CN110421122B

CN110421122B - 一种铝合金杆材制作工艺

Info

Publication number: CN110421122B
Application number: CN201910813520.7A
Authority: CN
Inventors: 陈鹏; 胡玉萍; 王敏; 宫超; 戎文文; 张立松
Original assignee: Anhui Huanyu Aluminium Co Ltd
Current assignee: Anhui Huanyu Aluminium Co Ltd
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2020-09-29
Anticipated expiration: 2039-08-30
Also published as: CN110421122A

Abstract

本发明公开了一种铝合金杆材制作用模具及铝合金杆材制作工艺，涉及铝合金技术领域。该铝合金杆材制作用模具，包括：外壳，所述外壳的内腔设置有隔管，所述隔管的内腔设置有中心杆，所述外壳内腔的底部开设有与隔管和中心杆配合设置的插槽，且插槽与产品的长度比为1：5。该铝合金杆材制作用模具及铝合金杆材制作工艺，通过模具和制造工艺的改良，将铝合金杆材的材料分为四层，每一层都具备其相适配的元素，有效的提高了元素的利用率，同时提高了铝合金杆材抵抗热胀冷缩的能力，可以很好的满足使用者更好的使用需求，加强了铝合金杆材对环境的适用性。

Description

一种铝合金杆材制作工艺

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，具体为一种铝合金杆材制作用模具及铝合金杆材制作工艺。

背景技术

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用最多的合金。

在现有技术中，铝合金杆材各个部位的材料统一，难以最大程度上发挥微量元素的作用（例如，Mg和Mo元素分别可以增加铝合金的耐蚀性和强韧性，当铝合金杆材受到撞击时，外表面受到的作用力最大然后越往中心处越小，若内部外部均有 Mg和Mo元素，首先降低了Mg和Mo的有效量，其次外表面和内部强韧性过大则遇到冷或过热容易发生缩裂或者涨裂），虽然制造工艺相对简单但难以很好的满足使用者更好的使用需求，对环境的适用性不强。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种铝合金杆材制作用模具及铝合金杆材制作工艺，解决了在现有技术中，铝合金杆材各个部位的材料统一，难以最大程度上发挥微量元素的作用（例如，Mg和Mo元素分别可以增加铝合金的耐蚀性和强韧性，当铝合金杆材受到撞击时，外表面受到的作用力最大然后越往中心处越小，若内部外部均有 Mg和Mo元素，首先降低了Mg和Mo的有效量，其次外表面和内部强韧性过大则遇到冷或过热容易发生缩裂或者涨裂），虽然制造工艺相对简单但难以很好的满足使用者更好的使用需求，对环境的适用性不强的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种铝合金杆材的制作工艺，包括一种铝合金杆材制作用模具，其特征在于：包括：外壳，所述外壳的内腔设置有隔管，所述隔管的内腔设置有中心杆，所述外壳内腔的底部开设有与隔管和中心杆配合设置的插槽，且插槽与产品的长度比为1：5，所述外壳与隔管之间的空腔体积：隔管的体积：中心杆与隔管之间的空腔体积：中心杆的体积=16:1：4:9，杆材包含：8%-9%的Zn、3%-3.5%的Mg、0.3%-0.5%的Zr、0.02%-0.05%的Si、0.02%-0.03%的Mo、3%-3.5%的Cu、0.03%-0.05%的Fe、0.05%-0.08%的Ti、0.05%-0.08%的Ge，剩余部分为Al，具体操作如下：

S1、按照上述比例将对应的Al熔化并加入至容器内；

S2、按照上述比例将对应的Mg和Mo熔化并与步骤S1中容器内的Al的53%加入至隔管与外壳之间的空腔内，用铁杆持续混合10分钟后取出铁杆，进行降温操作并将温度降低至650℃；

S3、按照上述比例将对应的Cu和Ge熔化并与步骤S1中容器内的Al的13%，此处为Al总量的13%，并不是剩余Al量的13%，加入至中心杆与隔管之间的空腔内，用铁杆持续混合10分钟后取出铁杆，进行降温操作并将温度降低至650℃；

S4、抽出隔管，并按照上述比例将对应的Zr、Zn、Si熔化与步骤S1中容器内的Al的3%，此处为Al总量的3%，并不是剩余Al量的3%，注入至隔管的对应位置；

S5、抽出中心杆，并按照上述比例将对应的Fe、Ti熔化与步骤S1中容器内剩余的Al注入至中心杆的对应位置；

S6、将模具放置于室内，并使得模具内金属杆的温度降至50℃；

S7、开模取出模具内的金属杆；

S8、将金属杆的两端多余部分切割，以此制成铝合金杆材。

优选的，在步骤S2和S3中，降温操作采用向模具外表面喷水的方式进行降温，喷水点有三个，分别为外壳中心处、外壳中心至外壳顶端的中点处和外壳中心至外壳底端的中点处，喷水方式采用持续喷水，待温度降至650-670℃时停止喷水。

