CN112210682A - 一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法及模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法及模具，所述制造方法包括下列步骤：1）制作工业用宽厚比超高铝合金型材用的模具；2）选择纯度大于99.9%的纯铝锭作为原铝锭；3）熔铸；4）将圆的所述铝棒在4000T的正向挤压机上进行挤压，得到铝合金型材。本发明的一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法，通过模具设计优化，确保宽厚比超高型材成型尺寸和精度，并有利于快速批量化生产，在6063的基础上通过使用合金成分优化，提高其力学性能，使用特定的熔铸、挤压和时效加工工艺，使其抗拉强度≥220MPa。

Description

一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法及模具

技术领域

本发明涉及合金型材技术领域，尤其涉及宽厚比超高工业用合金型材技术领域，具体涉及一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法及模具。

背景技术

一般，热挤压铝型材就挤压的方式来分，可分为圆挤压筒挤压和扁挤压筒挤压。一般的工业型材所使用的挤压筒大都为圆挤压筒的方式挤压。圆挤压筒挤压有它的常规特点和要求，厚度的选择与合金有关，还与外接圆直径、断面形状有关。型材的外接圆尺寸或宽度尺寸越大，设计的厚度也应越大，一般情况下，型材的宽厚比(B/t)以小于30为宜；当B/t＞45时就难于挤压了，当B/t＞90时，属特别难挤压成形的型材。所以铝加工行业里面往往采用轧制板材来代替这一部分型材。但轧制板加工费用高，工序复杂，同时轧制板的用途单一，无法实现多样性和可变性。对于有异形状结构的宽厚比超高型材，如装配用螺丝孔、卡槽或者不等壁厚的型材等，轧制板又无法实现。为此，这类宽厚比超高的铝合金挤压型材，受挤压设备的吨位的限制，对于通过挤压这种加工方式去一次成形，提出了重要挑战。需要通过特殊的模具设计技术进行合理设计，甚至需要辅助模拟，在合适吨位的机台上，进行模具扩展设计，逐步向模具内部扩大倒流孔，实现这类型材的挤压生产。

宽厚比大的薄壁型材的应用领域很多，如音响板、电脑键盘面板、装饰用壁板、遮阳板等。随着我国工业进程的不断加速，铝合金型材的应用领域越来越广泛，为了实现产品的轻量化，减少产品的中加工环节，如焊接等，工业领域对于大断面且宽厚比超高的型材需求越来越旺盛。

发明内容

基于上述情况，本发明的目的在于提供一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法及模具。本发明的一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法，通过模具设计优化，确保宽厚比超高型材成型尺寸和精度，并有利于快速批量化生产，在6063的基础上通过使用合金成分优化，提高其力学性能，使用特定的熔铸、挤压和时效加工工艺，使其抗拉强度≥220MPa。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法，包括下列步骤：

1)制作工业用宽厚比超高铝合金型材用的模具；

2)选择纯度大于99.9％的纯铝锭作为原铝锭；

3)熔铸：

31)将所述原铝锭清洗干净，并把所述原铝锭叉到炉门前烘烤干燥；

保证原铝锭表面的干净，无水分、油污、灰尘等，生产前把铝锭叉到炉门前烘烤一段时间，不得有带水分的铝锭进入熔炼炉。

32)将经步骤31)处理后的所述原铝锭送入熔炼炉，采用清洁能源天然气作为熔炼燃料进行熔炼，精炼所需的氮气纯度要求达到99.99％以上；熔炼过程中，控制熔炼温度720℃-750℃，待金属熔化彻底，精炼4次，每次精炼至少25分钟以上，精炼剂使用量按照2.5Kg/吨，扒渣；熔炼过程中炉膛温度控制在1100℃以下；

33)铝液温度为740℃-750℃的条件下，边搅拌边加入Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn和Ti，并控制形成的铝合金熔液满足要求；

34)静置30min后，开始放水，在700℃-720℃温度下使用同水平半连续热顶铸造，铸成挤压需要的铝棒(Ф330mm)；

35)将步骤34)所述铝棒进行均质处理；

熔炼、熔铸、均质工艺是本发明的型材区别于其它普通铝型材的关键。熔铸工艺主要从减少铸锭内氢含量、减少夹杂、及细化晶粒等方面着手，改善了各环节的温度参数。熔炼温度控制在720～750℃，温度过低合金成分未充分溶解，铝液化学成分不均匀，温度过高则造成含气量增加。熔炼过程中炉膛温度控制在1100℃以下，避免炉膛温度过高造成铝液表面加剧，熔体夹渣、含气量增加。加铁、铬、锰、铜剂，温度必须控制在720～760℃，优选为为740℃-750℃。

