铝合金板在固溶处理炉中，以10℃-40℃/小时的升温速率，将温度升高至300-350℃并保温0.5-1h，然后以10-25℃/小时的升温速率，将温度升高至515-580℃并保温0.5-4h以进行固溶处理；固溶处理后的铝合金板转移到温度为25℃的水中进行淬火处理，且转移的时间控制在30s内，用于淬火处理的水中添加有淬火液；
S4、将淬火处理后的铝合金板在锻压机中多次锻压直至铝合金板平直，并在矫直机中多次反复矫直弯曲以消除铝合金板的内部应力，直至校平。
S5、将校平后的铝合金板以15-40℃/小时的速度升温至100-130℃并保温2-5h，然后以10-30℃/小时的升温速率升温至160-220℃并保温6-15h以进行时效处理，直到时效完成后，将时效处理后的铝合金板经切边、铣面得到6061超平铝合金板。
作为本发明的进一步优选方案，所述配料中成分的质量百分比为：Cu：0.15-0.4，Si：0.4-0.8，Fe：≤0.7，Mn：≤0.15，Mg：0.8-1.2，Zn：≤0.25，Cr：0.04-0.35，Ti：≤0.15，余量为Al及不可避免的杂质。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤S1中将配料依次经熔炼、精炼处理后，再通过铸造得到铝合金锭具体包括：
将配料加入到熔炼炉中，在温度为720-800℃的条件下熔炼得到铝合金溶液；
将得到的铝合金溶液转入保温炉后，并加入精炼剂；
将铝合金溶液转入精炼炉中并通入惰性气体进行除气、除渣，在温度为720-760℃的条件下，精炼时间0.5-2h，然后静置10-50分钟。
精炼后的铝合金溶液采用半连续深井浇铸机进行铸造，铸造完成后将铸锭的头尾部分分别切除后，并按预设长度通过扁锭锯切机分切得到铝合金锭。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤S2中将铝合金锭的表面去除，然后分切成预设尺寸的铝合金板具体包括：
先使用水平锯去除铝合金锭的上下表皮，去除厚度为10-20mm，所述水平锯的锯带转速为2000-3600转/min，进料速度为50-90mm/min；
然后按分切厚度为30-150mm的尺寸采用分切机对铝合金锭进行分切，最后得到铝合金板。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤S3中在淬火处理前还包括以下步骤：
配置淬火液，所述淬火液为由水溶性聚醚类高分子材料添加表面活性剂制成。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤S4中锻压处理时，锻压机通过向下锻压锤与砧块相互作用以挤压铝合金板，且锻压锤每次锻压铝合金板时，以0.2-1.0MPa压力在铝合金板上稳压1-3min，每次锻压锤的下压量和压力都保持不变；
先锻压完铝合金板的上表面，再锻压下表面，且下表面的锻压量和上表面相同；
每个面均分多次锻压，且锻压量逐次减少，直至铝合金板平直。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤S4中校平处理时，矫直机通过上下矫直辊筒相互作用以对铝合金板进行矫直，且需反复多次矫直；
根据铝合金板的不同厚度，调节矫直机上下两排矫直辊筒的间距，每次矫直辊筒间距离从大慢慢调到与铝合金板厚度接近，矫直先从变形较大的一面开始，每矫完一面翻面进行另一面，直至铝合金板校平。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤S5中，分别利用锯带切机进行切边，利用铣面机进行铣面，其中：
切边的锯带转速为1200-2400转/min，锯头移动速度为80-200mm/min；
铣面机的料台进料速度为360-640mm/min，且刀盘主轴以320-480次/min对铝合金板进行铣面。
本发明的6061超平铝合金板的生产方法，通过固溶处理使铝合金板具有较高的强度，而且还能获得优良的塑性与良好的压力加工性能，铝合金板锻压后，使铝合金板达到强化晶粒效果，再经过矫直使铝合金板的塑性发生一定变化，消除内部的应力，实现铝合金板的校平，最后进行时效处理，使铝合金板的强度、硬度增高，降低塑性，经过铣面后得到6061超平铝合金板，并可使得6061超平铝合金板在后续加工中不发生变形，并为后续零件加工提供质量保证。
