CN110387515A - 一种提升6063铝合金中心基体晶粒度的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提升6063铝合金中心基体晶粒度的生产方法，包括如下步骤；熔铸、搅拌、铸棒均质处理、挤压铝棒温度、模具设计、挤压速度、冷却，本方法生产的6063铝合金晶粒度经多次实验检测，结构均为1级，使其其中心基体部分的晶粒度细小，阳极氧化后不出现花斑现象。

Description

一种提升6063铝合金中心基体晶粒度的生产方法
技术领域
本发明是一种提升6063铝合金中心基体晶粒度的生产方法，属于铝合金晶粒度领域。
背景技术
6063铝合金属于Al-Mg-Si系,其特点是:具有中等强度,有良好的塑性,优良的可焊性和耐腐蚀性,特别是无应力腐蚀开裂倾向，铝合金板材往往是以轧制方式生产为主,大规格挤压板材的运用于3C产品的开发是在铝合金应用市场不断扩大的基础上, 为了满足国内外客户的需求, 才借助大型挤压设备生产的。与轧制板材相比, 挤压板材在经过同样热处理工艺之后, 其力学性能一般都比较高, 产品在进一步加工应用方面更具有性能优势。
但对于对规格较大的板材(例如310*250*10mm), 挤压后在线淬火无法达到理想的固溶处理效果, 由于加热的环节比较多, 产品在交付使用时出现性能不均匀的现象,而且部分产品还出现了热加工后变形的情况。经过对产品的断面进行低倍检查发现, 制品断面的低倍组织出现周边部晶粒细小, 而中心基体部分晶粒粗大, 检查相应部位的力学性能发现其性能普遍偏低，同时其在CNC加工后的阳极氧化过程中出现花斑现象，而此不良现象严重影响了产品质量和增加了生产成本，为了降低客户端的不良率，提高成本率。为此我们对规格较大的挤压板材进行了技术攻关，专门解决3C产品的晶粒度偏大的技术难题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种提升6063铝合金中心基体晶粒度的生产方法，以解决的问题。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：其特征在于：包括以下步骤：
A.熔铸：先将纯铝投入炉内熔化，加温至700-750℃时，在融化后加入1%~1.5%的铝钛硼丝其中钛含量为4.5-5%以及其它微量元素。
B.搅拌：通过搅拌使熔体内各成份均匀混合，搅拌时间不低于30分钟。
C.铸棒均质处理；通过熔体浇铸成铸棒，利用均质处理工艺使其铸棒温度为575-585℃并保温8-9小时。
D.挤压铝棒温度：铸棒挤压前温度控制在470-480℃,确保铸棒的出口温度在520-540℃。
E.模具设计：通过改变在入料口增加R角，R角的半径为8-15mm、R角后的工作带为3.5-7.8mm，模具的入料口的深度为25-30mm。
F.挤压速度：为促使金属快速进入冷却模块，挤压过程中采用高速挤压，挤压速度控制在25-30m/min，使产品出料温度控制在520-540℃。
G.冷却：采用在线淬火模块，淬火结束后通过冷却系统使金属温度急速冷却至40℃以下。
为优化上述技术方案，进一步采取的措施为：
根据一种优选方式，先将纯铝投入炉内熔化，加温至700℃时，在融化后加入1.5%的铝钛硼丝其中钛含量为5%以及其它微量元素。
根据一种优选方式，通过搅拌使熔体内各成份均匀混合，搅拌时间为30分钟。
根据一种优选方式，通过熔体浇铸成铸棒，利用均质处理工艺使其铸棒温度为575℃并保温8小时。
根据一种优选方式，铸棒挤压前温度控制在480℃,确保铸棒的出口温度在520℃。
根据一种优选方式，通过改变在入料口增加R角，R角的半径为8mm、R角后的工作带为3.5mm，模具的入料口的深度为25mm
根据一种优选方式，为促使金属快速进入冷却模块，挤压过程中采用高速挤压，挤压速度控制在25m/min，使产品出料温度控制在520℃
根据一种优选方式，采用在线淬火模块，淬火结束后通过冷却系统使金属温度急速冷却至30℃以下。
