CN112322879A - 一种高强度大截面铝合金模板型材的制造方法及模具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度大截面铝合金模板型材的制造方法及模具，所述制造方法包括下列步骤：1）制作高强度大截面铝合金模板型材用的模具；2）选择纯度大于99.9%的纯铝锭作为原铝锭；3）依次采用带电磁搅拌的蓄热式节能熔炼炉进行熔炼和半连续热顶铸造机进行铸造，得到合金铝棒；4）将步骤3）得到的所述合金铝棒进行均质处理；5）将步骤4）处理后的圆的所述合金铝棒在4000T的正向挤压机上进行挤压，得到铝合金型材。本发明的制造方法，尤其适合制造MTHL101型材，通过模具的优化设计，确保大截面型材尺寸和形位公差满足高精度要求，通过使用合金成分优化，优化型材的挤压工艺，确保型材的力学性能等综合性能，其中型材的抗拉强度≥280MPa。

Description

一种高强度大截面铝合金模板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，尤其涉及建筑用（高强度大截面）铝合金模板型材技术领域，具体涉及一种高强度大截面铝合金模板型材的制造方法及模具。
背景技术
当前我国正处于城市化快速发展过程，城镇住宅建设任务繁重，高层建筑在各省市犹如雨后春笋拔地而起。高层和超高层建筑都是以钢筋混凝土为主体，建筑模板是必不可少的施工材料和重要机具。建筑模板技术涉及资源和能源的突击消耗、影响环境保护，对工程质量、造价和效益有明显的直接作用。当今我国建筑业劳务市场出现劳务费用大幅度上涨，熟练专业技术人员十分短缺，因此用传统施工技术，普遍出现严重质量、进度、安全和材料浪费问题。不少施工企业都在积极寻找节省劳务、节省材料、保证进度质量和安全文明的施工新技术、新材料。其中最为显著的是铝模板技术。
采用铝模板技术是符合我国“以钢代木”和《建筑业十项新技术》政策，符合低碳节能减排和绿色施工技术，将会推动我国模板技术的进步，推动模板工程化和有利于缩短我国与国外模板技术的差距。
随着中国城镇化市场不断推进，建筑市场不断扩大，模板市场需求量也将与日俱增，在模板市场领域，在“钢代木”之后，在绿色建筑倡导下，全面“铝代钢”和“铝代木”模板市场必将大势所趋。
建筑用铝合金模板，是用铝合金型材制作而成的，用于建筑现浇混凝土用的模板。目前广泛使用的木（竹）胶合板模板、钢模板等模板体系存在技术含量偏低、施工效率低、浪费人工、污染严重等问题，与和谐型社会提倡的绿色建造、节能减排相比甚远。作为新一代绿色模板技术，铝合金模板系统必将引领模板行业的发展方向和未来。
铝合金建筑门窗、幕墙、围栏等装饰材料早已广泛使用已是不争的事实，铝合金模板作为绿色建筑施工机械器具与材料以及铝合金结构材料为绿色建筑结构材料替代木材和钢材，在近几十年也取得了重大发展，并被认为是未来绿色建筑的发展方向。
全铝模板系统，即利用铝板材或型材制作而成的新一代的绿色模板技术，主要由模板系统、支撑系统、紧固系统、附件系统等构成。铝合金模板系统具有重量轻、拆装方便、刚度高、板面大、拼缝少、稳定性好、精度高、浇注的混凝土平整光洁、使用寿命长、周转次数多、经济性好、回收率高、施工进度快、施工效率高、施工现场安全、整洁、施工形象好、对机械依赖度低、应用范围广等特点。适用于钢筋混凝土建筑结构的各个领域。
绿色建筑铝合金模板（及脚手架）主要用挤压法生产的型材（部分管材和棒材）制造，绿色建筑铝合金模板型材的主要特点及技术要求有以下5点。
（1）品种多，规格范围广，形状复杂，外廓尺寸和断面积大，壁厚相差悬殊，大部分为特殊的异形空心型材，也有宽厚比大的大型扁宽薄壁实心型材，舌比大的半空心型材以及要求特殊的管材和棒材，难度系数很大，技术含量很高，批量生产十分困难。
（2）采用整体组合结构，形状各异的中小型材拼组成一个大型整体结构型材，有的宽度大于400mm，宽厚比>100，舌比>5，需要采用4000t以上大挤压机，设计制造特殊结构的模具才能成形。
（3）要求良好的综合性能，既有一定的强度（σb≥280MPa），又保证良好的可焊性、耐磨性和耐蚀性及冷冲性的良好匹配，因此，需优化合金成分，优化挤压和热处理工艺，改善和提高组织与性能才能满足要求。对合金成分、铸锭质量，模具设计与制作技术，挤压工艺和热处理工艺等提出了严格的要求，技术难度很大，需要做大量的研究和试验工作。
（4）模板需要多次重复使用，要求尺寸精度和形位公差十分严格才能做到方便装卸，因此，要求型材的精度控制在超高精度级以上，这对模具质量、挤压与精密淬火工艺提出了很高要求。
（5）要求产业化大批量生产，因此对设备、铸锭质量、模具技术、挤压和热处理工艺提出了更高的要求，特别是对模具的使用寿命提出了高要求，要求较一般模具的寿命提高2～3倍。
