CN110952050A - 一种6082铝合金中厚板热处理加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铝合金制造技术领域，涉及一种6082铝合金中厚板热处理加工工艺，将原来的铝合金铸锭经‑均热‑锯切铣面‑热轧‑固溶淬火‑拉伸‑时效工艺顺序调整为铸锭经‑锯切铣面‑均热+热轧‑固溶淬火‑拉伸‑时效，通过变化工艺顺序，减少锯切铣面过程中锯条消耗，提高生产效率，性能不受影响。
Description
技术领域
本发明属于铝合金制造技术领域，涉及一种6082铝合金中厚板热处理加工工艺。
背景技术
6082铝合金以镁、硅为主要合金元素，主要强化相是金属间化合物Mg2Si，可以热处理强化，具有中等强度。因其具有良好的成形性和可加工性能而广泛应用于轨道交通领域。轨道交通用6082铝合金铸锭经-均热-锯切铣面-热轧-固溶淬火-拉伸-时效。合金在铸造凝固时，在晶粒与晶粒之间、晶粒内部有元素偏析的现象。通过均匀化处理消除或减小晶粒内外化学成分和组织的不均匀性，另外可改善铸锭的热塑形。均匀化热处理对合金的力学性能和加工性能影响很大，是变形铝合金生产工艺中的重要工序。
铸锭经过均匀化炉均热处理，后经冷却炉冷却。经过均匀化后的铸锭再进行锯切铣面工序。这种铸锭-均匀化-锯切铣面的工艺顺序适合大多数铝合金中，一根价值几千元的进口锯条可使用至少半个月。但在生产6082铝合金时，经过均匀化后的6082铝合金在锯切铣面的过程中锯条耗费极大，一根锯条用不到一天就会断裂。经分析认为经过均匀化热处理后的6082铝合金硬度迅速降低，给锯切铣面过程造成困难，不仅严重耗费锯切铣面刀具，并且严重影响生产效率。
发明内容
有鉴于此，本发明为了解决上述均匀化后6082铝合金锯切铣面过程中断锯频繁，生产效率低的问题，提供一种6082铝合金中厚板热处理加工工艺。
为达到上述目的，本发明提供一种6082铝合金中厚板热处理加工工艺，包括以下步骤：
A、熔铸：将配制好的6082铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，经过静置、精炼、扒渣、在线除气、过滤工序后，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
B、锯切铣面：将熔铸后的铝合金铸锭切去头尾并铣去铝合金铸锭表面凝壳层；
C、均热+热轧：将锯切铣面后的铝合金铸锭置于热轧加热炉中进行均匀化热处理，均匀化热处理的工艺为：铝合金铸锭升温至530～565℃，保温6～12h，随后冷却至480～520℃，保温2～18h，使得均匀化过程在热轧加热炉中进行，出炉热轧为成品厚度板材，终轧温度为240～280℃，轧制后的板材热轧下线经精密锯锯切定尺；
D、固溶淬火：将板材置于辊底炉中进行固溶淬火处理，其中固溶温度为535～565℃，加热保温时间15～60min，保温结束后淬火出炉；
E、拉伸：将固溶淬火后的铝合金板材在拉伸机上进行拉伸以矫正板形，拉伸率控制在1.7～2.4％；
F、时效：将拉伸后铝合金板材进行时效处理，其中时效温度为160～180℃，保温时间为8～15h。
进一步，步骤A中6082铝合金中厚板原料按照重量百分比配置，即：Si：0.7～1.3％、Fe≤0.5％、Cu≤0.1％、Mn：0.4～1.0％、Mg：0.6～1.2％、Cr≤0.25％、Ni≤0.05％、Zn≤0.20％、Ti≤0.1％、单个杂质≤0.05％、杂质合计≤0.15％，余量为Al。
进一步，步骤A采用半连续水冷铸造方式将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭。
进一步，步骤A精炼过程中加入Al-5Ti-B丝精炼剂，在线除气采用双转子，氩气流量为3.2～7.1m3/h，氯气流量为0～0.05m3/h，转子转速为400～700r/min，过滤采用双层过滤板过滤。
进一步，步骤D固溶温度为560℃，加热时间为25min，保温时间为15min。
进一步，步骤D固溶淬火后的铝合金板材强风冷却至50℃后出炉。
进一步，步骤E拉伸过程在24h内完成。
本发明的有益效果在于：
1、材料的切削通常由下面数个指标来衡量：(1)以刀具寿命来衡量。(2)以加工质量如表明光洁度来衡量。(3)以单位切削力来衡量。(4)以极限金属切除率来衡量。(5)以断屑性能，包括切屑形状来衡量。
影响金属材料切削加工性的因素有：(1)材料的强度和塑性。(2)材料的韧性。(3)材料的金相组织和热处理方式。(4)机械性能。本发明的创新点在于通过调整工序，改变6082铸锭的热处理工艺，使其具有合适的硬度，提高切削加工性能。无论是何种铝合金铸锭，经过均匀化热处理后，其硬度均明显降低。但是并不是硬度越低越有利于切削，不同铸锭均热前后硬度变化不同，实际生产中发现，6082铸锭均匀化后硬度过低，塑性提高，增加积屑，增大刀具的粘接磨损。本发明调整工艺后，将均匀化热处理在锯切后执行。锯切铣面时，6082铸锭没有经过均匀化处理，保持铸造原始热处理状态，因为铸锭中枝晶偏析使组织中出现非平衡脆性相，铸锭合金塑性较低特别是在枝晶网胞边缘具有生成的连续的粗大脆性化合物网状壳层，塑性降低，有利于减小刀具的粘接磨损，减小积屑，利于延长刀具使用寿命。