附图说明
图1为一个实施例中6061超平铝合金板的生产方法流程图。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
如图1所示，本发明的 6061超平铝合金板的生产方法，其包括以下步骤：
步骤S1、将配料依次经熔炼、精炼处理后，再通过铸造得到铝合金锭。
具体实施中，步骤S2中，配料中成分的质量百分比为：Cu：0.15-0.4，Si：0.4-0.8，Fe：≤0.7，Mn：≤0.15，Mg：0.8-1.2，Zn：≤0.25，Cr：0.04-0.35，Ti：≤0.15，余量为Al及不可避免的杂质。配料需根据熔炼炉的容积按比例配置，其中，Si、Fe元素控制在成分的中上线，可以得到良好的铸造性能，而Cu元素的加入使铝合金铸态塑性下降。
具体实施中，所述步骤S1中将配料依次经熔炼、精炼处理后，再通过铸造得到铝合金锭具体包括：
首先、将配料加入到熔炼炉中，在温度为720-800℃的条件下熔炼得到铝合金溶液，熔炼过程还需进行搅拌、扒渣处理；
然后、将得到的铝合金溶液转入保温炉后，并加入精炼剂；
其次、将铝合金溶液转入精炼炉中并通入惰性气体（Ar或N2）进行除气、除渣，在温度为720-760℃的条件下，精炼时间0.5-2h，然后静置10-50分钟。
最后、精炼后的铝合金溶液采用半连续深井浇铸机进行铸造，铸造完成后将铸锭的头尾部分分别切除后，并按预设长度通过扁锭锯切机分切得到铝合金锭，其中，头尾部分的切除尺寸为30公分。
步骤S2、将铝合金锭的表面去除，然后分切成预设尺寸的铝合金板。
具体实施中，所述步骤S2将铝合金锭的表面去除，然后分切成预设尺寸的铝合金板具体包括：
先使用水平锯去除铝合金锭的上下表皮，去除厚度为10-20mm，所述水平锯的锯带转速为2000-3600转/min，进料速度为50-90mm/min；
然后按分切厚度为30-150mm的尺寸采用分切机对铝合金锭进行分切，最后得到铝合金板。
步骤S3、固溶处理：将铝合金板在固溶处理炉中，以10℃-40℃/小时的升温速率，将温度升高至300-350℃并保温0.5-1h，然后以10-25℃/小时的升温速率，将温度升高至515-580℃并保温0.5-4h；淬火处理：固溶处理后的铝合金板转移到温度为25℃的水中进行淬火处理，且转移的时间控制在30s内，用于淬火处理的水中添加有淬火液。
具体实施中，所述步骤S3中在淬火处理前还包括以下步骤：
配置淬火液，所述淬火液为由水溶性聚醚类高分子材料添加表面活性剂制成。淬火液可有效破坏在高温与水接触时产生在铝合金板表面的氧化膜和蒸汽膜，让铝合金板的芯部能够快速淬透，使铝合金板内部温度得到快速释放，同时淬火液克服了水冷却速度快，避免铝合金板开裂和变形较大。
步骤S4、锻压处理：将淬火处理后的铝合金板在锻压机中多次锻压直至铝合金板平直；
校平处理：在矫直机中多次反复矫直弯曲以消除铝合金板的内部应力，直至校平。
具体实施中，所述步骤S4中锻压处理时，锻压机通过向下锻压锤与砧块相互作用以挤压铝合金板，锻压锤每次锻压铝合金板并以0.2-1.0MPa压力在铝合金板上稳压1-3min，每次锻压锤的下压量和压力都保持不变；
先锻压完铝合金板的上表面，再锻压下表面，且下表面的锻压量和上表面相同；
每个面均分多次锻压，且锻压量逐次减少，直至铝合金板平直。
锻压处理是让铝合金板在淬火后保持较好的强度下产生一定塑性变形，并消除铝合金板淬火的内应力。
具体实施中，所述步骤S4中校平处理时，矫直机通过上下矫直辊筒相互作用以对铝合金板进行矫直，且需反复多次矫直；
根据铝合金板的不同厚度，调节矫直机上下两排矫直辊筒的间距，每次矫直辊筒间距离从大慢慢调到与铝合金板厚度接近，矫直先从变形较大的一面开始，每矫完一面翻面进行另一面，直至铝合金板校平。矫直过程中，当应力去除后，铝合金板经过弹性回复达到平直。
步骤S5、时效处理，先将铝合金板从室温以15-40℃/小时的速度升至100-130℃并保温2-5h，然后以10-30℃/小时的升温速率升温至160-220℃并保温6-15h，直到时效完成，时效处理后的铝合金板经切边、铣面可得到6061超平铝合金板。
