CN110527878A - 一种笔记本电脑专用铝合金的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种笔记本电脑专用铝合金的制造方法，本发明制造的5B52铝合金带材，是一种新型的铝镁合金；本发明通过熔铸工艺控制铸锭成分、组织，然后通过优化的热轧、冷轧及中间退火工艺，增加平整和后段380℃连续烘烤去应力，使笔记本电脑专用消应力铝合金5B52 H32保持平衡的变形织构与变形组织，达到局部应力的平衡，使其具有与5052/5252相同的强度和较低的生产成本，较好的阳极效果，控制屈服强度Y.S(σ0.2/MPa)150MPa‑170MPa，表面硬度60HV‑65HV。本发明制造所得笔记本电脑专用消应力铝合金5B52 H32，可连续冲压，生产效率高，生产成本低，加工变形不良少。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金领域技术，尤其是指一种笔记本电脑专用铝合金的制造方法。
背景技术
现有笔记本电脑用铝主要是5052和5252。前者阳极料效果不好，后者价格高。在用于笔记本电脑等大件产品时，都存在不同程度的加工变形不良，使大量中高端的笔记本电脑需求被限制。这两种材料由于不能同时满足设计者的产品需求、消费者的审美观、生产成本的降低，故而开发此款新材料消应力铝合金5B52。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种笔记本电脑专用铝合金的制造方法，其是在原铝合金5052和5252材料的基础上通过改良化学成份配方，优化生产工艺制造而成，本铝合金板带材具有与5052、5252同等优异的机械性能和优良的去应力效果：屈服Y.S(σ0.2/MPa)150MPa-170MPa，表面硬度60HV-65HV。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种笔记本电脑专用铝合金的制造方法，将铝合金板带材通过消应力处理，消除和平衡轧制、拉矫产生的局部过大应力，控制屈服强度Y.S(σ0.2/MPa)在150MPa-170MPa的范围内，控制硬度为60-65HV，具体包括以下几个步骤：
步骤1、制备铝合金熔液：
确定铝合金溶液中各元素的质量百分数为Si：≤0.06％、Fe：
0.05％-0.12％、Mg：2.3％-2.6％、Zn：≤0.03％、Ti：≤0.05％、其余为铝；
按照上述各元素的质量百分数分别称取铝含量为99.85％的高纯铝锭、铝铁中间合金作为原料，将其加入到熔炼炉中，在720℃～750℃下熔炼成铝合金熔液；
步骤2、铸造：
将步骤1制得的铝合金溶液按铸造温度710℃～730℃、铸造速度60～65mm/min的工艺进行铸造，出炉空冷，车皮后锯切成规格为300mm×1219mm×4000mm的铝合金铸锭；
步骤3、热轧：
将步骤2中制得的铝合金铸锭在300℃～400℃下进行热轧，获得规格为9.0mm×640mm的5B52铝合金带材；
步骤4、中间退火：
在400℃～430℃下中间退火；
步骤5、冷轧及精轧：
按5B52铝合金带材的轧制率系统进行冷轧，再以34％的加工率进行精轧；
步骤6、连续拉矫：
将轧制过程中产生的波浪矫平，使平面度达到要求；
步骤7、消除应力：
后段380℃连续烘烤去应力。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：
1.本发明制造的5B52铝合金带材，是一种新型的铝镁合金；本发明通过熔铸工艺控制铸锭成分、组织，然后通过优化的热轧、冷轧及中间退火工艺，增加平整和后段380℃连续烘烤去应力，使笔记本电脑专用消应力铝合金5B52 H32保持平衡的变形织构与变形组织，达到局部应力的平衡，使其具有与5052/5252相同的强度和较低的生产成本，较好的阳极效果，控制屈服强度Y.S(σ0.2/MPa)150MPa-170MPa，表面硬度60HV-65HV。本发明制造所得笔记本电脑专用消应力铝合金5B52 H32，可连续冲压，生产效率高，生产成本低，加工变形不良少。