总之，材料的硬度过低和过高都不利于切割加工，本发明通过调整工序，使得6082铸锭在保有合适热处理的状态下，具有合适的硬度、塑性等条件，提高切割性能，延长刀具寿命。避免均匀化热处理后铸锭硬度过低，切割时铝屑粘接不断，热量集中，造成刀具损坏严重。
2、本发明所公开的6082铝合金中厚板热处理加工工艺，将原来的铝合金铸锭经-均热-锯切铣面-热轧-固溶淬火-拉伸-时效工艺顺序调整为铸锭经-锯切铣面-均热+热轧-固溶淬火-拉伸-时效，通过变化工艺顺序，减少锯切铣面过程中锯条消耗，提高了生产效率，且铝合金中厚板力学性能不受影响。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1
一种6082铝合金中厚板热处理加工工艺，包括以下步骤：
A、熔铸：计算各6082铝合金原料用量并按配比准备铝合金原料，铝合金原料各元素质量百分数配比如下：
| 元素 | Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Ni | Zn | Ti | 杂质 | Al |
| 含量 | 1.13 | 0.285 | 0.016 | 0.78 | 1.001 | 0.21 | 0.005 | 0.014 | 0.02 | 0.15 | 余量 |
将配制好的6082铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，经过静置、精炼、扒渣、在线除气、过滤工序后，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
B、锯切铣面：将熔铸后的铝合金铸锭切去头尾并铣去铝合金铸锭表面凝壳层；
C、均热+热轧：将锯切铣面后的铝合金铸锭置于热轧加热炉中进行均匀化热处理，均匀化热处理的工艺为：铝合金铸锭升温至560℃，保温8h，随后冷却至500℃，保温2h，使得均匀化过程在热轧加热炉中进行，出炉热轧为成品厚度15mm的板材，终轧温度为260℃，轧制后的板材热轧下线经精密锯锯切定尺；
D、固溶淬火：将板材置于辊底炉中进行固溶淬火处理，其中固溶温度为560℃，加热时间25min，保温时间15min，共计时间40min，保温结束后淬火出炉；
E、拉伸：将固溶淬火后的铝合金板材在拉伸机上进行拉伸以矫正板形，拉伸率控制在2.0％，拉伸过程在24h内完成；
F、时效：将拉伸后铝合金板材进行时效处理，其中时效温度为170℃，保温时间为12h。
实施例2
一种6082铝合金中厚板热处理加工工艺，包括以下步骤：
A、熔铸：计算各6082铝合金原料用量并按配比准备铝合金原料，铝合金原料各元素质量百分数配比如下：
| 元素 | Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Ni | Zn | Ti | 杂质 | Al |
| 含量 | 1.06 | 0.282 | 0.025 | 0.722 | 0.978 | 0.191 | 0.005 | 0.016 | 0.02 | 0.15 | 余量 |
将配制好的6082铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，经过静置、精炼、扒渣、在线除气、过滤工序后，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
B、锯切铣面：将熔铸后的铝合金铸锭切去头尾并铣去铝合金铸锭表面凝壳层；
C、均热+热轧：将锯切铣面后的铝合金铸锭置于热轧加热炉中进行均匀化热处理，均匀化热处理的工艺为：铝合金铸锭升温至560℃，保温8h，随后冷却至500℃，保温2h，使得均匀化过程在热轧加热炉中进行，出炉热轧为成品厚度15mm的板材，终轧温度为260℃，轧制后的板材热轧下线经精密锯锯切定尺；
D、固溶淬火：将板材置于辊底炉中进行固溶淬火处理，其中固溶温度为560℃，加热时间25min，保温时间15min，共计时间40min，保温结束后淬火出炉；
E、拉伸：将将固溶淬火后的铝合金板材在拉伸机上进行拉伸以矫正板形，拉伸率控制在2.0％，拉伸过程在24h内完成；
F、时效：将拉伸后铝合金板材进行时效处理，其中时效温度为170℃，保温时间为12h。
实施例3
一种6082铝合金中厚板热处理加工工艺，包括以下步骤：
A、熔铸：计算各6082铝合金原料用量并按配比准备铝合金原料，铝合金原料各元素质量百分数配比如下：
| 元素 | Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Ni | Zn | Ti | 杂质 | Al |