发明内容
基于上述情况，本发明的目的在于提供一种高强度大截面铝合金模板型材的制造方法及模具。本发明的高强度大截面铝合金模板型材的制造方法，尤其适合制造MTHL101型材，通过模具的优化设计，确保大截面型材尺寸和形位公差满足高精度要求，在6061的基础上通过使用合金成分优化，优化型材的挤压工艺，确保型材的力学性能等综合性能，其中，型材的抗拉强度≥280MPa。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种高强度大截面铝合金模板型材的制造方法，包括下列步骤：
1）制作高强度大截面铝合金模板型材用的模具；
2）选择纯度大于99.9%的纯铝锭作为原铝锭；
3）熔铸：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；添加Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn和Ti，依次采用带电磁搅拌的蓄热式节能熔炼炉进行熔炼和半连续热顶铸造机进行铸造，得到合金铝棒；
采用了带电磁搅拌的蓄热式节能熔炼炉和半连续热顶铸造机，炉底并配备有电磁搅拌装置，避免了熔体局部过热的现象，可使铝合金模板的合金成分更为均匀。铝合金模板型材采用高纯度铝锭作为原材料，确保了合金内部的洁净度，保证型材具有较好的强度和表面光洁度。
4）将步骤3）得到的所述合金铝棒进行均质处理；
5）将步骤4）处理后的圆的所述合金铝棒在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6-8m/min，挤压成型时圆铸棒温度500℃-530℃，模具温度420℃-450℃，挤压筒温度420±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，采用精密风雾冷却工艺进行在线淬火，冷却速度≥335℃/min，矫直的拉伸量控制在0.6%-1.0%，得到铝合金型材。
本发明的高强度大截面铝合金模板型材的制造方法，尤其适合制造MTHL101型材，通过模具的优化设计，确保大截面型材尺寸和形位公差满足高精度要求，在6061的基础上通过使用合金成分优化，优化型材的挤压工艺，确保型材的力学性能等综合性能，其中，型材的抗拉强度≥280MPa。
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，采用峰值时效工艺进行人工时效，时效工艺为温度175±5℃、保温6h-8h。
优选的，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两座吊桥，所述上模上对应吊桥的金属入口下沉50mm，所述上模的内部与吊桥之间形成有三个分流孔，所述分流孔向外的宽展角为27.4°，所述分流孔的布置与型材形状相适配，金属流经分流孔的过程中逐渐由圆形铸锭变成与型材形状相似的金属流，所述下模上设有焊合室，所述焊合室深度为40mm，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。
优选的，所述分流孔的分流比K分=1.3。
优选的，所述焊合室内设有四个用于支撑吊桥的桥墩。
优选的，所述型材包括两个支承腿和壁板，两个支承腿与壁板之间的夹角为90°。
本发明所述模具，通过模具的优化设计，确保大截面型材尺寸和形位公差满足高精度要求，挤压出的型材完全满足用户对铝合金模板型材的技术要求，模具使用寿命高，大大超过原有模具使用寿命的2-3倍以上，并能满足铝合金模板型材产业化批量生产的要求，具有明显的社会效益和经济效益。
解决了现有的铝合金模板型材模具难以满足大截面型材尺寸和形位公差的高精度要求，使用寿命较短，不能实现批量生产，社会效益和经济效益较低的问题。
优选的，所述合金铝棒的化学成分按重量百分比计为：Si：0.65-0.70wt%，Fe：0.12-0.35wt%，Cu：0.20-0.26wt%，Mn：0.02-0.10wt%，Mg：0.90-0.95wt%，Cr：0.06-0.15wt%，Zn：0.04-0.20wt%，Ti：0.01-0.07wt%，余量为Al及不可避免的杂质。
6061属于中高强合金，主要合金元素为Mg、Si和Cu，Mg/Si比1.35，可以使Si过剩较多，增加时效过程中Mg2Si相析出量，Mg2Si相为强化相，提高合金的硬度。此外，添加的微量Cu元素，可与Al结合生成Al2Cu相，Mg2Si相为强化相，进一步提高合金的硬度。微量Cr元素为抑制再结晶元素，可降低挤压出来型材的再结晶温度，抑制合金内晶粒成大，使晶粒内部多为等轴晶粒，有利于合金强度和伸长率的提高。控制Fe元素含量0.35以下，可以减少铝基体中的富铁相粒子，提高挤压型材的表面质量，同时Fe还会与硅结合生成杂质相，较少铝合金中有效Si元素的损耗。