4)将圆的所述铝棒在4000T的正向挤压机上进行挤压，所述挤压成型步骤中挤压速度4-6m/min，挤压成型时圆铸棒温度480℃-510℃，模具温度420℃-450℃，挤压筒温度410±10℃，压余厚度≥45mm，每隔20条短棒清理一次挤压筒内部，出料口温度510℃以上，采用风冷工艺进行在线淬火，冷却速度≥85℃/min，矫直的拉伸量控制在0.4％-0.6％，得到铝合金型材。

由于本发明的产品宽度较大，模具是否对准中心位、模具加热两边是否均匀、铸棒加热温度的均匀性对该挤压产品的成型、表面质量都有很大的保证作用，本发明通过不断的试验发现，可从几个方面来控制和改善：

①铸锭加热温度：480～510℃。

②增大挤压压余。根据正向挤压时金属的流动性原理，在挤压的终了阶段，纵向上的金属供应体积大大减少，锭坯后端的金属迅速改变其应力状态，克服挤压垫片的摩擦作用，产生径向流动，流入制品。压余由普通型材的50mm增加到70mm，完全避免了死去表皮金属流模孔。

③采用微风冷却的淬火方式，即保证了型材的力学性能，又保证了型材表面的清洁度和尺寸精度。

优选的，还包括如下步骤：

5)将步骤4)所得的铝合金型材，放置到铝合金时效炉内，进行人工时效，采用过时效工艺进行人工时效，时效工艺为温度190±5℃保温3h。

优选的，步骤1)中，所述模具包括上模以及与上模配合用于铝合金型材挤压成型的下模，所述上模的中部设有一个吊桥，所述上模的内部与吊桥之间形成有两个分流孔，所述分流孔的布置与型材形状相适配，所述分流孔的顶端设有直铣入料口，所述上模的内部对应分流孔的两侧内壁设有宽展斜面，所述下模内设有焊合室，所述焊合室内设有成型模孔，所述成型模孔的前端设有金属导流槽，所述成型模孔上设有引流导套，金属在经过宽展斜面进行第一次宽展预变形后，再进入成型模孔进行第二次分流。

本发明所述模具，采用导流板宽展优化模具结构设计，能够扩展金属在模具中的流动范围，并对金属的流速和流量进行有效控制，供料结构更为均匀合理，能够显著改善型材出料的成型度，同时大大提高模具的强度和稳定性，尺寸精度和平面精度较高，利于实现批量化生产，在实际生产过程中，宽展模能够使挤压机的工作潜能发挥到最大程度，使“小机出大料”的生产难题在很大程度上得到有效解决。

本发明所述模具解决了现有的宽厚比超高型材的模具的供料结构合理性较差，成型度低，存在强度以及稳定性不足的缺陷，难以满足高尺寸精度要求，且不能实现批量化生产的问题。

优选的，所述直铣入料口的高度为5mm；

优选的，所述上模的沉桥深度为50mm。

优选的，所述焊合室内设有用于支撑吊桥的桥墩。

优选的，所述型材包括直边和与直边端部连接的折弯部，折弯部包括第一折弯部和第二折弯部，第一折弯部通过第二折弯部与直边连接，第一折弯部的折弯角度为33°，第二折弯部的折弯角度为21.5°。

优选的，步骤33)中，所述控制形成的铝合金熔液满足要求为：所述铝合金熔液的化学成分按重量百分比计为：Si：0.45-0.50wt％，Fe：0.02-0.20wt％，Cu：0.01-0.10wt％，Mn：0.02-0.10wt％，Mg：0.53-0.56wt％，Cr：0.01-0.10wt％，Zn：0.02-0.10wt％，Ti：0.03-0.10wt％，余量为Al及不可避免的杂质。

在实际生产中，需要根据不同的用途来合理配置各种元素的范围。合金中Si、Mg、Fe的合理配置对型材表面质量和力学性能有很大的关系。Mg、Si的总量和比例至关重要，发明人经过大量实验发现，要得到理想的力学性能和表面质量，按不同的用途，Mg、Si元素的总量可控制在0.85～1.0％比较合适。

确定Mg、Si的总量后，发明人从Mg/Si的比值和过剩硅及Fe元素含量来分析确定Mg、Si、Fe的合理分配。通常Mg、Si在6063成分中主要形成Mg2Si强化相，其比例A＝Mg的原子×2/Si的原子量＝24.81×2/28.09＝1.73，当A＞1.73时，即Mg元素过剩，Mg元素过剩将增大有效结晶温度区间，增加铸锭的裂纹倾向。因此一般控制Si元素过剩。过剩Si含量的数量需结合合金中Fe元素的含量综合考虑。可按照过剩Si％＝合金中Si的含量－Mg2Si中Si的含量－合金中(Fe+Mn)元素总含量的四分之一来计算。一般使用的99.7的纯铝锭中Fe的含量0.20％左右，为使过剩硅与Fe形成α－Fe3Si2Al12相及β－Fe2Si2Al9相(其显微硬度相对较低)，而不形成FeAl3和显微硬度更高的块状Si，所以一般控制过剩Si的含量在0.06～0.10％(这里提到的Mg/Si比控制仅对6063合金而言，对其它合金另当别论)。这样在挤压过程中合金跟工作带的摩擦减少，表面条纹也就相对减少。