| 含量 | 1.092 | 0.284 | 0.034 | 0.757 | 0.983 | 0.216 | 0.006 | 0.011 | 0.023 | 0.15 | 余量 |
将配制好的6082铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，经过静置、精炼、扒渣、在线除气、过滤工序后，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
B、锯切铣面：将熔铸后的铝合金铸锭切去头尾并铣去铝合金铸锭表面凝壳层；
C、均热+热轧：将锯切铣面后的铝合金铸锭置于热轧加热炉中进行均匀化热处理，均匀化热处理的工艺为：铝合金铸锭升温至560℃，保温8h，随后冷却至500℃，保温2h，使得均匀化过程在热轧加热炉中进行，出炉热轧为成品厚度15mm的板材，终轧温度为260℃，轧制后的板材热轧下线经精密锯锯切定尺；
D、固溶淬火：将板材置于辊底炉中进行固溶淬火处理，其中固溶温度为560℃，加热时间25min，保温时间15min，共计时间40min，保温结束后淬火出炉；
E、拉伸：将将固溶淬火后的铝合金板材在拉伸机上进行拉伸以矫正板形，拉伸率控制在2.0％，拉伸过程在24h内完成；
F、时效：将拉伸后铝合金板材进行时效处理，其中时效温度为170℃，保温时间为12h。
对比例1
一种6082铝合金中厚板热处理加工工艺，包括以下步骤：
A、熔铸：计算各6082铝合金原料用量并按配比准备铝合金原料，铝合金原料各元素质量百分数配比如下：
| 元素 | Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Ni | Zn | Ti | 杂质 | Al |
| 含量 | 1.056 | 0.291 | 0.038 | 0.725 | 1.025 | 0.195 | 0.005 | 0.022 | 0.017 | 0.15 | 余量 |
将配制好的6082铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，经过静置、精炼、扒渣、在线除气、过滤工序后，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
B、均匀化热处理：将熔铸后的铝合金铸锭进行均匀化热处理，铝合金铸锭升温至560℃，保温8h；
C、锯切铣面：将均匀化热处理后的铝合金铸锭切去头尾并铣去铝合金铸锭表面凝壳层；
D、热轧：将锯切铣面后的铝合金铸锭置于加热炉中加热至500℃，保温2h，最长保温时间不得超过12h，出炉热轧为成品厚度15mm，终轧温度260℃，轧制后的板材热轧下线经精密锯锯切定尺；
E、固溶淬火：将板材置于辊底炉中进行固溶淬火处理，其中固溶温度为560℃，加热时间25min，保温时间15min，共计时间40min，保温结束后淬火出炉；
F、拉伸：将将固溶淬火后的铝合金板材在拉伸机上进行拉伸以矫正板形，拉伸率控制在2.0％，拉伸过程在24h内完成；
G、时效：将拉伸后铝合金板材进行时效处理，其中时效温度为170℃，保温时间为12h。
对比例2
一种6082铝合金中厚板热处理加工工艺，包括以下步骤：
A、熔铸：计算各6082铝合金原料用量并按配比准备铝合金原料，铝合金原料各元素质量百分数配比如下：
| 元素 | Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Ni | Zn | Ti | 杂质 | Al |
| 含量 | 1.082 | 0.298 | 0.003 | 0.725 | 1.025 | 0.195 | 0.005 | 0.022 | 0.017 | 0.15 | 余量 |
将配制好的6082铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，经过静置、精炼、扒渣、在线除气、过滤工序后，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
B、均匀化热处理：将熔铸后的铝合金铸锭进行均匀化热处理，铝合金铸锭升温至560℃，保温8h；
C、锯切铣面：将均匀化热处理后的铝合金铸锭切去头尾并铣去铝合金铸锭表面凝壳层；
D、热轧：将锯切铣面后的铝合金铸锭置于加热炉中加热至500℃，保温2h，最长保温时间不得超过12h，出炉热轧为成品厚度15mm，终轧温度260℃，轧制后的板材热轧下线经精密锯锯切定尺；
E、固溶淬火：将板材置于辊底炉中进行固溶淬火处理，其中固溶温度为560℃，加热时间25min，保温时间15min，共计时间40min，保温结束后淬火出炉；
F、拉伸：将将固溶淬火后的铝合金板材在拉伸机上进行拉伸以矫正板形，拉伸率控制在2.0％，拉伸过程在24h内完成；
G、时效：将拉伸后铝合金板材进行时效处理，其中时效温度为170℃，保温时间为12h。
对比例3
一种6082铝合金中厚板热处理加工工艺，包括以下步骤：
A、熔铸：计算各6082铝合金原料用量并按配比准备铝合金原料，铝合金原料各元素质量百分数配比如下：
