CN111167872A - 一种6061铝合金管材的生产工艺及挤压模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种6061铝合金管材的生产工艺及挤压模具，属于管材加工技术领域，挤压模具包括模座，模座上设有挤压筒，挤压筒为一具有中空通道的筒体；挤压筒一端设有管材外型模，管材外型模具有挤压口，管材外型模的挤压口与挤压筒的中空通道同轴；挤压筒的中空通道远离管材外型模的一端设有挤压杆，挤压杆靠近管材外型模的一端设有挤压针；挤压杆靠近管材外型模的一端具有防粘铝层，挤压杆沿挤压筒的轴向移动；挤压针的外径与管材的内径相匹配，挤压针穿过挤压口并配合挤压口实现挤压功能；在挤压筒的内壁和外壁之间设有保温层和加热装置。本申请通过在挤压杆靠近管材外型模的一端设置防粘铝层，解决了挤压杆易粘铝的问题，提高了管材的表面质量。

Description

一种6061铝合金管材的生产工艺及挤压模具

技术领域

本发明属于管材加工技术领域，涉及一种6061铝合金管材的生产工艺及挤压模具。

背景技术

在无缝管的制备过程中，通常工艺难度比较大，很多制备的产品力学性能达不到要求，导致产生大量的废料。并且，由于没有很好的配套挤压模具，在挤压加工也易出现粘铝的情况，导致挤压产品的表面质量差，良率低。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种6061铝合金管材的生产工艺及挤压模具，通过在挤压杆靠近管材外型模的一端设置防粘铝层，解决了挤压杆易粘铝的问题，提高了管材的表面质量。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种铝合金管材挤压模具，包括模座，所述模座上设有挤压筒，所述挤压筒为一具有中空通道的筒体；所述挤压筒的一端设有管材外型模，所述管材外型模具有挤压口，所述管材外型模的挤压口与挤压筒的中空通道同轴；所述挤压筒的中空通道远离管材外型模的一端设有挤压杆，所述挤压杆靠近管材外型模的一端设有挤压针；所述挤压杆靠近管材外型模的一端具有防粘铝层，所述挤压杆沿挤压筒的轴向移动；所述挤压针的外径与管材的内径相匹配，所述挤压针穿过挤压口并配合挤压口实现挤压功能；在所述挤压筒的内壁和外壁之间设有保温层和加热装置。

可选地，所述挤压筒上还设有热电偶。

可选地，所述加热装置为电阻丝，所述电阻丝设置在保温层内。

可选地，所述热电偶的测温部设置在保温层靠近挤压筒的内壁一侧。

可选地，所述挤压杆包括挤压杆本体和挤压垫，所述挤压垫设置在挤压杆本体靠近管材外型模的一端；所述挤压垫靠近管材外型模的一侧具有防粘铝层。

可选地，所述挤压垫与挤压杆本体可拆卸连接。

可选地，所述挤压杆为阶梯轴，所述挤压杆的最大径与挤压筒的中空通道相匹配。

可选地，所述管材外型模的挤压口处设有倒角。

可选地，所述模座包括前模和后模，所述前模可拆卸连接在挤压杆远离管材外型模的一端，所述后模与管材外型模可拆卸连接。

可选地，所述挤压针包括挤压针本体和针座，所述挤压针本体可拆卸连接在针座上，所述针座与挤压杆固定连接。

本发明还提供了一种6061铝合金管材的生产工艺，应用上述的挤压模具，包括以下步骤：铝锭制备，根据6061铝合金成分配比制备铝锭；挤压加工，用挤压模具对铝锭进行挤压加工得到管材；锯切，将管材进行定尺切割；热处理，将管材进行热处理。

可选地，铝锭含有如下质量百分比的物质：Si：0.60％、Fe：0.16％、Cu：0.21％、Mn：0.08％、Mg：0.89％、Cr：0.27％、Zn：0.02％、Ti：0.03％，其余为铝。