优选的，步骤3）中，均质处理工艺，温度为560±10℃，保温时间8h。
本发明还提供一种高强度大截面铝合金模板型材用的模具，所述模具为如前所述的一种高强度大截面铝合金模板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两座吊桥，所述上模上对应吊桥的金属入口下沉50mm，所述上模的内部与吊桥之间形成有三个分流孔，所述分流孔向外的宽展角为27.4°，所述分流孔的布置与型材形状相适配，金属流经分流孔的过程中逐渐由圆形铸锭变成与型材形状相似的金属流，所述下模上设有焊合室，所述焊合室深度为40mm，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；
所述分流孔的分流比K分=1.3；
所述焊合室内设有四个用于支撑吊桥的桥墩；
所述型材包括两个支承腿和壁板，两个支承腿与壁板之间的夹角为90°。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的高强度大截面铝合金模板型材的制造方法，尤其适合制造MTHL101型材，通过模具的优化设计，确保大截面型材尺寸和形位公差满足高精度要求，在6061的基础上通过使用合金成分优化，优化型材的挤压工艺，确保型材的力学性能等综合性能，其中，型材的抗拉强度≥280MPa。
MTHL101型材具有如下要求/难点：
①MTHL101型材的合金状态为6061-T6，挤压材需经精密水、雾、气淬火和人工时效制成，要求型材的尺寸与形位精度达到超高精级水平，并具有良好的力学性能。
②MTHL101型材宽厚比大于100倍挤压容易导致壁厚超公差，难以实现批量化生产。
③MTHL101型材的两个支撑腿与壁板角度为90±0.5°，形位公差值为GB/T6892-2015高精级规定要求，从而增加了模具设计与制造的难度。
1）本发明的高强度大截面铝合金模板型材的制造方法制得的高强度大截面铝合金模板型材，为6061-T6状态，其抗拉强度≥280MPa；
2）本发明采用了高纯度铝锭作为原材料，且采用先进的熔铸和电磁搅拌技术，并进行均质化处理，使合金成分均匀，确保了合金内部的洁净度，保证型材具有较好的强度和表面光洁度。
3）本发明的高强度大截面铝合金模板型材的制造方法对于大截面薄壁宽厚比较高的型材，攻克了尺寸公差、形位公差和角度超高精级要求，解决了在线淬火时容易出现淬火冷却强度不够，从而导致型材强度难以保证问题；另一方面，解决了淬火不均匀和淬火强度太快又容易出现尺寸精度难以保证的问题。对于其他同类型高强度难较大的复杂型材的挤压，具有重要的指导意义。
4）本发明的高强度大截面铝合金模板型材的制造方法使得大截面厚壁合金型材的生产率大幅提高，成品率达77.32％，模具寿命提高2-3倍。
本发明所述模具，通过模具的优化设计，确保大截面型材尺寸和形位公差满足高精度要求，挤压出的型材完全满足用户对铝合金模板型材的技术要求，模具使用寿命高，大大超过原有模具使用寿命的2-3倍以上，并能满足铝合金模板型材产业化批量生产的要求，具有明显的社会效益和经济效益。
附图说明
图1为本发明实施例针对合金状态为MTHL101的高强度大截面铝合金模板型材的结构示意图。
图2为本发明实施例的剖视图。
图3为本发明实施例中上模的结构示意图。
图4为本发明实施例中MTHL101型材的结构示意图。
图中：1、上模；101、吊桥；102、分流孔；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：直接在宽展模孔（上模1模孔）内设计两个吊桥101，形成三个分流孔102，分流比K分=1.3，焊合室201深度40mm，焊合室201采用特殊形状并设有4个桥墩以平衡金属流量和提高模具的整体强度，从而使流动金属在焊合室201内具有足够高的静水压力；在成型模孔202前面设有金属导流导槽，按型材3形状进行靠前次金属分配，提高型材3的成形效果；宽展分流模（上模1）的金属入口处下沉50mm，可均衡金属流动并降低挤压力；宽展分流模的分流孔102布置与型材3形状相似，金属流经宽展分流孔102的过程中逐渐由圆形铸锭变成与型材3形状相似的金属流，合理控制了金属分配与调节了金属流速。两侧的分流孔102向外的宽展角为27.4°，以增大两端模孔处的金属流量和压力，便于填充。
实施例1：
一种高强度大截面铝合金模板型材的制造方法，包括下列步骤：
1）制作高强度大截面铝合金模板型材用的模具；
2）选择纯度大于99.9%的纯铝锭作为原铝锭；