2.本发明的方法实现了铝合金带材低成本、良好的可成型性，阳极氧化性，工艺简单，容易实现，不需要增加特殊的专用设备。
3.本发明的产品的合金配比，采用高纯铝锭作为原料，减少了Si、Fe含量，未添加Cu、Mn、Cr元素的含量，改善了铝合金带显微组织及第二相粒子的分布形态、尺寸、结构和数量，减少了纤维组织形成，晶粒组织均匀，进而改善了铝合金带材材料的局部应力和阳极氧化性能。
4.本发明制造所得铝合金带材用于笔记本电脑上盖、下盖、中框，在冲制后，成型效果好，不易变形，可连续冲压，生产效率高，节省原料。
具体实施方式
本发明揭示了一种笔记本电脑专用铝合金的制造方法，将铝合金板带材通过消应力处理，消除和平衡轧制、拉矫产生的局部过大应力，控制屈服强度Y.S(σ0.2/MPa)在150MPa-170MPa的范围内，控制硬度为60-65HV，具体包括以下几个步骤：
步骤1、制备铝合金熔液：
确定铝合金溶液中各元素的质量百分数为Si：≤0.06％、Fe：0.05％-0.12％、Mg：2.3％-2.6％、Zn：≤0.03％、Ti：≤0.05％、其余为铝；
按照上述各元素的质量百分数分别称取铝含量为99.85％的高纯铝锭、铝铁中间合金作为原料，将其加入到熔炼炉中，在720℃～750℃下熔炼成铝合金熔液；
步骤2、铸造：
将步骤1制得的铝合金溶液按铸造温度710℃～730℃、铸造速度60～65mm/min的工艺进行铸造，出炉空冷，车皮后锯切成规格为300mm×1219mm×4000mm的铝合金铸锭；
步骤3、热轧：
将步骤2中制得的铝合金铸锭在300℃～400℃下进行热轧，获得规格为9.0mm×640mm的5B52铝合金带材；
步骤4、中间退火：
在400℃～430℃下中间退火；
步骤5、冷轧及精轧：
按5B52铝合金带材的轧制率系统进行冷轧，再以34％的加工率进行精轧；
步骤6、连续拉矫：
将轧制过程中产生的波浪矫平，使平面度达到要求；
步骤7、消除应力：
后段380℃连续烘烤去应力。
本发明中成份调整和消应力的说明如下。
本发明中铝合金控制Si、Fe含量，不添加Cu、Mn、Cr元素的含量，目的在于保证阳极效果，不产生纤维状条纹，以及控制强度的过快增强、及减少内应力的产生。
本发明中380℃连续烘烤去应力，使轧制中产生的不均匀应力和应力集中、拉弯矫直产生的无序应力等局部应力集中得到均匀化处理。
板带在轧制过程中，微观上受晶粒尺寸和取向不完全相同的影响，下压形变后，合金内部位错增强，引起晶格畸变并形成应力场，产生不均匀的应力和应力集中，当局部应力大于周边应力时，材料就会改变形状来抵消过多的应力，即通过微变形来达到一种应力平衡；宏观上受坯材厚度和轧辊的下压力不完全相同的影响，材料沿轧制方向的长度变化不同，同向延长而长短不同，材料会通过改变形状上凸下凹来保持水平面平衡。这两种最直观的表现是，材料表面凹凸不平，或纵向S形，小则0.5MM以下的波浪，大则3MM以上的波浪。需要通过拉弯矫直来改变板形，消除部分残余应力。
拉弯矫直可以有效改变表面平面度。原理是：通过提供一定张力，将未变形的部分材料拉长，与变形最大处材料伸长后等长，来减弱不均匀的轧制应力，达到变形减弱或消除，材料与平面贴合的目的，即材料在平面上检测是平的。根据作用力与反作用力及能量守恒原理，施加的张力在使材料矫平的同时，一部分转化为储存能，使拉长处处于亚稳定状态，一部分转化为反向的拉应力，使材料产生局部的应力平衡。由于拉矫张力要根据板形特点来调整，故张力的大小对储存能的增量、反向拉应力的增量有直接影响，且呈线性正比关系。张力越大，材料越平，同时储存能越高、拉应力越大，材料越不稳定。一旦材料被切开，这种局部应力平衡就会被打破，拉应力越大，切片后变形就会越明显，储存能越高，受热后变形就越不稳定。
