CN110976543B - 一种铝合金的段速挤压工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种铝合金的段速挤压工艺，该段速挤压工艺包括依次进行的第一段挤压行程、第二段挤压行程、第三段挤压行程和第四段挤压行程；第一段挤压行程、第二段挤压行程和第三段挤压行程的挤压速度依次递增；采用本发明实施例的铝合金的段速挤压工艺，加工得到的铝合金型材头尾的强度差异小于5MPa，型材头尾的氧化亮度差异小于5GS，并且型材的头部不会出现开裂，没有型材报废，提升了产品良率。加工得到的铝合金型材尾部抗拉强度比现有技术提高10％，尾部氧化亮度比现有技术提高30％。

Description

一种铝合金的段速挤压工艺
技术领域
本发明属于铝合金加工技术领域，具体涉及一种铝合金的段速挤压工艺。
背景技术
智能手机已经进入5G时代。手机外观方面，由于机身厚度越来越薄、屏幕越来越大，要求结构材料具有更加轻质高强的性能；手机性能方面，由于5G手机的芯片耗电量是4G手机芯片的2倍以上，高的传输速率和运算速率会产生更高的发热量，要求结构材料具有优良的热传导能力。因此，随着手机向轻薄化、大屏化的方向发展，高强铝合金已经成为高端智能手机的首选金属材料。
现有技术中，为了提高电子结构件用铝合金的强韧性，需要提高铝合金的合金化程度。然而，合金化程度的提高，首先会造成大量的残余结晶，这些残余结晶形成的粗大第二相会影响铝合金的氧化效果，使铝合金材料的亮度不达标；其次，合金化程度的提高会降低热传导率，使材料的散热性能下降；第三，合金化程度的提高会导致铝合金的可挤压性下降，挤压工艺窗口变窄，若采用常规的恒温恒速挤压技术，挤压速度快会导致产品开裂严重，若挤压速度慢，会因铸棒的温度下降快而导致第二相析出，造成力学性能不合格。
综上，仍需新的方法来协同提升铝合金的强度、亮度和导热性能。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种铝合金的段速挤压工艺。
根据本发明第一方面实施例的铝合金的段速挤压工艺，所述段速挤压工艺将常规的恒速挤压变为段速挤压，可以解决高强度铝合金挤压时头部容易开裂，而尾部会析出第二相和性能不合格的问题。
根据本发明实施例的铝合金的段速挤压工艺，所述段速挤压工艺包括挤压速度依次递增的若干段挤压行程；所述段速挤压工艺中，铝合金坯体的加热采用温度分区加热工艺，所述温度分区加热工艺按铝合金坯体被挤压的先后顺序，加热温度逐渐升高。
本发明实施例的铝合金的段速挤压工艺适用于高合金化强度超过400MPa的6系铝合金，6系铝合金包括6013、6082。
根据本发明实施例的铝合金的段速挤压工艺，至少具有如下技术效果：
现有技术中，铝合金通常以铸棒的形式进行挤压加工，挤压过程为恒温恒速过程，挤压速度通常为1.5～3.0mm/s，铸棒的加热温度通常为530～560℃，铸棒头尾的温度差在10℃以内，铸棒头指先被挤压的部分，铸棒尾指后被挤压的部分。现有技术铝合金铸棒被挤压后，头部会严重开裂，尾部强度会下降40MPa以上，且尾部的氧化亮度会下降46GS以上，从而导致头部和尾部的型材产生大量的报废，良率低。
采用本发明实施例的铝合金的段速挤压工艺，加工得到的铝合金型材头尾的强度差异小于5MPa，型材头尾的氧化亮度差异小于5GS，并且型材的头部不会出现开裂，没有型材报废，提升了产品良率。加工得到的铝合金型材尾部抗拉强度比现有技术提高10％，尾部氧化亮度比现有技术提高30％。