3）熔铸：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；添加Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn和Ti，依次采用带电磁搅拌的蓄热式节能熔炼炉进行熔炼和半连续热顶铸造机进行铸造，得到合金铝棒；
4）将步骤3）得到的所述合金铝棒进行均质处理；
5）将步骤4）处理后的圆的所述合金铝棒在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6-8m/min，挤压成型时圆铸棒温度500℃-530℃，模具温度420℃-450℃，挤压筒温度420±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，采用精密风雾冷却工艺进行在线淬火，冷却速度≥335℃/min，矫直的拉伸量控制在0.6%-1.0%，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，采用峰值时效工艺进行人工时效，时效工艺为温度175±5℃、保温6h-8h。
优选的，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两座吊桥，所述上模上对应吊桥的金属入口下沉50mm，所述上模的内部与吊桥之间形成有三个分流孔，所述分流孔向外的宽展角为27.4°，所述分流孔的布置与型材形状相适配，金属流经分流孔的过程中逐渐由圆形铸锭变成与型材形状相似的金属流，所述下模上设有焊合室，所述焊合室深度为40mm，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。
优选的，所述分流孔的分流比K分=1.3。
优选的，所述焊合室内设有四个用于支撑吊桥的桥墩。
优选的，所述型材包括两个支承腿和壁板，两个支承腿与壁板之间的夹角为90°。
优选的，所述合金铝棒的化学成分按重量百分比计为：Si：0.65-0.70wt%，Fe：0.12-0.35wt%，Cu：0.20-0.26wt%，Mn：0.02-0.10wt%，Mg：0.90-0.95wt%，Cr：0.06-0.15wt%，Zn：0.04-0.20wt%，Ti：0.01-0.07wt%，余量为Al及不可避免的杂质。
优选的，步骤3）中，均质处理工艺，温度为560±10℃，保温时间8h。
实施例2：
一种高强度大截面铝合金模板型材的制造方法，包括下列步骤：
1）制作高强度大截面铝合金模板型材用的模具；
2）选择纯度大于99.9%的纯铝锭作为原铝锭；
3）熔铸：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；添加Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn和Ti，依次采用带电磁搅拌的蓄热式节能熔炼炉进行熔炼和半连续热顶铸造机进行铸造，得到合金铝棒；
4）将步骤3）得到的所述合金铝棒进行均质处理；
5）将步骤4）处理后的圆的所述合金铝棒在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500℃，模具温度420℃，挤压筒温度410℃，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515℃，采用精密风雾冷却工艺进行在线淬火，冷却速度335℃/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，采用峰值时效工艺进行人工时效，时效工艺为温度170℃、保温6h。
在本实施例中，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的中部设有两座吊桥101，上模1上对应吊桥101的金属入口下沉50mm，可均衡金属流动并降低挤压力，上模1的内部与吊桥101之间形成有三个分流孔102，分流孔102向外的宽展角为27.4°，以增大两端模孔处的金属流量和压力，便于填充，分流孔102的布置与型材3形状相适配，金属流经分流孔102的过程中逐渐由圆形铸锭变成与型材3形状相似的金属流，下模2上设有焊合室201，焊合室201深度为40mm，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。
本实施方案中，本发明的目的是生产一中高强度大截面铝合金模版型材3，以MTHL101型材3为例，通过模具的优化设计，确保大截面型材3尺寸和形位公差满足高精度要求，在6061的基础上通过使用合金成分优化，优化型材3的挤压工艺，确保型材3的力学性能（型材3的抗拉强度≥280MPa）；MTHL101型材3模选用国内品牌厂家生产的4Cr5MoSiV1热作模具钢，电渣重熔钢坯经再锻造、退火后使用，模子热处理经1035℃高温淬火加2次充分回火，模体硬度值在48-49HRC，模具表面强化处理采用二阶段氮化工艺，确保模子表面硬度值在HV950-1150，氮化层厚度100-160m，从而提高模具使用寿命。