优选的，步骤33)中，所述搅拌使用电磁搅拌设备仪器对熔体进行顺/逆时针搅拌。

能有效控制成分均匀，主要Mg和Si元素的绝对偏差不超过±0.02％。

优选的，步骤35)中，均质处理工艺，温度为560±10℃，保温时间7h。

如将均质温度设定过高，实际生产中有出现熔棒的风险，对设备、人身安全的危害极大；如均质温度过低，则无法将合金中低熔点共晶相回熔基体，影响合金性能。综合考虑均质设备性能(温控精度可控制在±5℃)，最终确定均质处理工艺，温度为560±10℃，保温时间7h。

采用均质工艺是为了将铸棒中的析出相在固溶到铝合金基体中，如Mg2Si相和部分AlFeSi相，减少内应力，减少铸棒的成分偏析等，可以提高挤压型材的力学性能。

挤压采用480-510铸棒温度，一方面是为了挤压成型，温度较高，铝合金塑性变形较好，可以更充分变形，使难溶相粒子更加破碎，减少有害的粗大第二相粒子对型材力学性能和表面的影响；另一方面，铝棒温度控制在这个范围，不至于使挤压出来的型材温度过高，可以降低合金的再结晶温度，减少型材晶粒的再结晶长大，保持合金内较多的细小等轴晶粒，提高合金的强度和生产率。

提高Si元素含量，主要是让硅过剩的更多，除了与Fe结合外，更多的Si和Mg元素结合，峰值时效(温度190℃下保温3小时)过程中，析出更多均匀弥散分布的Mg2Si相粒子，提高合金的力学性能。之所以弥散均匀分布的Mg2Si第二相粒子能够提高合金强度，主要是因为，合金强度与第二相粒子的大小和析出密度有关系，析出较多而大小均匀的第二相粒子，可以在铝合金基体中形成较多的钉扎效应，产生更多的位错，提高合金的强度。

本发明还提供一种工业用宽厚比超高铝合金型材用的模具，所述模具为如前所述的一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法中所用的模具；

所述模具包括上模以及与上模配合用于铝合金型材挤压成型的下模，所述上模的中部设有一个吊桥，所述上模的内部与吊桥之间形成有两个分流孔，所述分流孔的布置与型材形状相适配，所述分流孔的顶端设有直铣入料口，所述上模的内部对应分流孔的两侧内壁设有宽展斜面，所述下模内设有焊合室，所述焊合室内设有成型模孔，所述成型模孔的前端设有金属导流槽，所述成型模孔上设有引流导套，金属在经过宽展斜面进行第一次宽展预变形后，再进入成型模孔进行第二次分流；

所述直铣入料口的高度为5mm；

所述上模的沉桥深度为50mm；

所述焊合室内设有用于支撑吊桥的桥墩；

所述型材包括直边和与直边端部连接的折弯部，折弯部包括第一折弯部和第二折弯部，第一折弯部通过第二折弯部与直边连接，第一折弯部的折弯角度为33°，第二折弯部的折弯角度为21.5°。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明的工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法，通过模具设计优化，确保宽厚比超高型材成型尺寸和精度，并有利于快速批量化生产，在6063的基础上通过使用合金成分优化，提高其力学性能，使用特定的熔铸、挤压和时效加工工艺，使其抗拉强度≥220MPa。

1)本发明的一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法制得的工业用宽厚比超高铝合金型材，宽厚比B/t超90的型材属于超难挤压型材，通过模具设计优化，顺利量产，攻克了这一领域的技术难题。

2)本发明采用了一些列工艺优化，如合金成分优化和加工工艺的优化，使型材的表面光洁度、尺寸精度和力学性能都达到较佳状态，铝合金型材的抗拉强度≥220Mpa(超过GB/T 6892-2015中规定的型材力学性能要求)。

3)本发明通过从模具到表面处理的各个环节的把控，基本上很好地掌握了该类宽厚比超高的薄壁型材产品的特性，实现了宽厚比超过90薄壁型材的挤压生产，为整个行业在开发该类型薄壁型材的研究提供了一个很好的参考。