优选的，所述Zr、Si、Mo、Cu、Fe和Ti均采用颗粒能穿过0.1毫米*0.1毫米的过滤网的粉状材料。

（三）有益效果

本发明提供了一种铝合金杆材制作用模具及铝合金杆材制作工艺。具备以下有益效果：该铝合金杆材制作用模具及铝合金杆材制作工艺，通过模具和制造工艺的改良，将铝合金杆材的材料分为四层，每一层都具备其相适配的元素，有效的提高了元素的利用率，同时提高了铝合金杆材抵抗热胀冷缩的能力，可以很好的满足使用者更好的使用需求，加强了铝合金杆材对环境的适用性。

附图说明

图1为本发明模具的结构示意图。

图中：1、外壳；2、隔管；3、中心杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种铝合金杆材制作用模具，包括：外壳1，外壳1的内腔设置有隔管2，隔管2的内腔设置有中心杆3，外壳1内腔的底部开设有与隔管2和中心杆3配合设置的插槽，且插槽与产品的长度比为1：5，外壳1与隔管2之间的空腔体积：隔管2的体积：中心杆3与隔管2之间的空腔体积：中心杆3的体积=16:1：4:9。

一种铝合金杆材的制作工艺，包括上述铝合金杆材制作用模具，杆材包含：8%的Zn、3.5%的Mg、0.35%的Zr、0.025%的Si、0.03%的Mo、3.1%的Cu、0.04%的Fe、0.08%的Ti、0.06%的Ge，剩余部分为Al，具体操作如下：

S1、按照上述比例将对应的Al熔化并加入至容器内，Zr、Si、Mo、Cu、Fe和Ti均采用颗粒能穿过0.1毫米*0.1毫米的过滤网的粉状材料；

S2、按照上述比例将对应的Mg和Mo熔化并与步骤S1中容器内的Al的53%加入至隔管2与外壳1之间的空腔内，用铁杆持续混合10分钟后取出铁杆，进行降温操作并将温度降低至650℃；

S3、按照上述比例将对应的Cu和Ge熔化并与步骤S1中容器内的Al的13%，此处为Al总量的13%，并不是剩余Al量的13%，加入至中心杆3与隔管2之间的空腔内，用铁杆持续混合10分钟后取出铁杆，进行降温操作并将温度降低至650℃，在步骤S2和S3中，降温操作采用向模具外表面喷水的方式进行降温，喷水点有三个，分别为外壳1中心处、外壳1中心至外壳1顶端的中点处和外壳1中心至外壳1底端的中点处，喷水方式采用持续喷水，待温度降至660℃时停止喷水；

S4、抽出隔管2，并按照上述比例将对应的Zr、Zn、Si熔化与步骤S1中容器内的Al的3%，此处为Al总量的3%，并不是剩余Al量的3%，注入至隔管2的对应位置；

S5、抽出中心杆3，并按照上述比例将对应的Fe、Ti熔化与步骤S1中容器内剩余的Al注入至中心杆3的对应位置；

S7、开模取出模具内的金属杆；

S8、将金属杆的两端多余部分切割，以此制成铝合金杆材。

实施例2

一种铝合金杆材的制作工艺，包括上述铝合金杆材制作用模具，杆材包含：8.5%的Zn、3.4%的Mg、0.45%的Zr、0.04%的Si、0.025%的Mo、3.5%的Cu、0.05%的Fe、0.06%的Ti、0.07%的Ge，剩余部分为Al，具体操作如下：

S3、按照上述比例将对应的Cu和Ge熔化并与步骤S1中容器内的Al的13%，此处为Al总量的13%，并不是剩余Al量的13%，加入至中心杆3与隔管2之间的空腔内，用铁杆持续混合10分钟后取出铁杆，进行降温操作并将温度降低至650℃，在步骤S2和S3中，降温操作采用向模具外表面喷水的方式进行降温，喷水点有三个，分别为外壳1中心处、外壳1中心至外壳1顶端的中点处和外壳1中心至外壳1底端的中点处，喷水方式采用持续喷水，待温度降至670℃时停止喷水；

S7、开模取出模具内的金属杆；

S8、将金属杆的两端多余部分切割，以此制成铝合金杆材。

实施例3

一种铝合金杆材的制作工艺，包括上述铝合金杆材制作用模具，杆材包含：8.8%的Zn、3.3%的Mg、0.47%的Zr、0.047%的Si、0.023%的Mo、3.4%的Cu、0.041%的Fe、0.075%的Ti、0.08%的Ge，剩余部分为Al，具体操作如下：