可选地，制备铝锭的步骤包括熔炼、搅拌、细化、除气和除渣。

可选地，所述热处理包括固溶处理和实效处理。

可选地，所述固溶处理为离线固溶处理。

可选地，所述挤压加工包括以下步骤：

S1对中：在铝锭上机前，调整挤压模具使挤压针位于挤压筒的正中间位置，以保证管材的壁厚相同；

S2在挤压垫朝向铝锭的一端喷洒氮化硼；

S3挤压：在挤压的过程中，当挤压筒内压力超过a时挤压筒排气。

可选地，在挤压前，将铝锭预热。

可选地，铝锭预热的温度为490℃～516℃

可选地，所述固溶处理的温度为525℃～531℃。

可选地，所述实效处理为完全人工时效处理。

可选地，所述实效处理的温度为170℃～180℃。

本发明的有益效果在于：

1.本发明记载的6061铝合金管材的生产工艺，具有产品良率高、力学性能好的特点。

2.本发明通过优化6061铝合金成分配比，提高了产品的力学性能，进而提高了产品的良率。

3.本发明通过采用离线固溶处理和完全人工时效处理，提高了产品的屈服强度和抗拉强度，使得产品具有更好的力学性能。

4.本发明通过在挤压杆靠近管材外型模的一端设置防粘铝层，可以有效降避免挤压杆的端面粘铝，提高了产品的表面质量。

5.本发明通过将管材外型模的挤压口倒角，改善了管材外型模的受力，进而提高了管材外型模的使用寿命。

6.本发明通过将挤压杆设计为分体结构，当模具因挤压杆磨损需维修时，仅需更换挤压垫，不仅缩短了模具的停机维修时间，而且降低了模具的维修成本。

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。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明的挤压模具的结构示意图。

附图标记：前模1、针座2、连接孔3、挤压针本体4、铝锭5、管材外型模6、后模7、螺钉8、挤压筒9、热电偶10、挤压垫11、挤压杆本体12。

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。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1，一种铝合金管材挤压模具，包括挤压筒9和模座，模座包括前模1和后模7，前模1和后模7可拆卸连接在挤压筒9的两端；挤压筒9为一具有中空通道的筒体；挤压筒9的一端设有管材外型模6，管材外型模6通过螺钉8与后模7可拆卸连接；管材外型模6具有挤压口，管材外型模6的挤压口与挤压筒9的中空通道同轴；挤压筒9的中空通道远离管材外型模6的一端设有挤压杆，挤压杆靠近管材外型模6的一端设有挤压针；挤压杆靠近管材外型模6的一端具有防粘铝层，挤压杆沿挤压筒9的轴向移动；挤压针的外径与管材的内径相匹配，挤压针穿过挤压口并配合挤压口实现挤压功能；在挤压筒9的内壁和外壁之间设有保温层和加热装置；加热装置为电阻丝，电阻丝设置在保温层内；挤压筒9上还设有热电偶10，热电偶10的测温部设置在保温层靠近挤压筒9的内壁一侧。

为了提高管材的表面质量，本发明在挤压杆靠近管材外型模6的一端设置防粘铝层，可以有效降避免粘铝，提高了产品的表面质量。

为了改善挤压杆的受力，本发明将挤压杆设计为阶梯轴，挤压杆的最大径与挤压筒9的中空通道相匹配。

为了改善管材外型模6的受力，本发明将管材外型模6的挤压口倒角，不仅减少了管材管材外型模6的应力集中，而且可以缓解铝锭5在挤压过程中对管材外型模6造成的巨大压力，改善了管材外型模6的受力，提高了管材外型模6的使用寿命。

为了降低易损件的维修成本，本发明将挤压针设计为分体结构，挤压针包括挤压针本体4和针座2，挤压针本体4可拆卸连接在针座2上；挤压杆靠近管材外型模6的一端设有连接孔3，针座2固定在连接孔3内。由于在挤压过程中挤压针所受压力较大，在挤压垫11与挤压针连接处容易产生断裂，采用分体结构的挤压针，易于更换，利于模具的维修。

