CN111647830A - 一种低挤压变形抗力的6系铝合金热处理及挤压工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种低挤压变形抗力的6系铝合金热处理及挤压工艺，包括以下步骤：1)铸造铝合金铸锭；2)将铝合金铸锭置于均质炉内，先使用540～560℃均质化处理4～6h，均质完成后将铸锭转移至冷却室，冷却速度控制在3～6℃/min，待外侧铝棒温度任意点下降至360℃时，将铝棒重新转移至均质炉；转移到位后使用340～360℃保温1.5～2h；3)将刷棒或剥皮好的铝合金铸锭先在350～380℃下加热一段时间后剪切短棒，短棒放入工频炉内进行二次加热，二次加热温度450～480℃；5)短棒快速转移至挤压机的挤压筒中进行挤压，挤压盛锭筒温度控制在400～440℃，挤压出料口温度保持在500℃以上。本发明能铝合金铸锭使析出Mg2Si相尺寸保持在1‑5μm、减小挤压过程中的变形抗力作用、提升型材尺寸稳定性。

Description

一种低挤压变形抗力的6系铝合金热处理及挤压工艺
技术领域
本发明涉及铝合金材料技术领域，尤其涉及一种低挤压变形抗力的6系铝合金热处理及挤压工艺。
背景技术
随着4G到5G通讯行业的发展，对其中使用的移相器等部件的要求越来越高，进而又导致其基础的挤压型材的尺寸要求也越来越高，内腔结构公差从以前的±0.3mm上升至±0.1mm甚至更高。但在正向挤压过程中，因为铝棒与盛锭筒的摩擦、铝棒与模具的摩擦、铝棒内部的变形抗力综合影响，导致模具容易出现弹性变形。而当铝棒弹性变形时，就会造成局部金属流速发生变化，进而造成挤压出型材的尺寸容易发生变化。
但是针对铝棒与盛锭筒的摩擦、铝棒与模具的摩擦较难进行改进，主要方向只能放在减少铝棒本身的变形抗力上。而6063铝合金之所以变形抗力远大于纯铝，主要是因为其内部固溶了Mg、Si等元素，固溶态的这些元素明显加大了变形抗力，造成了挤压困难度增加，对模具的压力增大，尺寸不稳定性增强。所以降低变形抗力的目的主要是减少固溶元素的含量，使其成为析出态从而减小影响。但在铝挤压加温过程中，因为本身铝棒需要保持较高温度，即使本身有析出态的Mg2Si也会再次固溶回基体内，所以必须保证Mg2Si析出相的尺寸足够大，不会快速固溶回基体内，同时又要控制其不太大，避免完全无法固溶导致的硬度型材下降情况。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种使铝合金铸锭析出Mg2Si相尺寸保持在1-5μm、减小挤压过程中的变形抗力作用、提升型材尺寸稳定性的铝合金铸锭热处理及挤压工艺。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
一种低挤压变形抗力的6系铝合金热处理及挤压工艺，其特征在于，包括以下步骤：1)按照6系铝合金的配方配置铝合金原料，将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中熔解为铝液，再将铝液铸造为铝合金铸锭；2)将铸造后的铝合金铸锭置于均质炉内，先使用540～560℃均质化处理4～6h，均质完成后将铸锭转移至冷却室，冷却速度控制在3～6℃/min，在冷却同时实时监测外侧铝棒温度，待外侧铝棒温度任意点下降至360℃时，将铝棒重新转移至均质炉，转移时间不超过10分钟；转移到位后使用340～360℃保温1.5～2h；3)对均质后的铝合金铸锭表面进行表面刷棒或剥皮处理；4)将刷棒或剥皮好的铝合金铸锭先在350～380℃下加热一段时间，加热完成后剪切短棒，同时短棒放入工频炉内进行二次加热，二次加热温度450～480℃；5)工频炉加热完成后，短棒快速转移至挤压机的挤压筒中进行挤压，挤压盛锭筒温度控制在400～440℃，挤压出料口温度保持在500℃以上。
更为优选的是，在步骤5)之后还设有人工时效步骤。
更为优选的是，人工时效温度为180～200℃，时效保温时间为4～6H。
