CN111690855A - 一种用于轴承座铝合金挤压材及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属材料领域，尤其涉及一种轴承座铝合金挤压材料的配方和加工工艺。本发明铝合金各元素的组成按重量百分比例分别为：硅0.58~0.66%，镁0.91~0.99%，铁≤0.35%，锰≤0.15%，铜0.15~0.20%，锌≤0.05%，铬0.04~0.10%，钛≤0.15%，余量为铝，各组分的重量百分比总和为100%。其制备方法为：熔化、搅拌、调整组分、扒渣、静置、热顶铸造、均匀化热处理、锯切锭坯、挤压成型、时效处理等加工工艺步骤。本发明所制造的铝合金强度高、韧性好、尺寸稳定，平面度好，合格率高，可用于大规模生产等优点。

Description

一种用于轴承座铝合金挤压材及其制造方法

技术领域

本发明专利属于金属材料技术领域，特别是轴承座用铝合金挤压材及其制造方法。

背景技术

轴承座是一种常用的动力传动配件，用于轴承的安装定位，适用于各类机械设备上，伴随着国家节能减排的要求，轻量化应用材料得到了人们越来越广的认可，而传统的铸铁或不锈钢轴承座，存在重量重的问题，不符合现行发展趋势，密度小的铝合金型材随着新材料技术的不断成熟，不仅力学强度高而且韧性好。基于此种情况，本发明旨在实现“以铝代钢”，解决传统轴承座的笨重情况，促进铝合金型材在工业领域的快速发展及应用。

发明内容

本发明是在传统6061铝合金的基础上，根据材料的实施使用需要，设计一种更为合理的铝合金配方，用以克服现有轴承座铝合金挤压材力学性能低、型位尺寸不稳定、生产工艺繁琐等缺点。

本发明采用的技术方案是一种用于轴承座铝合金挤压材，其由以下元素组分按重量百分比制备而成，硅0.58~0.66%，镁0.91~0.99%，铁≤0.35%，锰≤0.15%，铜0.15~0.20%，锌≤0.05%，铬0.04~0.10%，钛≤0.15%，余量为铝，各组分的重量百分比总和为100%。

其应用于轻量化轴承座。

一种用于轴承座铝合金挤压材的制造方法，其制备包括如下步骤：

（1）选取原料，原料中以下元素组分按重量百分比配置：硅0.58~0.66%，镁0.91~0.99%，铁≤0.35%，锰≤0.15%，铜0.15~0.20%，锌≤0.05%，铬0.04~0.10%，钛≤0.15%，余量为铝，各组分的重量百分比总和为100%；

（2）熔铸及均匀化退火处理：铝锭和中间硅锭装炉、熔化、电磁搅拌、协助机械搅拌、扒渣、再加入镁锭以及其他组分混合均匀，各组分按上述含量配置，精炼完成温度控制在720~735℃之间，静置10分钟，经过在线过滤后，进行立式连续热顶铸造，在580±5℃之间进行均匀化保温6.5小时，在经过风冷和水冷3小时后移置大气中继续冷却至室温；

（3）挤压及时效工艺：铸锭在棒炉加热温度为440℃，后在梯度加热炉进行加热，温度梯度为470-460-450-440℃，按照3.0-3.5mm/s的挤压速度挤压成型材，型材出口温度保持在520℃-540℃，再以250℃/min淬火速度进行固熔强化后进行空冷至室温，时效温度为175-180℃，保温8-10h。

本发明制造产生的有益效果为: 该配方各元素比例配合使得材料具有更高的抗拉强度（R_m≥290MPa）、非比例延伸强度（R_p0.2≥250MPa）、断后延伸率（A₅₀≥8.5%），经过本发明所采用的加工工艺方法生产的铝合金型材尺寸稳定、平面度好，产品合格率高，方便后期加工与使用。