具体的，分流孔102的分流比K分=1.3。
本实施例中，分流孔102的分流比K分=1.3，金属流经分流孔102的过程中逐渐由圆形铸锭变成与型材3形状相似的金属流，合理控制了金属分配和调节了金属流速。
具体的，焊合室201内设有四个用于支撑吊桥101的桥墩。
本实施例中，焊合室201采用特殊形状并设有4个桥墩以平衡金属流量和提高模具的整体强度，从而使流动金属在焊合室201内具有足够高的静水压力。
具体的，型材3包括两个支承腿和壁板，两个支承腿与壁板之间的夹角为90°。
本实施例中，优选的，MTHL101型材3的两个支撑腿与壁板角度为90±0.5°，形位公差值为GB/T6892-2015高精级规定要求。
在本实施例中，所述合金铝棒的化学成分按重量百分比计为：Si：0.65wt%，Fe：0.12wt%，Cu：0.20wt%，Mn：0.02wt%，Mg：0.90wt%，Cr：0.15wt%，Zn：0.04wt%，Ti：0.01wt%，余量为Al及不可避免的杂质。
在本实施例中，步骤3）中，均质处理工艺，温度为550℃，保温时间8h。
实施例3：
一种高强度大截面铝合金模板型材的制造方法，包括下列步骤：
1）制作高强度大截面铝合金模板型材用的模具；
2）选择纯度大于99.9%的纯铝锭作为原铝锭；
3）熔铸：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；添加Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn和Ti，依次采用带电磁搅拌的蓄热式节能熔炼炉进行熔炼和半连续热顶铸造机进行铸造，得到合金铝棒；
4）将步骤3）得到的所述合金铝棒进行均质处理；
5）将步骤4）处理后的圆的所述合金铝棒在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8m/min，挤压成型时圆铸棒温度530℃，模具温度450℃，挤压筒温度430℃，压余厚度≥65mm，每隔20条短棒清理一次挤压筒内部，出料口温度520，采用精密风雾冷却工艺进行在线淬火，冷却速度350℃/min，矫直的拉伸量控制在1.0%，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，采用峰值时效工艺进行人工时效，时效工艺为温度175±5℃、保温6h-8h。
在本实施例中，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的中部设有两座吊桥101，上模1上对应吊桥101的金属入口下沉50mm，可均衡金属流动并降低挤压力，上模1的内部与吊桥101之间形成有三个分流孔102，分流孔102向外的宽展角为27.4°，以增大两端模孔处的金属流量和压力，便于填充，分流孔102的布置与型材3形状相适配，金属流经分流孔102的过程中逐渐由圆形铸锭变成与型材3形状相似的金属流，下模2上设有焊合室201，焊合室201深度为40mm，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。
本实施方案中，本发明的目的是生产一中高强度大截面铝合金模版型材3，以MTHL101型材3为例，通过模具的优化设计，确保大截面型材3尺寸和形位公差满足高精度要求，在6061的基础上通过使用合金成分优化，优化型材3的挤压工艺，确保型材3的力学性能（型材3的抗拉强度≥280MPa）；MTHL101型材3模选用国内品牌厂家生产的4Cr5MoSiV1热作模具钢，电渣重熔钢坯经再锻造、退火后使用，模子热处理经1035℃高温淬火加2次充分回火，模体硬度值在48-49HRC，模具表面强化处理采用二阶段氮化工艺，确保模子表面硬度值在HV950-1150，氮化层厚度100-160m，从而提高模具使用寿命。
具体的，分流孔102的分流比K分=1.3。
本实施例中，分流孔102的分流比K分=1.3，金属流经分流孔102的过程中逐渐由圆形铸锭变成与型材3形状相似的金属流，合理控制了金属分配和调节了金属流速。
具体的，焊合室201内设有四个用于支撑吊桥101的桥墩。
本实施例中，焊合室201采用特殊形状并设有4个桥墩以平衡金属流量和提高模具的整体强度，从而使流动金属在焊合室201内具有足够高的静水压力。
具体的，型材3包括两个支承腿和壁板，两个支承腿与壁板之间的夹角为90°。