更为优选的是，在步骤1)中，铝液在铸造成铝合金铸锭之前需要使用搅拌设备搅拌均匀、使用精炼剂进行精炼除气，精炼除气后静置一段时间沉淀杂质，然后通过过滤板过滤铝液中剩余杂质。
更为优选的是，精炼除气后静置时长为30～60分钟，所述过滤板为40～60目陶瓷过滤板。
更为优选的是，所述6系铝合金为6063铝合金，按照如下重量份数比配制：Si：0.40～0.50％，Fe：≤0.14％，Cu：≤0.05％，Mn：≤0.05％，Mg：0.45～0.55％，Zn：≤0.05％，Ti：≤0.02％，单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.15％，余量为Al。
更为优选的是，在步骤2)中，冷却方式为使用风机进行冷却。
更为优选的是，在步骤4)中，加热方式为使用燃气炉进行加热。
本发明的有益效果是：
在热处理过程中，铝合金铸锭在均匀化后，按3～6℃/min的冷却速度，冷却到最小稳定性的温度，进行等温保持，这样可使固溶体急剧分解，第二相粒子先析出来，固溶达到最大的贫化，以此来使第二相粒子的长大至1-5μm，进而有效减小铝棒在挤压时的变形抗力。在后续的型材挤压成型过程中，采用二次加热，并将挤压盛锭筒温度控制在二次加热温度附近，可确保在出料过程原来析出的Mg2Si固溶回基体内，保证型材硬度能够达标，提升型材尺寸稳定性。
附图说明
图1所示为现有的6063铝合金Mg2Si相尺寸图。
图2所示为经本发明处理得到的6063铝合金Mg2Si相尺寸图。
具体实施方式
下面结合说明书的附图，对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
一种低挤压变形抗力的6系铝合金热处理及挤压工艺，包括以下步骤：
1)按照6系铝合金的配方配置铝合金原料，将将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中熔解为铝液，并在使用电磁搅拌设备搅拌均匀、使用精炼剂进行精炼除气后静置30～60分钟沉淀杂质，然后通过40～60目陶瓷过滤板过滤铝液中剩余杂质，再将铝液铸造为铝合金铸锭。
2)将铸造后的铝合金铸锭置于均质炉内，先使用540～560℃均质化处理4～6h，均质完成后将铸锭转移至冷却室，使用风机冷却同时实时监测外侧铝棒温度，冷却速度控制在3～6℃/min，待外侧铝棒温度任意点下降至360℃时，将铝棒重新转移至均质炉，转移时间不超过10分钟。转移到位后使用340～360℃保温1.5～2h，二次保温的目的是利用降温过程中Mg2Si快速析出的鼻温区，使固溶的Mg2Si快速析出并粗化长大至需要的尺寸，从而减小了挤压过程的变形抗力。
3)对均质后的铝合金铸锭表面进行表面刷棒或剥皮处理，目的是为了避免表面偏析层杂质在挤压过程中卷入造成型材表面出现深度线纹或者光泽度降低的缺陷。
4)将刷棒或剥皮好的铝合金铸锭先使用燃气炉进行加热，加热温度350～380℃，目的是避免高温情况下Mg2Si析出相重新固溶回基体内部。加热完成后剪切短棒，同时短棒放入工频炉内进行二次加热，二次加热温度450～480℃，目的是通过工频炉的快速加热确保Mg2Si析出相没有足够的时间重新固溶，仍然保持析出态以减小变形抗力。
5)工频炉加热完成后短棒快速转移至挤压机的挤压筒中进行挤压，挤压盛锭筒温度控制在400～440℃，目的是避免铝棒在挤压筒内温度下降太多导致变形抗力增加；挤压出料口温度保持在500℃以上，目的是确保在出料过程原来析出的Mg2Si固溶回基体内，保证型材硬度能够达标。
6)将挤压型材进行人工时效，时效温度为180～200℃，时效保温时间为4～6H。
本实施例中，所述6系铝合金为6063铝合金，按照如下重量份数比配制：Si：0.40～0.50％，Fe：≤0.14％，Cu：≤0.05％，Mn：≤0.05％，Mg：0.45～0.55％，Zn：≤0.05％，Ti：≤0.02％，单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.15％，余量为Al。在其他实施方式中，采用其他6系铝合金同样能达到上述技术效果；不限于本实施例。