| 元素 | Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Ni | Zn | Ti | 杂质 | Al |
| 含量 | 1.095 | 0.29 | 0.059 | 0.76 | 1.004 | 0.199 | 0.006 | 0.011 | 0.019 | 0.15 | 余量 |
将配制好的6082铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，经过静置、精炼、扒渣、在线除气、过滤工序后，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
B、均匀化热处理：将熔铸后的铝合金铸锭进行均匀化热处理，铝合金铸锭升温至560℃，保温8h；
C、锯切铣面：将均匀化热处理后的铝合金铸锭切去头尾并铣去铝合金铸锭表面凝壳层；
D、热轧：将锯切铣面后的铝合金铸锭置于加热炉中加热至500℃，保温2h，最长保温时间不得超过12h，出炉热轧为成品厚度15mm，终轧温度260℃，轧制后的板材热轧下线经精密锯锯切定尺；
E、固溶淬火：将板材置于辊底炉中进行固溶淬火处理，其中固溶温度为560℃，加热时间25min，保温时间15min，共计时间40min，保温结束后淬火出炉；
F、拉伸：将将固溶淬火后的铝合金板材在拉伸机上进行拉伸以矫正板形，拉伸率控制在2.0％，拉伸过程在24h内完成；
G、时效：将拉伸后铝合金板材进行时效处理，其中时效温度为170℃，保温时间为12h。
实施例1～3和对比例1～3所制备铝合金中厚板的力学性能与锯条耗损情况见表1
表1
厚度为12.5～30mm的6082铝合金中厚板按照EN485GB/T3880要求，抗拉强度≥295MPa，屈服强度≥240MPa，延伸率≥8％，采用本专利所公开的热处理加工工艺能够达到国标要求。并且改变工艺顺序后，断锯频率明细降低但力学性能并没有受影响。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种6082铝合金中厚板热处理加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、熔铸：将配制好的6082铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，经过静置、精炼、扒渣、在线除气、过滤工序后，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
B、锯切铣面：将熔铸后的铝合金铸锭切去头尾并铣去铝合金铸锭表面凝壳层；
C、均热+热轧：将锯切铣面后的铝合金铸锭置于热轧加热炉中进行均匀化热处理，均匀化热处理的工艺为：铝合金铸锭升温至530～565℃，保温6～12h，随后冷却至480～520℃，保温2～18h，使得均匀化过程在热轧加热炉中进行，出炉热轧为成品厚度板材，终轧温度为240～280℃，轧制后的板材热轧下线经精密锯锯切定尺；
D、固溶淬火：将板材置于辊底炉中进行固溶淬火处理，其中固溶温度为535～565℃，加热保温时间15～60min，保温结束后淬火出炉；
E、拉伸：将固溶淬火后的铝合金板材在拉伸机上进行拉伸以矫正板形，拉伸率控制在1.7～2.4％：
F、时效：将拉伸后铝合金板材进行时效处理，其中时效温度为160～180℃，保温时间为8～15h。
2.如权利要求1所述的6082铝合金中厚板热处理加工工艺，其特征在于，步骤A中6082铝合金中厚板原料按照重量百分比配置，即：Si：0.7～1.3％、Fe≤0.5％、Cu≤0.1％、Mn：0.4～1.0％、Mg：0.6～1.2％、Cr≤0.25％、Ni≤0.05％、Zn≤0.20％、Ti≤0.1％、单个杂质≤0.05％、杂质合计≤0.15％，余量为Al。
3.如权利要求1所述的6082铝合金中厚板热处理加工工艺，其特征在于，步骤A采用半连续水冷铸造方式将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭。
4.如权利要求1所述的6082铝合金中厚板热处理加工工艺，其特征在于，步骤A精炼过程中加入Al-5Ti-B丝精炼剂，在线除气采用双转子，氩气流量为3.2～7.1m3/h，氯气流量为0～0.05m3/h，转子转速为400～700r/min，过滤采用双层过滤板过滤。
5.如权利要求1所述的6082铝合金中厚板热处理加工工艺，其特征在于，步骤D固溶温度为560℃，加热时间为25min，保温时间为15min。
6.如权利要求1所述的6082铝合金中厚板热处理加工工艺，其特征在于，步骤D固溶淬火后的铝合金板材强风冷却至50℃后出炉。
7.如权利要求1所述的6082铝合金中厚板热处理加工工艺，其特征在于，步骤E拉伸过程在24h内完成。
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