本发明所述模具，采用导流板宽展优化模具结构设计，能够扩展金属在模具中的流动范围，并对金属的流速和流量进行有效控制，供料结构更为均匀合理，能够显著改善型材出料的成型度，同时大大提高模具的强度和稳定性，尺寸精度和平面精度较高，利于实现批量化生产，在实际生产过程中，宽展模能够使挤压机的工作潜能发挥到最大程度，使“小机出大料”的生产难题在很大程度上得到有效解决。

附图说明

图1为本发明实施例针对合金状态为EPLM52的工业用宽厚比超高铝合金型材的结构示意图。

图2为本发明实施例的剖视图。

图3为本发明实施例中下模的简易示意图。

图4为本发明实施例中型材的结构示意图。

图中：1、上模；101、吊桥；102、分流孔；103、直铣入料口；104、宽展斜面；2、下模；201、焊合室；202、成型模孔；203、引流导套；3、型材。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。

下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。

本发明所述模具的工作原理及使用流程：对于宽厚比较大的扁宽型材3，模具采用导流板宽展结构，能有效扩展金属在模具中的流动范围，金属经过直铣入料口103进入，在吊桥101桥位的遮挡下，金属将更多的向两端的宽展斜面104处分流，从而实现模具的流速和流量控制，金属经导流板(上模1)进行第一次宽展预变形后，再进入下模2的成型模孔202进行第二次分流，模具的供料结构更为均匀合理，这种结构能显著改善型材3出料的成型度，同时大大提高模具的强度和稳定性，在实际生产过程中，宽展模能够使挤压机的工作潜能发挥到最大程度，使“小机出大料”的生产难题在很大程度上得到有效解决。

实施例1：

一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法，包括下列步骤：

1)制作工业用宽厚比超高铝合金型材用的模具；

2)选择纯度大于99.9％的纯铝锭作为原铝锭；

3)熔铸：

31)将所述原铝锭清洗干净，并把所述原铝锭叉到炉门前烘烤干燥；

32)将经步骤31)处理后的所述原铝锭送入熔炼炉，采用清洁能源天然气作为熔炼燃料进行熔炼，精炼所需的氮气纯度要求达到99.99％以上；熔炼过程中，控制熔炼温度720℃-750℃，待金属熔化彻底，精炼4次，每次精炼至少25分钟以上，精炼剂使用量按照2.5Kg/吨，扒渣；熔炼过程中炉膛温度控制在1100℃以下；

33)铝液温度为740℃-750℃的条件下，边搅拌边加入Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn和Ti，并控制形成的铝合金熔液满足要求；

34)静置30min后，开始放水，在700℃-720℃温度下使用同水平半连续热顶铸造，铸成挤压需要的铝棒(Ф330mm)；

35)将步骤34)所述铝棒进行均质处理；

4)将圆的所述铝棒在4000T的正向挤压机上进行挤压，所述挤压成型步骤中挤压速度4-6m/min，挤压成型时圆铸棒温度480℃-510℃，模具温度420℃-450℃，挤压筒温度410±10℃，压余厚度≥45mm，每隔20条短棒清理一次挤压筒内部，出料口温度510℃以上，采用风冷工艺进行在线淬火，冷却速度≥85℃/min，矫直的拉伸量控制在0.4％-0.6％，得到铝合金型材。

优选的，还包括如下步骤：

5)将步骤4)所得的铝合金型材，放置到铝合金时效炉内，进行人工时效，采用过时效工艺进行人工时效，时效工艺为温度190±5℃保温3h。

优选的，步骤1)中，所述模具包括上模以及与上模配合用于铝合金型材挤压成型的下模，所述上模的中部设有一个吊桥，所述上模的内部与吊桥之间形成有两个分流孔，所述分流孔的布置与型材形状相适配，所述分流孔的顶端设有直铣入料口，所述上模的内部对应分流孔的两侧内壁设有宽展斜面，所述下模内设有焊合室，所述焊合室内设有成型模孔，所述成型模孔的前端设有金属导流槽，所述成型模孔上设有引流导套，金属在经过宽展斜面进行第一次宽展预变形后，再进入成型模孔进行第二次分流。

优选的，所述直铣入料口的高度为5mm；

优选的，所述上模的沉桥深度为50mm。

优选的，所述焊合室内设有用于支撑吊桥的桥墩。

优选的，所述型材包括直边和与直边端部连接的折弯部，折弯部包括第一折弯部和第二折弯部，第一折弯部通过第二折弯部与直边连接，第一折弯部的折弯角度为33°，第二折弯部的折弯角度为21.5°。