具体实施方式

实施例1：首先是铝锭和中间硅装炉，进行熔炼操作，待原料熔化，电磁搅拌、协助机械搅拌均匀，扒渣后加入镁锭以及其他元素组分，混合均匀，需要进行精炼，一次精炼需要使用0.15%倍的精炼剂，再次将炉内、角落浮渣扒除干净，此后进行10min的静置，待铝液温度保持在718℃进行放水铸造，并配合铝钛硼丝加入，加入丝速3882mm/min，在铸造流槽中取样进行化学分析：硅0.660%，镁0.985%，铁0.156%，锰0.018%，铜0.195%，锌0.003%，铬0.065%，钛0.037%，余量为铝，经过在线过滤后，进行立式连续热顶铸造，铸造速度控制在73mm/min左右，铸锭直径为320mm，然后进行铸锭成品切除头、尾各30cm，再在580℃均匀化保温6.5h,先用风冷和缓慢使用水雾冷至常温后移置大气中继续冷却至室温，时间控制在3h左右，过快过慢都有一定程度影响，太快容易弯棒、太慢固熔强化项析出多且质点大。然后将均质铸锭在铝棒加热炉加热至440℃，按照要求的长度锯切成挤压锭坯，送入感应加热梯度炉，温度梯度为470-460-450-440℃，温度达到后以3.0mm/s挤压速度挤压成型材，型材模具出口温度在530℃，再以250℃/min淬火速度进行固熔处理，挤压出的第一棒不喷水，直到牵引机夹住料再开启淬火系统喷水、挤压的最后一棒延迟1分钟再关闭淬火系统，而后空冷至室温。拉伸矫直、切成品、装框，随后进行时效热处理，时效温度180℃，保温8小时。最后检测各项性能为：R_m=295MPa ；R_p0.2=272MPa；A₅₀ =9.0%，底座平面度在0.5。

实施例2：首先是铝锭和中间硅装炉，进行熔炼操作，待原料熔化，电磁搅拌、协助机械搅拌均匀，扒渣后加入镁锭以及其他元素组分，混合均匀，需要进行精炼，一次精炼需要使用0.15%倍的精炼剂，再次将炉内、角落浮渣扒除干净，此后进行10min的静置，待铝液温度保持在720℃进行放水铸造，并配合铝钛硼丝加入，加入丝速3882mm/min，在铸造流槽中取样进行化学分析：硅0.610%，镁0.967%，铁0.156%，锰0.006%，铜0.154%，锌0.002%，铬0.053%，钛0.021%，余量为铝，经过在线过滤后，进行立式连续热顶铸造，铸造速度控制在73mm/min左右，铸锭直径为320mm，然后进行铸锭成品切除头、尾各30cm，再在585℃均匀化保温6.5h,先用风冷和缓慢使用水雾冷至常温后移置大气中继续冷却至室温，时间控制在3h左右，过快过慢都有一定程度影响，太快容易弯棒、太慢固熔强化项析出多且质点大。然后将均质铸锭在铝棒加热炉加热至440℃，按照要求的长度锯切成挤压锭坯，送入感应加热梯度炉，温度梯度为470-460-450-440℃，温度达到后以3.0mm/s挤压速度挤压成型材，型材模具出口温度在535℃，再以250℃/min淬火速度进行固熔处理，挤压出的第一棒不喷水，直到牵引机夹住料再开启淬火系统喷水、挤压的最后一棒延迟1分钟再关闭淬火系统，而后空冷至室温。拉伸矫直、切成品、装框，随后进行时效热处理，时效温度180℃，保温8小时。最后检测各项性能为：R_m=310MPa ；R_p0.2=286MPa；A₅₀ =8.5%，底座平面度在0.5。

实施例3：首先是铝锭和中间硅装炉，进行熔炼操作，待原料熔化，电磁搅拌、协助机械搅拌均匀，扒渣后加入镁锭以及其他元素组分，混合均匀，需要进行精炼，一次精炼需要使用0.15%倍的精炼剂，再次将炉内、角落浮渣扒除干净，此后进行10min的静置，铝液温度保持在717℃进行放水铸造，并配合铝钛硼丝加入，加入丝速3882mm/min，在铸造流槽中取样进行化学分析：硅0.641%，镁0.944%，铁0.159%，锰0.024%，铜0.161%，锌0.005%，铬0.044%，钛0.037%，余量为铝，经过在线过滤后，进行立式连续热顶铸造，铸造速度控制在78mm/min左右，铸锭直径为292mm，然后进行铸锭成品切除头、尾各30cm，再在575℃均匀化保温6.5h,先用风冷和缓慢使用水雾冷至常温后移置大气中继续冷却至室温，时间控制在3h左右，过快过慢都有一定程度影响，太快容易弯棒、太慢固熔强化项析出多且质点大。然后将均质铸锭在铝棒加热炉加热至440℃，按照要求的长度锯切成挤压锭坯，送入感应加热梯度炉，温度梯度为470-460-450-440℃，温度达到后以3.0mm/s挤压速度挤压成型材，型材模具出口温度在540℃，再以250℃/min淬火速度进行固熔处理，挤压出的第一棒不喷水，直到牵引机夹住料再开启淬火系统喷水、挤压的最后一棒延迟1分钟再关闭淬火系统，而后空冷至室温。拉伸矫直、切成品、装框，随后进行时效热处理，时效温度178℃，保温9小时。最后检测各项性能为：R_m=305MPa ；R_p0.2=282MPa；A₅₀ =8.5%，底座平面度在0.4。