具体实施中，分别利用锯带切机进行切边，利用铣面机进行铣面，其中：
切边的锯带转速为1200-2400转/min，锯头移动速度为80-200mm/min；
铣面机的料台进料速度为360-640mm/min，刀盘主轴以320-480次/min对铝合金板进行铣面。
为了让本领域的技术人员进一步理解本发明，下面提供了本发明6061超平铝合金板的生产方法的一优选实施例：
该优选实施例中，在步骤S1中，所用配料中成分的质量百分比为：Cu：0.3，Si：0.6，Fe：0.5，Mn：0.12，Mg：1.0，Zn：0.25，Cr：0.04-0.35，Ti：≤0.15，余量为Al及不可避免的杂质。
上述配配料依次按以下工艺熔炼、精炼和铸锭，其中，熔炼温度760℃，精炼达到750℃，精炼后静置30分钟，然后扒渣，通入惰性气体（Ar或N2）以达到除气和除渣的作用，从而使铝合金的纯净度较高，最后采用半连续深井浇铸机进行铸造，铸造完成后将铸锭的头尾部分分别切除后，并按预设长度通过扁锭锯切机分切得到铝合金锭，其中，头尾部分的切除尺寸为30公分。
在步骤S2中，将步骤S1所得到的铝合金锭去除上下表面各14mm，然后进行切片，得到每块铝合金板尺寸为30mm-150×1200mm-2000mm×3000-4000mm，其中水平锯锯带转速3200转/min，进料速度75mm/min。
在步骤S3中，先固溶处理，然后淬火处理，具体为：固溶处理的升温速率30℃/h，先升到温度至350℃并保温1h，再以20℃/h的升温速率升至550℃后保温3h，然后在温度为25℃的水中淬火。
在步骤S4中，将固溶淬火处理后的铝合金板依次进行锻压、校平。锻压时，铝合金板在压力为5000T的锻压机锻压下，锻压机使铝合金板发生3%-8%的变形，锻压锤每次锻压以0.5MPa的压力在铝合金板上稳压3min，每次下压量和压力都保持不变，直到锻压完上表面，再锻压下表面，下表面的锻压量和上表面相同，多次锻压至铝合金板平直，上表面的第一次到第二次锻压量逐渐减少；校平时，矫直机依靠上下辊轮对不同厚度的板材进行矫直，板材弯曲部分受相当大的反向弯曲，使该部位产生一定的弹塑性变形，经过多次反复弯曲消除板材的内部应力。根据铝合金板不同厚度，调节矫直机上下两排辊筒的距离，每次矫直辊筒间距离从大慢慢调到与铝合金板厚度接近，矫直先从变形较大的一面开始，每矫完一面翻面进行另一面，直至铝合金板校平。
步骤S5中，时效处理，先从室温以30℃/小时的速度升至110℃后保温3h，再以时速15℃升到温度190℃后保温时间12h，直到时效完成。时效完成后的铝合金板先切边后铣面，其中，切边中锯带转速2000转/min，锯头移动160mm/min，铣面机料台进料560mm/min，刀盘主轴480次/min，铣面后可得到6061铣面板，即6061超平铝合金板。
上述工艺步骤所制得的6061超平铝合金板精度如下表：
其中，A为固溶后未进行锻压校平和时效处理的6061铣面板，B为固溶后进行锻压校平和时效处理的6061铣面板，B与A相比，B板材具有表面光亮，且无弯曲变形，为6061超平铝合金板。
在此需要说明的时，生产6061超平铝合金板中，在固溶处理工艺中需严格把握固溶温度和转料时间，淬火液的选择也会影响淬火效果；锻压和校平工艺中下压量和压力过大或过小也会造成影响，如压力过大，铝合金板容易开裂，造成产品报废，同时也不能有效消除应力，达到校平的效果；时效工艺中，主要控制因素有时效时间、时效温度，如时效温度过低或过高，会影响析出相的类别与数量，那时效后的效果也就不明显。因此，必须严格把控各步骤的生产工艺。
本实施例的上述6061超平铝合金板的生产方法，通过固溶处理使铝合金板具有较高的强度，而且还能获得优良的塑性与良好的压力加工性能，铝合金板锻压后，使铝合金板达到强化晶粒效果，再经过矫直使铝合金板的塑性发生一定变化，消除内部的应力，实现铝合金板的校平，最后进行时效处理，使铝合金板的强度、硬度增高，降低塑性，经过铣面后得到6061超平铝合金板，并可使得6061超平铝合金板在后续加工中不发生变形，并为后续零件加工提供质量保证。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种6061超平铝合金板的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将配料依次经熔炼、精炼处理后，再通过铸造得到铝合金锭；