优选的，步骤33)中，所述控制形成的铝合金熔液满足要求为：所述铝合金熔液的化学成分按重量百分比计为：Si：0.45-0.50wt％，Fe：0.02-0.20wt％，Cu：0.01-0.10wt％，Mn：0.02-0.10wt％，Mg：0.53-0.56wt％，Cr：0.01-0.10wt％，Zn：0.02-0.10wt％，Ti：0.03-0.10wt％，余量为Al及不可避免的杂质。

优选的，步骤33)中，所述搅拌使用电磁搅拌设备仪器对熔体进行顺/逆时针搅拌。

优选的，步骤35)中，均质处理工艺，温度为560±10℃，保温时间7h。

实施例2：

一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法，包括下列步骤：

1)制作工业用宽厚比超高铝合金型材用的模具；

2)选择纯度大于99.9％的纯铝锭作为原铝锭；

3)熔铸：

31)将所述原铝锭清洗干净，并把所述原铝锭叉到炉门前烘烤干燥；

32)将经步骤31)处理后的所述原铝锭送入熔炼炉，采用清洁能源天然气作为熔炼燃料进行熔炼，精炼所需的氮气纯度要求达到99.99％以上；熔炼过程中，控制熔炼温度720℃，待金属熔化彻底，精炼4次，每次精炼至少25分钟以上，精炼剂使用量按照2.5Kg/吨，扒渣；熔炼过程中炉膛温度控制在1100℃以下；

33)铝液温度为740℃的条件下，边搅拌边加入Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn和Ti，并控制形成的铝合金熔液满足要求；

34)静置30min后，开始放水，在700℃温度下使用同水平半连续热顶铸造，铸成挤压需要的铝棒(Ф330mm)；

35)将步骤34)所述铝棒进行均质处理；

4)将圆的所述铝棒在4000T的正向挤压机上进行挤压，所述挤压成型步骤中挤压速度4m/min，挤压成型时圆铸棒温度480℃，模具温度420℃，挤压筒温度400℃，压余厚度70mm，每隔20条短棒清理一次挤压筒内部，出料口温度510℃以上，采用风冷工艺进行在线淬火，冷却速度85℃/min，矫直的拉伸量控制在0.4％，得到铝合金型材。

在本实施例中，还包括如下步骤：

5)将步骤4)所得的铝合金型材，放置到铝合金时效炉内，进行人工时效，采用过时效工艺进行人工时效，时效工艺为温度185℃保温3h。

在本实施例中，步骤1)中，所述模具包括上模1以及与上模1配合用于铝合金型材3挤压成型的下模2，上模1的中部设有一个吊桥101，上模1的内部与吊桥101之间形成有两个分流孔102，分流孔102的布置与型材3形状相适配，分流孔102的顶端设有直铣入料口103，上模1的内部对应分流孔102的两侧内壁设有宽展斜面104，下模2内设有焊合室201，焊合室201内设有成型模孔202，成型模孔202的前端设有金属导流槽，成型模孔202上设有引流导套203，金属在经过宽展斜面104进行第一次宽展预变形后，再进入成型模孔202进行第二次分流。

本实施方案中，本实施例以EPLM52型材3为例，EPLM52型材3产品断面大小，壁厚为4.7mm，宽443.9mm的薄板，加上两边的弯曲部分，总宽度达到450mm。这样的薄板型材3，其宽度与厚度的比值达为450/4.7＝95.7，其宽厚比B/t值远超出了90的范围，通过模具的优化设计，采用架桥方式的导流板结构，采用中间架桥的两孔结构，并向两侧分二次进行大角度宽展，能最大限度的合理分配金属流量和流速，当金属遇到导流板桥位的阻挡，金属将更多的向两端的薄壁处分流，从而实现模具的流速和流量控制。

具体的，直铣入料口103的高度为5mm。

具体的，上模1的沉桥深度为50mm。

具体的，焊合室201内设有用于支撑吊桥101的桥墩。

具体的，型材3包括直边和与直边端部连接的折弯部，折弯部包括第一折弯部和第二折弯部，第一折弯部通过第二折弯部与直边连接，第一折弯部的折弯角度为33°，第二折弯部的折弯角度为21.5°。

在本实施例中，步骤33)中，所述控制形成的铝合金熔液满足要求为：所述铝合金熔液的化学成分按重量百分比计为：Si：0.45wt％，Fe：0.02wt％，Cu：0.01wt％，Mn：0.02wt％，Mg：0.53wt％，Cr：0.01wt％，Zn：0.02wt％，Ti：0.03wt％，余量为Al及不可避免的杂质。