实施例4：首先是铝锭和中间硅装炉，进行熔炼操作，待原料熔化，电磁搅拌、协助机械搅拌均匀，扒渣后加入镁锭以及其他元素组分，混合均匀，需要进行精炼，一次精炼需要使用0.15%倍的精炼剂，再次将炉内、角落浮渣扒除干净，此后进行10min的静置，铝液温度保持在719℃进行放水铸造，并配合铝钛硼丝加入，加入丝速3882mm/min，在铸造流槽中取样进行化学分析：硅0.655%，镁0.946%，铁0.158%，锰0.052%，铜0.162%，锌0.006%，铬0.053%，钛0.027%，余量为铝，经过在线过滤后，进行立式连续热顶铸造，铸造速度控制在78mm/min左右，铸锭直径为292mm，然后进行铸锭成品切除头、尾各30cm，再在580℃均匀化保温6.5h,先用风冷和缓慢使用水雾冷至常温后移置大气中继续冷却至室温，时间控制在3h左右，过快过慢都有一定程度影响，太快容易弯棒、太慢固熔强化项析出多且质点大。然后将均质铸锭在铝棒加热炉加热至440℃，按照要求的长度锯切成挤压锭坯，送入感应加热梯度炉，温度梯度为470-460-450-440℃，温度达到后以3.5mm/s挤压速度挤压成型材，型材模具出口温度在535℃，再以250℃/min淬火速度进行固熔处理，挤压出的第一棒不喷水，直到牵引机夹住料再开启淬火系统喷水、挤压的最后一棒延迟1分钟再关闭淬火系统，而后空冷至室温。拉伸矫直、切成品、装框，随后进行时效热处理，时效温度178℃，保温9小时。最后检测各项性能为：R_m=297MPa ；R_p0.2=275MPa；A₅₀ =9.0%，底座平面度在0.5。

Claims (3)

1.一种用于轴承座铝合金挤压材，其特征在于：其由以下元素组分按重量百分比制备而成，硅0.58~0.66%，镁0.91~0.99%，铁≤0.35%，锰≤0.15%，铜0.15~0.20%，锌≤0.05%，铬0.04~0.10%，钛≤0.15%，余量为铝，各组分的重量百分比总和为100%。

2.如权利要求1所述的用于轴承座铝合金挤压材，其特征在于，其应用于轴承配套用轴承座。

3.一种轴承座铝合金挤压材的制造方法，其特征在于，其制备包括如下步骤：

（1）选取原料，原料中以下元素组分按重量百分比配置：硅0.58~0.66%，镁0.91~0.99%，铁≤0.35%，锰≤0.15%，铜0.15~0.20%，锌≤0.05%，铬0.04~0.10%，钛≤0.15%，余量为铝，各组分的重量百分比总和为100%；

（2）熔铸及均匀化退火处理：铝锭和中间硅锭装炉、熔化、电磁搅拌、协助机械搅拌、扒渣、再加入镁锭以及其他组分混合均匀，各组分按上述含量配置，精炼完成温度控制在720~735℃之间，静置10分钟，经过在线过滤后，进行立式连续热顶铸造，在580±5℃之间进行保温6.5小时，在经过风冷和水冷3小时后移置大气中继续冷却至室温；

（3）挤压及时效工艺：铸锭在棒炉加热温度为440℃，后在梯度加热炉进行加热，温度梯度为470-460-450-440℃，按照3.0-3.5mm/s的挤压速度挤压成型材，型材出口温度保持在520℃-540℃，再以250℃/min淬火速度进行固熔强化后进行空冷至室温，时效温度为175-180℃，保温8-10h。