根据本发明实施例的铝合金的段速挤压工艺，所述段速挤压工艺包括依次进行的第一段挤压行程、第二段挤压行程、第三段挤压行程和第四段挤压行程；所述第一段挤压行程、第二段挤压行程和第三段挤压行程的挤压速度依次递增；所述段速挤压工艺中，铝合金坯体的加热采用温度分区加热工艺，所述温度分区加热工艺按铝合金坯体被挤压的先后顺序分为第一温度分区、第二温度分区和第三温度分区；所述第一温度分区、第二温度分区和第三温度分区的加热温度逐渐升高。
根据本发明的一些实施例，所述第一段挤压行程的挤压速度为0.5～1.5mm/s。
根据本发明的一些实施例，所述第二段挤压行程的挤压速度为1.5～3.0mm/s。
根据本发明的一些实施例，所述第三段挤压行程的挤压速度为3.0～6.0mm/s。
本发明实施例的铝合金的段速挤压工艺，第一段挤压行程至第三段挤压行程的挤压速度是依次递增的。假若相反过来，即第一段挤压行程的挤压速度最高，第三段挤压行程的挤压速度最低，第一段挤压行程至第三段挤压行程的挤压速度依次递减，铝合金型材挤压的头部因为挤压出口温度过高会导致铝合金型材开裂，而尾部挤压速度慢会造成铸棒尾部温降，挤压出口温度不达标而使大量平衡相Mg2Si析出，挤压的尾部强度大幅下降，同时氧化性能不达标。
根据本发明的一些实施例，所述第四段挤压行程的挤压速度为2.0～4.0mm/s。
第一段挤压行程、第二段挤压行程和第三段挤压行程的挤压速度依次增加，可以提高挤压效率，增加摩擦温升，满足材料的力学性能和氧化效果要求，而第四段挤压行程，即最后一段挤压行程的挤压速度减小，目的是为了减少挤压产品尾部缩尾的长度，可以使尾部切除从6m减少到4m，提高成品率。
本发明实施例的铝合金的段速挤压工艺中，除了分为四段的挤压行程，挤压行程的数量可以增加减少，原则是最后一段之前的挤压行程的挤压速度依次增加，最后一段挤压行程的挤压速度减小。
根据本发明的一些实施例，所述第三温度分区的加热温度与所述第一温度分区的加热温度的温差为15～50℃。
根据本发明的一些实施例，所述第一温度分区的加热温度为530～545℃。
根据本发明的一些实施例，所述第二温度分区的加热温度为545～560℃。
根据本发明的一些实施例，所述第三温度分区的加热温度为560～580℃。
附图说明
图1是实施例2加工得到的铝合金型材的微观形貌图。
图2是对比例1加工得到的铝合金型材的微观形貌图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，并结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
本例提供了一种铝合金的段速挤压工艺，该段速挤压工艺包括依次进行的第一段挤压行程、第二段挤压行程、第三段挤压行程和第四段挤压行程；第一段挤压行程、第二段挤压行程和第三段挤压行程的挤压速度依次递增；段速挤压工艺中，铝合金坯体的加热采用温度分区加热工艺，温度分区加热工艺按铝合金坯体被挤压的先后顺序分为第一温度分区、第二温度分区和第三温度分区；第一温度分区、第二温度分区和第三温度分区的加热温度逐渐升高。
本发明实施例的铝合金的段速挤压工艺适用于高合金化强度超过400MPa的6系铝合金，6系铝合金包括6013、6082。
其中，第一段挤压行程的挤压速度为0.5～1.5mm/s。第二段挤压行程的挤压速度为1.5～3.0mm/s。第三段挤压行程的挤压速度为3.0～6.0mm/s。第四段挤压行程的挤压速度为2.0～4.0mm/s。
第三温度分区的加热温度与第一温度分区的加热温度的温差为15～50℃。第一温度分区的加热温度为530～545℃。第二温度分区的加热温度为545～560℃。第三温度分区的加热温度为560～580℃。