在本实施例中，步骤33)中，所述搅拌使用电磁搅拌设备仪器对熔体进行顺/逆时针搅拌。

在本实施例中，步骤35)中，均质处理工艺，温度为550℃，保温时间7h。

实施例3：

一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法，包括下列步骤：

1)制作工业用宽厚比超高铝合金型材用的模具；

2)选择纯度大于99.9％的纯铝锭作为原铝锭；

3)熔铸：

31)将所述原铝锭清洗干净，并把所述原铝锭叉到炉门前烘烤干燥；

32)将经步骤31)处理后的所述原铝锭送入熔炼炉，采用清洁能源天然气作为熔炼燃料进行熔炼，精炼所需的氮气纯度要求达到99.99％以上；熔炼过程中，控制熔炼温度750℃，待金属熔化彻底，精炼4次，每次精炼至少25分钟以上，精炼剂使用量按照2.5Kg/吨，扒渣；熔炼过程中炉膛温度控制在1100℃以下；

33)铝液温度为750℃的条件下，边搅拌边加入Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn和Ti，并控制形成的铝合金熔液满足要求；

34)静置30min后，开始放水，在720℃温度下使用同水平半连续热顶铸造，铸成挤压需要的铝棒(Ф330mm)；

35)将步骤34)所述铝棒进行均质处理；

4)将圆的所述铝棒在4000T的正向挤压机上进行挤压，所述挤压成型步骤中挤压速度6m/min，挤压成型时圆铸棒温度510℃，模具温度450℃，挤压筒温度420℃，压余厚度70mm，每隔20条短棒清理一次挤压筒内部，出料口温度510℃以上，采用风冷工艺进行在线淬火，冷却速度95℃/min，矫直的拉伸量控制在0.6％，得到铝合金型材。

在本实施例中，还包括如下步骤：

5)将步骤4)所得的铝合金型材，放置到铝合金时效炉内，进行人工时效，采用过时效工艺进行人工时效，时效工艺为温度195℃保温3h。

在本实施例中，步骤1)中，所述模具包括上模1以及与上模1配合用于铝合金型材3挤压成型的下模2，上模1的中部设有一个吊桥101，上模1的内部与吊桥101之间形成有两个分流孔102，分流孔102的布置与型材3形状相适配，分流孔102的顶端设有直铣入料口103，上模1的内部对应分流孔102的两侧内壁设有宽展斜面104，下模2内设有焊合室201，焊合室201内设有成型模孔202，成型模孔202的前端设有金属导流槽，成型模孔202上设有引流导套203，金属在经过宽展斜面104进行第一次宽展预变形后，再进入成型模孔202进行第二次分流。

本实施方案中，本实施例以EPLM52型材3为例，EPLM52型材3产品断面大小，壁厚为4.7mm，宽443.9mm的薄板，加上两边的弯曲部分，总宽度达到450mm。这样的薄板型材3，其宽度与厚度的比值达为450/4.7＝95.7，其宽厚比B/t值远超出了90的范围，通过模具的优化设计，采用架桥方式的导流板结构，采用中间架桥的两孔结构，并向两侧分二次进行大角度宽展，能最大限度的合理分配金属流量和流速，当金属遇到导流板桥位的阻挡，金属将更多的向两端的薄壁处分流，从而实现模具的流速和流量控制。

具体的，直铣入料口103的高度为5mm。

具体的，上模1的沉桥深度为50mm。

具体的，焊合室201内设有用于支撑吊桥101的桥墩。

具体的，型材3包括直边和与直边端部连接的折弯部，折弯部包括第一折弯部和第二折弯部，第一折弯部通过第二折弯部与直边连接，第一折弯部的折弯角度为33°，第二折弯部的折弯角度为21.5°。

在本实施例中，步骤33)中，所述控制形成的铝合金熔液满足要求为：所述铝合金熔液的化学成分按重量百分比计为：Si：0.50wt％，Fe：0.20wt％，Cu：0.10wt％，Mn：0.10wt％，Mg：0.56wt％，Cr：0.10wt％，Zn：0.10wt％，Ti：0.10wt％，余量为Al及不可避免的杂质。

在本实施例中，步骤33)中，所述搅拌使用电磁搅拌设备仪器对熔体进行顺/逆时针搅拌。

在本实施例中，步骤35)中，均质处理工艺，温度为570℃，保温时间7h。

实施例4：

一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法，包括下列步骤：

1)制作工业用宽厚比超高铝合金型材用的模具；

2)选择纯度大于99.9％的纯铝锭作为原铝锭；

3)熔铸：

31)将所述原铝锭清洗干净，并把所述原铝锭叉到炉门前烘烤干燥；

32)将经步骤31)处理后的所述原铝锭送入熔炼炉，采用清洁能源天然气作为熔炼燃料进行熔炼，精炼所需的氮气纯度要求达到99.99％以上；熔炼过程中，控制熔炼温度732℃，待金属熔化彻底，精炼4次，每次精炼至少25分钟以上，精炼剂使用量按照2.5Kg/吨，扒渣；熔炼过程中炉膛温度控制在1100℃以下；