以上两工序产生的残余应力和储存能，使材料始终处于高能的亚稳定状态。通过380℃连续烘烤，材料能量增加，微观上原子能量同步增强，运动加速，加快原子扩散，使冷变形产生的点阵畸变重新排列，填补位错空白，均衡位错密度，释放部分高能的储存能，而不改变材料的组织，使材料重新回复到低能状态；宏观上为拉应力在热状态下回复定型，拉应力下降，材料达到一种新的应力平衡，这种平衡即消应力平衡。通过3-5分钟的保温，使材料整体与局部高能下降，屈服强度稳定在150-170Mpa，且各部分强度均衡，有害应力减少，在切成小片后，变形机会变小，变形量变小或不变形。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：材料性能稳定，无大的波动，适合大面积冲压、CNC、喷砂不变形。
本发明制造得到的铝合金5B52消应力前后的对比：
机械性能对比实例(20组)
5B52消应力前后比较波动分析
本发明制造得到的铝合金5B52消应力前后的对比：
机械性能对比实例(20组)
制造得到的铝合金5B52消应力前后比较波动分析
本发明制造得到的铝合金5B52消应力前后冲压平面度的对比：
消应力后比消应力前，材料冲压变形小，波动幅度小。易后工序整形。
本发明制造得到的铝合金5B52消应力前后CNC平面度对比：
消应力后比消应力前，CNC后的平面度变形小，波动小。易后加工整形。
本发明制造得到的铝合金5B52消应力前后喷砂平面度对比：
消应力前与消应力后，喷砂变形小，平面度波动小，易于后加工整形。
本发明制造得到的铝合金5B52与5052、5252成本、成材率、阳极效果对比：
判定：有料纹/可见料纹NG，无料纹OK。
通过上述数据可见本发明中制造所得铝合金5B52带材生产成本低于铝合金5252，阳极效果优于铝合金5052，稳定性优于铝合金5052/5252。本发明制造得到的铝合金5B52消应力后，具有更均衡的性能，更适合于大面积的冲压、CNC、喷砂等后加工处理而不变形，且变形可控，利于后加工整形。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (1)
1.一种笔记本电脑专用铝合金的制造方法，其特征在于：将铝合金板带材通过消应力处理，消除和平衡轧制、拉矫产生的局部过大应力，控制屈服强度Y.S (σ0.2/MPa) 在150MPa-170MPa的范围内，控制硬度为60-65HV，具体包括以下几个步骤：
步骤1、制备铝合金熔液：
确定铝合金溶液中各元素的质量百分数为Si：≤0.06%、Fe：0.05%-0.12%、Mg：2.3%-2.6％、Zn：≤0.03％、Ti：≤0.05％、其余为铝；
按照上述各元素的质量百分数分别称取铝含量为99.85％的高纯铝锭、铝铁中间合金作为原料，将其加入到熔炼炉中，在720℃～750℃下熔炼成铝合金熔液；
步骤2、铸造：
将步骤1制得的铝合金溶液按铸造温度710℃～730℃、铸造速度60～65mm/min的工艺进行铸造，出炉空冷，车皮后锯切成规格为300mm×1219mm×4000mm的铝合金铸锭；
步骤3、热轧：
将步骤2中制得的铝合金铸锭在 300℃～400℃下进行热轧，获得规格为9.0mm×640mm的5B52铝合金带材；
步骤4、中间退火：
在 400℃～430℃下中间退火；
步骤5、冷轧及精轧：
按5B52铝合金带材的轧制率系统进行冷轧，再以34％的加工率进行精轧；
步骤6、连续拉矫：
将轧制过程中产生的波浪矫平，使平面度达到要求；
步骤7、消除应力：
后段380℃连续烘烤去应力。
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