为了提高模具的维护性，本发明的挤压杆设计为分体结构，挤压杆包括挤压杆本体12和挤压垫11，挤压垫11可拆卸连接在挤压杆本体12靠近管材外型模6的一端。当模具因挤压杆磨损需维修时，仅需更换挤压垫11，不仅缩短了模具的停机维修时间，而且降低了维修成本。

本模具在使用时，现将挤压杆移出挤压筒9，再将铝锭5从挤压筒9远离管材外型模6的一端放入模具，然后铝锭5在挤压杆的作用下向管材外型模6移动，最后经管材外型模6挤压成型。

本发明还提供了一种6061铝合金管材的生产工艺，应用上述的挤压模具，包括以下步骤：铝锭制备，根据6061铝合金成分配比制备铝锭；挤压加工，用挤压模具对铝锭进行挤压加工得到管材；锯切，将管材进行定尺切割；热处理，将管材进行热处理。

进一步，铝锭含有如下质量百分比的物质：Si：0.60％、Fe：0.16％、Cu：0.21％、Mn：0.08％、Mg：0.89％、Cr：0.27％、Zn：0.02％、Ti：0.03％，其余为铝。

进一步，制备铝锭的步骤包括熔炼、搅拌、细化、除气和除渣。

进一步，所述热处理包括固溶处理和实效处理。

进一步，所述固溶处理为离线固溶处理。

进一步，所述挤压加工包括以下步骤：

S1对中：在铝锭上机前，调整挤压模具使挤压针位于挤压筒的正中间位置，以保证管材的壁厚相同；

S2在挤压垫朝向铝锭的一端喷洒氮化硼；

S3挤压：在挤压的过程中，当挤压筒内压力超过a时挤压筒排气。

进一步，在挤压前，将铝锭预热。

进一步，所述固溶处理的温度为525℃～531℃。

进一步，所述实效处理为完全人工时效处理。

进一步，所述实效处理的温度为170℃～180℃。

具体地，一种6061铝合金管材的生产工艺，包括以下步骤：

A、按照如下质量分数配置铝合金原料：

Si：0.60％、Fe：0.16％、Cu：0.21％、Mn：0.08％、Mg：0.89％、Cr：0.27％、Zn：0.02％、Ti：0.03％，其余为铝。

B.熔铸：对步骤A中所述的物料配比的成分进行包括熔炼、搅拌、细化、除气除渣的步骤，在经过熔铸的步骤制得铝锭，铸锭规格外径*内径*棒长的尺寸分别为φ566*φ301*945，外侧周向面和端面的硬度分别为HB57-60、HB59-62，外侧周向面、内侧周向面的粗糙度为别为5.36μm、4.11μm。

B.对中：上机前需调整挤压针或模具位置，精确对中程度，使挤压针位于挤压筒内部正中间位置，以保证无缝管的各处壁厚均相同。

C.挤压：在挤压的过程之前，先将铸锭进行加热，为防止铸棒黏着在挤压筒内部向挤压垫上喷洒少量的氮化硼，然后经过挤压的步骤得到管材，在挤压的过程中为防止筒内压力过大还需进行排气的步骤，最后进行淬火冷却，各项挤压参数见表1：

D.切割：对步骤C中挤压后的管材进行定尺切割。

E.热处理：对步骤D中淬火后的管材进行热处理的步骤，所述热处理的步骤包括固定、时效两个步骤，采取离线固溶T6、528℃×60min+175℃×10h。

采用上述工艺步骤，针对不同的热处理方式所得到的管材做力学性能检测，结果如下(见表一)：

表一

由表一可以看出，空冷的经峰值时效后，力学性能相比时效前基本没变化，说明管材在挤压过程中未得到有效淬火，经金相检验，第二相全部脱溶；风冷的试样经时效后力学性能有所提升，但仍未达到标准要求，说明此次风冷淬火强度未能使强化相全部固溶，后期试验需提升淬火强度或更改淬火方式，使产品性能达标。离线固溶的T4,T6力学均合格，但是离线固溶T6所制备的管材的力学性能更高。