有益效果：细化铸棒晶粒，保证晶粒度为1级，对模具结构进行重新设计，保证在挤压过程中，铝金属产生的摩擦减少，减少晶粒长大趋势，从而达到减少晶粒度大小，通过优化挤压工艺，保证在挤压过程中避免晶粒的长大，挤压时间过程，温度过高而引起的晶粒粗大，通过快速冷却，提高淬火效果，保证晶粒的细化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中的附图作详细地介绍，以此让本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一种提升6063铝合金中心基体晶粒度的生产方法模具设计的结构示意图。
附图标记说明：R角（1）、工作带（2）、深度（3）。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
请参阅图1，本发明提供一种提升6063铝合金中心基体晶粒度的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
实施例1：
A.熔铸：先将纯铝投入炉内熔化，加温至700℃时，在融化后加入1.5%的铝钛硼丝其中钛含量为5%以及其它微量元素。
B.搅拌：通过搅拌使熔体内各成份均匀混合，搅拌时间为30分钟。
C.铸棒均质处理；通过熔体浇铸成铸棒，利用均质处理工艺使其铸棒温度为575℃并保温8小时。
D.挤压铝棒温度：铸棒挤压前温度控制在480℃,确保铸棒的出口温度在520℃。
E.模具设计：通过改变在入料口增加R角1，R角1的半径为8mm、R角1后的工作带2为3.5mm，模具的入料口的深度3为25mm
F.挤压速度：为促使金属快速进入冷却模块，挤压过程中采用高速挤压，挤压速度控制在25m/min，使产品出料温度控制在520℃
G.冷却：采用在线淬火模块，淬火结束后通过冷却系统使金属温度急速冷却至30℃以下。
实施例2：
A.熔铸：先将纯铝投入炉内熔化，加温至720℃时，在融化后加入1%的铝钛硼丝其中钛含量为5%以及其它微量元素。
B.搅拌：通过搅拌使熔体内各成份均匀混合，搅拌时间为30分钟。
C.铸棒均质处理；通过熔体浇铸成铸棒，利用均质处理工艺使其铸棒温度为580℃并保温8小时。
D.挤压铝棒温度：铸棒挤压前温度控制在475℃,确保铸棒的出口温度在530℃。
E.模具设计：通过改变在入料口增加R角1，R角1的半径为8mm、R角1后的工作带2为3.5mm，模具的入料口的深度3为25mm
F.挤压速度：为促使金属快速进入冷却模块，挤压过程中采用高速挤压，挤压速度控制在25m/min，使产品出料温度控制在530℃。
G.冷却：采用在线淬火模块，淬火结束后通过冷却系统使金属温度急速冷却至30℃。
实施例3：
A.熔铸：先将纯铝投入炉内熔化，加温至750℃时，在融化后加入1.3%的铝钛硼丝其中钛含量为5%以及其它微量元素。
B.搅拌：通过搅拌使熔体内各成份均匀混合，搅拌时间为40分钟。
C.铸棒均质处理；通过熔体浇铸成铸棒，利用均质处理工艺使其铸棒温度为585℃并保温9小时。
D.挤压铝棒温度：铸棒挤压前温度控制在470℃,确保铸棒的出口温度在540℃。
E.模具设计：通过改变在入料口增加R角1，R角1的半径为8mm、R角1后的工作带2为3.5mm，模具的入料口的深度3为25mm。
F.挤压速度：为促使金属快速进入冷却模块，挤压过程中采用高速挤压，挤压速度控制在25m/min，使产品出料温度控制在530℃。
G.冷却：采用在线淬火模块，淬火结束后通过冷却系统使金属温度急速冷却至30℃。
工作原理：挤压温度对挤压棒材晶粒度的影响。随着挤压温度升高，棒材晶粒度变大。同时，在挤压时存在变形热和摩擦热，金属在塑性变形时的变形能90%-95%转变为热能。与其他压力加工方法相比，挤压时的一次变形量很大，而强烈的三向压应力状态又会使金属的变形抗力增加，此外，挤压时锭坯金属与工具间的摩擦也产生较多热量，摩擦热包括模孔部分、挤压筒部分，后者又与锭坯长度成正比，因此在挤压时产生的附加热量是很大的，它可以使坯温度上升几十度，从而对制品的组织和性能产生一定的影响，挤压速度对挤压棒材晶粒度的影响挤压速度与棒材组织、性能之间的关系主要是通过影响金属的热平衡来体现的。挤压速度低，金属热量逸散的多；挤压速度高，热量来不及逸散，有可能形成绝热挤压过程使金属的温度不断升高。所以挤压速度越高，则金属温升也就越大，模具结构对粗晶环和晶粒1.1%度的影响也是比较大因素之一。通过改变模角、模具工作带来减少粗晶环的厚度，减少铝合金在发生变形时切应力过大而导致晶粒粗大。