33)铝液温度为745℃的条件下，边搅拌边加入Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn和Ti，并控制形成的铝合金熔液满足要求；

34)静置30min后，开始放水，在710℃温度下使用同水平半连续热顶铸造，铸成挤压需要的铝棒(Ф330mm)；

35)将步骤34)所述铝棒进行均质处理；

4)将圆的所述铝棒在4000T的正向挤压机上进行挤压，所述挤压成型步骤中挤压速度5m/min，挤压成型时圆铸棒温度495℃，模具温度435℃，挤压筒温度410℃，压余厚度70mm，每隔20条短棒清理一次挤压筒内部，出料口温度510℃以上，采用风冷工艺进行在线淬火，冷却速度90℃/min，矫直的拉伸量控制在0.5％，得到铝合金型材。

在本实施例中，还包括如下步骤：

5)将步骤4)所得的铝合金型材，放置到铝合金时效炉内，进行人工时效，采用过时效工艺进行人工时效，时效工艺为温度190℃保温3h。

在本实施例中，步骤1)中，所述模具包括上模1以及与上模1配合用于铝合金型材3挤压成型的下模2，上模1的中部设有一个吊桥101，上模1的内部与吊桥101之间形成有两个分流孔102，分流孔102的布置与型材3形状相适配，分流孔102的顶端设有直铣入料口103，上模1的内部对应分流孔102的两侧内壁设有宽展斜面104，下模2内设有焊合室201，焊合室201内设有成型模孔202，成型模孔202的前端设有金属导流槽，成型模孔202上设有引流导套203，金属在经过宽展斜面104进行第一次宽展预变形后，再进入成型模孔202进行第二次分流。

本实施方案中，本实施例以EPLM52型材3为例，EPLM52型材3产品断面大小，壁厚为4.7mm，宽443.9mm的薄板，加上两边的弯曲部分，总宽度达到450mm。这样的薄板型材3，其宽度与厚度的比值达为450/4.7＝95.7，其宽厚比B/t值远超出了90的范围，通过模具的优化设计，采用架桥方式的导流板结构，采用中间架桥的两孔结构，并向两侧分二次进行大角度宽展，能最大限度的合理分配金属流量和流速，当金属遇到导流板桥位的阻挡，金属将更多的向两端的薄壁处分流，从而实现模具的流速和流量控制。

具体的，直铣入料口103的高度为5mm。

具体的，上模1的沉桥深度为50mm。

具体的，焊合室201内设有用于支撑吊桥101的桥墩。

具体的，型材3包括直边和与直边端部连接的折弯部，折弯部包括第一折弯部和第二折弯部，第一折弯部通过第二折弯部与直边连接，第一折弯部的折弯角度为33°，第二折弯部的折弯角度为21.5°。

在本实施例中，步骤33)中，所述控制形成的铝合金熔液满足要求为：所述铝合金熔液的化学成分按重量百分比计为：Si：0.48wt％，Fe：0.032wt％，Cu：0.026wt％，Mn：0.05wt％，Mg：0.545wt％，Cr：0.035wt％，Zn：0.05wt％，Ti：0.04wt％，余量为Al及不可避免的杂质。

在本实施例中，步骤33)中，所述搅拌使用电磁搅拌设备仪器对熔体进行顺/逆时针搅拌。

在本实施例中，步骤35)中，均质处理工艺，温度为560℃，保温时间7h。

下面对本发明实施例2至实施例4制得的铝合金型材(6063合金型材)进行性能测试，测试结果如表1所示：

表1

序号	抗拉强度(MPa)	屈服强度(MPa)	伸长率(％)
				实施例2	227	189	8
实施例3	234	192	8
				实施例4	239	197	8

从上表可以看出，国标GB/T 6892-2015中规定的6063-T6状态，合金的抗拉强度≥215MPa，屈服强度≥170MPa，伸长率≥6％；本发明的工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法通过采用特制的模具，以及成分优化，通过熔铸、挤压和时效加工工艺的调整和优化，制得的铝合金型材(6063合金型材)的综合力学性能优异，力学性能远超过国标6063B性能。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法，其特征在于，包括下列步骤：

1）制作工业用宽厚比超高铝合金型材用的模具；

2）选择纯度大于99.9%的纯铝锭作为原铝锭；

3）熔铸：

31）将所述原铝锭清洗干净，并把所述原铝锭叉到炉门前烘烤干燥；

32）将经步骤31）处理后的所述原铝锭送入熔炼炉，采用清洁能源天然气作为熔炼燃料进行熔炼，精炼所需的氮气纯度要求达到99.99％以上；熔炼过程中，控制熔炼温度720℃-750℃，待金属熔化彻底，精炼4次，每次精炼至少25分钟以上，精炼剂使用量按照2.5Kg/吨，扒渣；熔炼过程中炉膛温度控制在1100℃以下；