实施例2
本例采用实施例1提供的段速挤压工艺，对6013铝合金铸棒进行挤压加工。其中，第一段挤压行程的挤压速度为1.0mm/s。第二段挤压行程的挤压速度为2.2mm/s。第三段挤压行程的挤压速度为4.5mm/s。第四段挤压行程的挤压速度为3.0mm/s。
第三温度分区的加热温度与第一温度分区的加热温度的温差为30℃。第一温度分区的加热温度为535℃。第二温度分区的加热温度为550℃。第三温度分区的加热温度为570℃。
对比例1
本例采用恒温恒速工艺对6013铝合金铸棒进行挤压加工，挤压速度为2.2mm/s，铸棒的加热温度为545℃，铸棒头尾的温度差在10℃以内。
在加工过程中，铝合金铸棒被挤压后，头部出现了严重开裂，尾部的氧化亮度低，头部和尾部的型材报废量大，良率低。
检测例
本例检测了实施例2和对比例加工的铝合金型材的强度和亮度，结果如表1所示。铝合金型材的强度检测依据为GB/T 228.1《金属材料拉伸试验第1部分室温试验方法》。
表1
Figure BDA0002318933920000051
比较表1可以发现，采用现有恒温恒速挤压工艺得到的铝合金型材性能不均匀，头尾部强度差异达到40MPa，头尾部氧化亮度差异接近50GS。而采用本发明实施例的铝合金的段速挤压工艺加工得到的铝合金型材，强度均一，头尾部的抗拉强度差异小于5MPa，头尾部氧化亮度几乎无差异。同时，采用本发明实施例的铝合金的段速挤压工艺加工得到的铝合金型材较现有技术均有提升。
本例还用扫描电子显微镜检测了实施例2和对比例1加工的铝合金型材的微观形貌。图1所示为实施例2的铝合金型材的微观形貌，其中无黑色颗粒析出，说明采用本发明实施例的工艺在提高合金化程度的同时，没有形成粗大的第二相。图2所示为对比例1加工的铝合金型材的微观形貌，其中有大量的黑色颗粒析出，导致强度下降，氧化效果差。

Claims (4)

1.一种铝合金的段速挤压工艺，其特征在于，所述段速挤压工艺包括挤压速度依次递增的若干段挤压行程；所述段速挤压工艺中，铝合金坯体的加热采用温度分区加热工艺，所述温度分区加热工艺按铝合金坯体被挤压的先后顺序，加热温度逐渐升高；
所述段速挤压工艺包括依次进行的第一段挤压行程、第二段挤压行程、第三段挤压行程和第四段挤压行程；所述第一段挤压行程、第二段挤压行程和第三段挤压行程的挤压速度依次递增；所述段速挤压工艺中，铝合金坯体的加热采用温度分区加热工艺，所述温度分区加热工艺按铝合金坯体被挤压的先后顺序分为第一温度分区、第二温度分区和第三温度分区；所述第一温度分区、第二温度分区和第三温度分区的加热温度逐渐升高；
所述第一段挤压行程的挤压速度为0.5~1.5 mm/s；
所述第二段挤压行程的挤压速度为1.5~3.0 mm/s；
所述第三段挤压行程的挤压速度为3.0~6.0 mm/s；
所述第四段挤压行程的挤压速度为2.0~4.0 mm/s；
所述第三温度分区的加热温度与所述第一温度分区的加热温度的温差为15~50℃。
2.根据权利要求1所述的铝合金的段速挤压工艺，其特征在于，所述第一温度分区的加热温度为530~545℃。
3.根据权利要求1所述的铝合金的段速挤压工艺，其特征在于，所述第二温度分区的加热温度为545~560℃。
4.根据权利要求1所述的铝合金的段速挤压工艺，其特征在于，所述第三温度分区的加热温度为560~580℃。
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