经过上述3个实施例的熔炼、挤压和时效后的6063的产品310*250*10mm板材的性能要求达到以下指标：
晶粒度 粗晶环 平面度 产品的氧化性能
实施例1 115um 0.84mm 0.41mm 在阳极氧化后无花斑不良现象出现
实施例2 113um 0.83mm 0.39mm 在阳极氧化后无花斑不良现象出现
实施例3 113um 0.84mm 0.40mm 在阳极氧化后无花斑不良现象出现
通过以上的研究关键技术的理论基础的分析及实验数据，结合本专利实际情况进行改进；
通过在熔炼精炼搅拌时加大熔体的搅拌力度和延长搅拌时间，确保在生产出的铸棒晶粒度达到1级；模具的导流板由原来的105mm厚改为60mm；模具的工作带由原来的5.5-9.8mm改为3.5-7.8mm，确保铝在挤压变形后减少摩擦，避免了粗晶环的长大；模具的入料口增加R角度，深度由60mm改为25mm确保铝在挤压并行中摩擦力减小，抑制了晶粒的再次长大；在挤压工艺上，改变了以前的工艺，执行“低温高速”的挤压工艺，确保晶粒在长大的趋势减弱，得到合格的晶粒度。
本发明所述的工作带2指铝材挤压模具中垂直于模具工作的端面，是用来保证挤压制品的形状、尺寸和表面质量的区段，简单来说就是产品成型的位置，
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明作举例说明。本发明所属技术领域的 技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种提升6063铝合金中心基体晶粒度的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
A．熔铸：先将纯铝投入炉内熔化，加温至700-750℃时，在融化后加入1%~1.5%的铝钛硼丝其中钛含量为4.5-5%以及其它微量元素；
B．搅拌：通过搅拌使熔体内各成份均匀混合，搅拌时间不低于30分钟；
C．铸棒均质处理；通过熔体浇铸成铸棒，利用均质处理工艺使其铸棒温度为575-585℃并保温8-9小时；
D．挤压铝棒温度：铸棒挤压前温度控制在470-480℃,确保铸棒的出口温度在520-540℃；
E.模具设计：通过改变在入料口增加R角（1），R角（1）的半径为8-15mm、R角（1）后的工作带（2）为3.5-7.8mm，模具的入料口的深度（3）为25-30mm；
F.挤压速度：为促使金属快速进入冷却模块，挤压过程中采用高速挤压，挤压速度控制在25-30m/min，使产品出料温度控制在520-540℃；
G.冷却：采用在线淬火模块，淬火结束后通过冷却系统使金属温度急速冷却至40℃以下。
2.根据权利要求1所述的一种提升6063铝合金中心基体晶粒度的生产方法，其特征在于：步骤A中先将纯铝投入炉内熔化，加温至700℃时，在融化后加入1.5%的铝钛硼丝其中钛含量为5%以及其它微量元素。
3.根据权利要求1所述的一种提升6063铝合金中心基体晶粒度的生产方法，其特征在于：步骤B中通过搅拌使熔体内各成份均匀混合，搅拌时间为30分钟。
4.根据权利要求1所述的一种提升6063铝合金中心基体晶粒度的生产方法，其特征在于：步骤C中通过熔体浇铸成铸棒，利用均质处理工艺使其铸棒温度为575℃并保温8小时。
5.根据权利要求1所述的一种提升6063铝合金中心基体晶粒度的生产方法，其特征在于：步骤D中铸棒挤压前温度控制在480℃,确保铸棒的出口温度在520℃。
6.根据权利要求1所述的一种提升6063铝合金中心基体晶粒度的生产方法，其特征在于：步骤E中通过改变在入料口增加R角（1），R角（1）的半径为8mm、R角（1）后的工作带（2）为3.5mm，模具的入料口的深度（3）为25mm。
7.根据权利要求1所述的一种提升6063铝合金中心基体晶粒度的生产方法，其特征在于：步骤F中为促使金属快速进入冷却模块，挤压过程中采用高速挤压，挤压速度控制在25m/min，使产品出料温度控制在520℃。
8.根据权利要求1所述的一种提升6063铝合金中心基体晶粒度的生产方法，其特征在于：步骤G中采用在线淬火模块，淬火结束后通过冷却系统使金属温度急速冷却至30℃以下。
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