S3、按照上述比例将对应的Cu和Ge熔化并与步骤S1中容器内的Al的13%，此处为Al总量的13%，并不是剩余Al量的13%，加入至中心杆3与隔管2之间的空腔内，用铁杆持续混合10分钟后取出铁杆，进行降温操作并将温度降低至650℃，在步骤S2和S3中，降温操作采用向模具外表面喷水的方式进行降温，喷水点有三个，分别为外壳1中心处、外壳1中心至外壳1顶端的中点处和外壳1中心至外壳1底端的中点处，喷水方式采用持续喷水，待温度降至655℃时停止喷水；

S7、开模取出模具内的金属杆；

S8、将金属杆的两端多余部分切割，以此制成铝合金杆材。

本发明的铝合金杆材，由内而外依次分为中心层、第一套层、第二套层和第三套层，中心层具有Fe和Ti，Fe使得中心层的膨胀系数小，因此在遇到热胀冷缩时其体积并不会出现较大的改变，Ti增加了中心层的强度；第一层具有Cu和Ge，Cu和Ge保证了第一层的导热性和强度，从而加快相应层之间的热传导速度，避免出现不同层之间温差较大的情况；第二层具有Zr、Zn和Si，使得合金横向主要断裂模式从穿晶断裂向沿晶断裂转变，从而使得其强度和塑性的各向异性显著增大；第三层具有Mg和Mo，Mg和Mo元素分别可以增加铝合金的耐蚀性和强韧性。

综上所述，该铝合金杆材制作用模具及铝合金杆材制作工艺，通过模具和制造工艺的改良，将铝合金杆材的材料分为四层，每一层都具备其相适配的元素，有效的提高了元素的利用率，同时提高了铝合金杆材抵抗热胀冷缩的能力，可以很好的满足使用者更好的使用需求，加强了铝合金杆材对环境的适用性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种铝合金杆材的制作工艺，其特征在于：包括一种铝合金杆材制作用模具，其特征在于：包括：外壳（1），所述外壳（1）的内腔设置有隔管（2），所述隔管（2）的内腔设置有中心杆（3），所述外壳（1）内腔的底部开设有与隔管（2）和中心杆（3）配合设置的插槽，且插槽与产品的长度比为1：5，所述外壳（1）与隔管（2）之间的空腔体积：隔管（2）的体积：中心杆（3）与隔管（2）之间的空腔体积：中心杆（3）的体积=16:1：4:9，杆材包含：8%-9%的Zn、3%-3.5%的Mg、0.3%-0.5%的Zr、0.02%-0.05%的Si、0.02%-0.03%的Mo、3%-3.5%的Cu、0.03%-0.05%的Fe、0.05%-0.08%的Ti、0.05%-0.08%的Ge，剩余部分为Al，具体操作如下：

S1、按照上述比例将对应的Al熔化并加入至容器内；

S2、按照上述比例将对应的Mg和Mo熔化并与步骤S1中容器内的Al的53%加入至隔管（2）与外壳（1）之间的空腔内，用铁杆持续混合10分钟后取出铁杆，进行降温操作并将温度降低至650℃；

S3、按照上述比例将对应的Cu和Ge熔化并与步骤S1中容器内的Al的13%，此处为Al总量的13%，并不是剩余Al量的13%，加入至中心杆（3）与隔管（2）之间的空腔内，用铁杆持续混合10分钟后取出铁杆，进行降温操作并将温度降低至650℃；

S4、抽出隔管（2），并按照上述比例将对应的Zr、Zn、Si熔化与步骤S1中容器内的Al的3%，此处为Al总量的3%，并不是剩余Al量的3%，注入至隔管（2）的对应位置；

S5、抽出中心杆（3），并按照上述比例将对应的Fe、Ti熔化与步骤S1中容器内剩余的Al注入至中心杆（3）的对应位置；

S7、开模取出模具内的金属杆；

S8、将金属杆的两端多余部分切割，以此制成铝合金杆材。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金杆材的制作工艺，其特征在于：在步骤S2和S3中，降温操作采用向模具外表面喷水的方式进行降温，喷水点有三个，分别为外壳（1）中心处、外壳（1）中心至外壳（1）顶端的中点处和外壳（1）中心至外壳（1）底端的中点处，喷水方式采用持续喷水，待温度降至650-670℃时停止喷水。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金杆材的制作工艺，其特征在于：所述Zr、Si、Mo、Cu、Fe和Ti均采用颗粒能穿过0.1毫米*0.1毫米的过滤网的粉状材料。