针对与上述相同的工艺步骤所制备的管材，过烧检验、内外壁晶粒度检测结果如下(见表二)：

序号	热处理方式	过烧检验	内壁晶粒度	外壁晶粒度	基体晶粒度
						1	离线固溶T6	未过烧	1	2	6
2	离线固溶T6	未过烧	2	3	6
						3	离线固溶T4	未过烧	3	1.5	6
4	风冷T6	未过烧	0.5	1.5	6
						5	空冷T6	未过烧	1	0.5	6
6	风冷T4	未过烧	2	1	6
						7	空冷T4	未过烧	1	1	6

表二

由表二可以看出，序号1～7的管材的过烧检验和管材内外壁晶粒度均符合要求，但离线固溶的晶粒度等级更高。

本发明通过采用合理成分的配方，并选用与配方相对应的工艺步骤，选取合理的热处理方式，确保生产的管材合格。

采用本工艺生产的管材，经高倍检测无过烧倾向，低倍组织无裂纹、缩尾缺陷，硬度与力学性能均符合国家标准，因此可以肯定本工艺适用于6061铝合金的制备，且可批量生产。本发明记载的6061铝合金管材生产工艺，通过调整铝锭成分配比，制定最佳工艺路线，提高了管材的良率。

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 (10)

1.一种铝合金管材挤压模具，其特征在于：包括模座，所述模座上设有挤压筒，所述挤压筒为一具有中空通道的筒体；所述挤压筒的一端设有管材外型模，所述管材外型模具有挤压口，所述管材外型模的挤压口与挤压筒的中空通道同轴；所述挤压筒的中空通道远离管材外型模的一端设有挤压杆，所述挤压杆靠近管材外型模的一端设有挤压针；所述挤压杆靠近管材外型模的一端具有防粘铝层，所述挤压杆沿挤压筒的轴向移动；所述挤压针的外径与管材的内径相匹配，所述挤压针穿过挤压口并配合挤压口实现挤压功能；在所述挤压筒的内壁和外壁之间设有保温层和加热装置。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金管材挤压模具，其特征在于：所述挤压筒上还设有热电偶。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金管材挤压模具，其特征在于：所述挤压杆包括挤压杆本体和挤压垫，所述挤压垫设置在挤压杆本体靠近管材外型模的一端。

4.一种6061铝合金管材的生产工艺，其特征在于，应用如权利要求1～3任一所述的挤压模具，包括以下步骤：铝锭制备，根据6061铝合金成分配比制备铝锭；挤压加工，用挤压模具对铝锭进行挤压加工得到管材；锯切，将管材进行定尺切割；热处理，将管材进行热处理。

5.根据权利要求4所述的一种6061铝合金管材的生产工艺，其特征在于：铝锭含有如下质量百分比的物质：Si：0.60％、Fe：0.16％、Cu：0.21％、Mn：0.08％、Mg：0.89％、Cr：0.27％、Zn：0.02％、Ti：0.03％，其余为铝。

6.根据权利要求4所述的一种6061铝合金管材的生产工艺，其特征在于：制备铝锭的步骤包括熔炼、搅拌、细化、除气和除渣。

7.根据权利要求4所述的一种6061铝合金管材的生产工艺，其特征在于：所述热处理包括固溶处理和实效处理。

8.根据权利要求7所述的一种6061铝合金管材的生产工艺，其特征在于：所述固溶处理为离线固溶处理。

9.根据权利要求4所述的一种6061铝合金管材的生产工艺，其特征在于，所述挤压加工包括以下步骤：

S1对中：在铝锭上机前，调整挤压模具使挤压针位于挤压筒的正中间位置，以保证管材的壁厚相同；

S2在挤压垫朝向铝锭的一端喷洒氮化硼；

S3挤压：在挤压的过程中，当挤压筒内压力超过a时挤压筒排气。

10.根据权利要求9所述的一种6061铝合金管材的生产工艺，其特征在于：在挤压前，将铝锭预热。

Images