为更好地体现本发明的技术效果，下面对经传统的铸锭热处理工艺制得的铸锭和经本发明提供的铸锭热处理工艺所制得的铸锭进行性能对比，对比结果如表1及图1、图2所示。
表1、低挤压变形抗力的6063合金性能指标
铸锭热处理工艺 Mg<sub>2</sub>Si长度尺寸/μm 挤压过程平均主缸压/Mpa
550℃*5h 0.2-0.7 15-17
550℃*5h+340℃*1.5h 1.0-1.7 14.3-16.5
550℃*5h+360℃*2h 1.3-2.1 14.1-16.3
从表1及图1、图2可以看出：利用本发明制得的铝合金铸锭，其析出Mg2Si相尺寸保持在1-5μm，显著大于传统工艺而又不会太大；并且，在后续的挤压成型过程中，所需平均主缸压得到明显减少，提升型材尺寸稳定性。
通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。具体实施方式中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。

Claims (8)

1.一种低挤压变形抗力的6系铝合金热处理及挤压工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)按照6系铝合金的配方配置铝合金原料，将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中熔解为铝液，再将铝液铸造为铝合金铸锭；
2)将铸造后的铝合金铸锭置于均质炉内，先使用540～560℃均质化处理4～6h，均质完成后将铸锭转移至冷却室，冷却速度控制在3～6℃/min，在冷却同时实时监测外侧铝棒温度，待外侧铝棒温度任意点下降至360℃时，将铝棒重新转移至均质炉，转移时间不超过10分钟；转移到位后使用340～360℃保温1.5～2h；
3)对均质后的铝合金铸锭表面进行表面刷棒或剥皮处理；
4)将刷棒或剥皮好的铝合金铸锭先在350～380℃下加热一段时间，加热完成后剪切短棒，同时短棒放入工频炉内进行二次加热，二次加热温度450～480℃；
5)工频炉加热完成后，短棒快速转移至挤压机的挤压筒中进行挤压，挤压盛锭筒温度控制在400～440℃，挤压出料口温度保持在500℃以上。
2.根据权利要求1所述的一种低挤压变形抗力的6系铝合金热处理及挤压工艺，其特征在于，在步骤5)之后还设有人工时效步骤。
3.根据权利要求2所述的一种低挤压变形抗力的6系铝合金热处理及挤压工艺，其特征在于，人工时效温度为180～200℃，时效保温时间为4～6H。
4.根据权利要求1所述的一种低挤压变形抗力的6系铝合金热处理及挤压工艺，其特征在于，在步骤1)中，铝液在铸造成铝合金铸锭之前需要使用搅拌设备搅拌均匀、使用精炼剂进行精炼除气，精炼除气后静置一段时间沉淀杂质，然后通过过滤板过滤铝液中剩余杂质。
5.根据权利要求4所述的一种低挤压变形抗力的6系铝合金热处理及挤压工艺，其特征在于，精炼除气后静置时长为30～60分钟，所述过滤板为40～60目陶瓷过滤板。
6.根据权利要求1所述的一种低挤压变形抗力的6系铝合金热处理及挤压工艺，其特征在于，所述6系铝合金为6063铝合金，按照如下重量份数比配制：Si：0.40～0.50％，Fe：≤0.14％，Cu：≤0.05％，Mn：≤0.05％，Mg：0.45～0.55％，Zn：≤0.05％，Ti：≤0.02％，单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.15％，余量为Al。
7.根据权利要求1所述的一种低挤压变形抗力的6系铝合金热处理及挤压工艺，其特征在于，在步骤2)中，冷却方式为使用风机进行冷却。
8.根据权利要求1所述的一种低挤压变形抗力的6系铝合金热处理及挤压工艺，其特征在于，在步骤4)中，加热方式为使用燃气炉进行加热。
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