33）铝液温度为740℃-750℃的条件下，边搅拌边加入Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn和Ti，并控制形成的铝合金熔液满足要求；

34）静置30min后，开始放水，在700℃-720℃温度下使用同水平半连续热顶铸造，铸成挤压需要的铝棒；

35）将步骤34）所述铝棒进行均质处理；

4）将圆的所述铝棒在4000T的正向挤压机上进行挤压，所述挤压成型步骤中挤压速度4-6m/min，挤压成型时圆铸棒温度480℃-510℃，模具温度420℃-450℃，挤压筒温度410±10℃，压余厚度≥45mm，每隔20条短棒清理一次挤压筒内部，出料口温度510℃以上，采用风冷工艺进行在线淬火，冷却速度≥85℃/min，矫直的拉伸量控制在0.4%-0.6%，得到铝合金型材。

2.根据权利要求1所述的一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法，其特征在于，还包括如下步骤：

5）将步骤4）所得的铝合金型材，放置到铝合金时效炉内，进行人工时效，采用过时效工艺进行人工时效，时效工艺为温度190±5℃保温3h。

3.根据权利要求1所述的一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法，其特征在于，步骤1）中，所述模具包括上模以及与上模配合用于铝合金型材挤压成型的下模，所述上模的中部设有一个吊桥，所述上模的内部与吊桥之间形成有两个分流孔，所述分流孔的布置与型材形状相适配，所述分流孔的顶端设有直铣入料口，所述上模的内部对应分流孔的两侧内壁设有宽展斜面，所述下模内设有焊合室，所述焊合室内设有成型模孔，所述成型模孔的前端设有金属导流槽，所述成型模孔上设有引流导套，金属在经过宽展斜面进行第一次宽展预变形后，再进入成型模孔进行第二次分流。

4.根据权利要求3所述的一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法，其特征在于，

所述直铣入料口的高度为5mm；

所述上模的沉桥深度为50mm。

5.根据权利要求3所述的一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法，其特征在于，所述焊合室内设有用于支撑吊桥的桥墩。

6.根据权利要求3所述的一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法，其特征在于，所述型材包括直边和与直边端部连接的折弯部，折弯部包括第一折弯部和第二折弯部，第一折弯部通过第二折弯部与直边连接，第一折弯部的折弯角度为33°，第二折弯部的折弯角度为21.5°。

7.根据权利要求1所述的一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法，其特征在于，步骤33）中，所述控制形成的铝合金熔液满足要求为：所述铝合金熔液的化学成分按重量百分比计为：Si：0.45-0.50wt%，Fe：0.02-0.20wt%，Cu：0.01-0.10wt%，Mn：0.02-0.10wt%，Mg：0.53-0.56wt%，Cr：0.01-0.10wt%，Zn：0.02-0.10wt%，Ti：0.03-0.10wt%，余量为Al及不可避免的杂质。

8.根据权利要求1所述的一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法，其特征在于，步骤33）中，所述搅拌使用电磁搅拌设备仪器对熔体进行顺/逆时针搅拌。

9.根据权利要求1所述的一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法，其特征在于，步骤35）中，均质处理工艺，温度为560±10℃，保温时间7h。

10.一种工业用宽厚比超高铝合金型材用的模具，其特征在于，所述模具为如权利要求1至9任意一项所述的一种工业用宽厚比超高铝合金型材的制造方法中所用的模具；

所述模具包括上模以及与上模配合用于铝合金型材挤压成型的下模，所述上模的中部设有一个吊桥，所述上模的内部与吊桥之间形成有两个分流孔，所述分流孔的布置与型材形状相适配，所述分流孔的顶端设有直铣入料口，所述上模的内部对应分流孔的两侧内壁设有宽展斜面，所述下模内设有焊合室，所述焊合室内设有成型模孔，所述成型模孔的前端设有金属导流槽，所述成型模孔上设有引流导套，金属在经过宽展斜面进行第一次宽展预变形后，再进入成型模孔进行第二次分流；

所述直铣入料口的高度为5mm；

所述上模的沉桥深度为50mm；

所述焊合室内设有用于支撑吊桥的桥墩；

所述型材包括直边和与直边端部连接的折弯部，折弯部包括第一折弯部和第二折弯部，第一折弯部通过第二折弯部与直边连接，第一折弯部的折弯角度为33°，第二折弯部的折弯角度为21.5°。

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