S2、将铝合金锭的表面去除，然后分切成预设尺寸的铝合金板；
S3、将铝合金板在固溶处理炉中，以10℃-40℃/小时的升温速率，将温度升高至300-350℃并保温0.5-1h，然后以10-25℃/小时的升温速率，将温度升高至515-580℃并保温0.5-4h以进行固溶处理；固溶处理后的铝合金板转移到温度为25℃的水中进行淬火处理，且转移的时间控制在30s内，用于淬火处理的水中添加有淬火液；
S4、将淬火处理后的铝合金板在锻压机中多次锻压直至铝合金板平直，并在矫直机中多次反复矫直弯曲以消除铝合金板的内部应力，直至校平；
S5、将校平后的铝合金板以15-40℃/小时的速度升温至100-130℃并保温2-5h，然后以10-30℃/小时的升温速率升温至160-220℃并保温6-15h以进行时效处理，直到时效完成后，将时效处理后的铝合金板经切边、铣面得到6061超平铝合金板。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配料中成分的质量百分比为：Cu：0.15-0.4，Si：0.4-0.8，Fe：≤0.7，Mn：≤0.15，Mg：0.8-1.2，Zn：≤0.25，Cr：0.04-0.35，Ti：≤0.15，余量为Al及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中将配料依次经熔炼、精炼处理后，再通过铸造得到铝合金锭具体包括：
将配料加入到熔炼炉中，在温度为720-800℃的条件下熔炼得到铝合金溶液；
将得到的铝合金溶液转入保温炉后，并加入精炼剂；
将铝合金溶液转入精炼炉中并通入惰性气体进行除气、除渣，在温度为720-760℃的条件下，精炼时间0.5-2h，然后静置10-50分钟；
精炼后的铝合金溶液采用半连续深井浇铸机进行铸造，铸造完成后将铸锭的头尾部分分别切除后，并按预设长度通过扁锭锯切机分切得到铝合金锭。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中将铝合金锭的表面去除，然后分切成预设尺寸的铝合金板具体包括：
先使用水平锯去除铝合金锭的上下表皮，去除厚度为10-20mm，所述水平锯的锯带转速为2000-3600转/min，进料速度为50-90mm/min；
然后按分切厚度为30-150mm的尺寸采用分切机对铝合金锭进行分切，最后得到铝合金板。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中在淬火处理前还包括以下步骤：
配置淬火液，所述淬火液为由水溶性聚醚类高分子材料添加表面活性剂制成。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中锻压处理时，锻压机通过向下锻压锤与砧块相互作用以挤压铝合金板，且锻压锤每次锻压铝合金板时，以0.2-1.0MPa压力在铝合金板上稳压1-3min，每次锻压锤的下压量和压力都保持不变；
先锻压完铝合金板的上表面，再锻压下表面，且下表面的锻压量和上表面相同；
每个面均分多次锻压，且锻压量逐次减少，直至铝合金板平直。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中校平处理时，矫直机通过上下矫直辊筒相互作用以对铝合金板进行矫直，且需反复多次矫直；
根据铝合金板的不同厚度，调节矫直机上下两排矫直辊筒的间距，每次矫直辊筒间距离从大慢慢调到与铝合金板厚度接近，矫直先从变形较大的一面开始，每矫完一面翻面进行另一面，直至铝合金板校平。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S5中，分别利用锯带切机进行切边，利用铣面机进行铣面，其中：
切边的锯带转速为1200-2400转/min，锯头移动速度为80-200mm/min；
铣面机的料台进料速度为360-640 mm/min，且刀盘主轴以320-480次/min对铝合金板进行铣面。
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