本实施例中，优选的，MTHL101型材3的两个支撑腿与壁板角度为90±0.5°，形位公差值为GB/T6892-2015高精级规定要求。
在本实施例中，所述合金铝棒的化学成分按重量百分比计为：Si：0.70wt%，Fe：0.35wt%，Cu：0.26wt%，Mn：0.10wt%，Mg：0.95wt%，Cr：0.06wt%，Zn：0.20wt%，Ti：0.07wt%，余量为Al及不可避免的杂质。
在本实施例中，步骤3）中，均质处理工艺，温度为570℃，保温时间8h。
实施例4：
一种高强度大截面铝合金模板型材的制造方法，包括下列步骤：
1）制作高强度大截面铝合金模板型材用的模具；
2）选择纯度大于99.9%的纯铝锭作为原铝锭；
3）熔铸：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；添加Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn和Ti，依次采用带电磁搅拌的蓄热式节能熔炼炉进行熔炼和半连续热顶铸造机进行铸造，得到合金铝棒；
4）将步骤3）得到的所述合金铝棒进行均质处理；
5）将步骤4）处理后的圆的所述合金铝棒在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7m/min，挤压成型时圆铸棒温度515℃，模具温度435℃，挤压筒温度420℃，压余厚度50mm，每隔20条短棒清理一次挤压筒内部，出料口温度515℃，采用精密风雾冷却工艺进行在线淬火，冷却速度340℃/min，矫直的拉伸量控制在0.8%，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，采用峰值时效工艺进行人工时效，时效工艺为温度175℃、保温7h。
在本实施例中，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的中部设有两座吊桥101，上模1上对应吊桥101的金属入口下沉50mm，可均衡金属流动并降低挤压力，上模1的内部与吊桥101之间形成有三个分流孔102，分流孔102向外的宽展角为27.4°，以增大两端模孔处的金属流量和压力，便于填充，分流孔102的布置与型材3形状相适配，金属流经分流孔102的过程中逐渐由圆形铸锭变成与型材3形状相似的金属流，下模2上设有焊合室201，焊合室201深度为40mm，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。
本实施方案中，本发明的目的是生产一中高强度大截面铝合金模版型材3，以MTHL101型材3为例，通过模具的优化设计，确保大截面型材3尺寸和形位公差满足高精度要求，在6061的基础上通过使用合金成分优化，优化型材3的挤压工艺，确保型材3的力学性能（型材3的抗拉强度≥280MPa）；MTHL101型材3模选用国内品牌厂家生产的4Cr5MoSiV1热作模具钢，电渣重熔钢坯经再锻造、退火后使用，模子热处理经1035℃高温淬火加2次充分回火，模体硬度值在48-49HRC，模具表面强化处理采用二阶段氮化工艺，确保模子表面硬度值在HV950-1150，氮化层厚度100-160m，从而提高模具使用寿命。
具体的，分流孔102的分流比K分=1.3。
本实施例中，分流孔102的分流比K分=1.3，金属流经分流孔102的过程中逐渐由圆形铸锭变成与型材3形状相似的金属流，合理控制了金属分配和调节了金属流速。
具体的，焊合室201内设有四个用于支撑吊桥101的桥墩。
本实施例中，焊合室201采用特殊形状并设有4个桥墩以平衡金属流量和提高模具的整体强度，从而使流动金属在焊合室201内具有足够高的静水压力。
具体的，型材3包括两个支承腿和壁板，两个支承腿与壁板之间的夹角为90°。
本实施例中，优选的，MTHL101型材3的两个支撑腿与壁板角度为90±0.5°，形位公差值为GB/T6892-2015高精级规定要求。
在本实施例中，所述合金铝棒的化学成分按重量百分比计为：Si：0.675wt%，Fe：0.22wt%，Cu：0.23wt%，Mn：0.045wt%，Mg：0.925wt%，Cr：0.086wt%，Zn：0.11wt%，Ti：0.04wt%，余量为Al及不可避免的杂质。
在本实施例中，步骤3）中，均质处理工艺，温度为560℃，保温时间8h。
经测试本发明实施例2至实施例4制得的铝合金型材（采用优化配方的6061合金型材制得的MTHL101型材）抗拉强度≥280MPa，力学性能好，且高精度高。
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 (9)

1.一种高强度大截面铝合金模板型材的制造方法，其特征在于，包括下列步骤：
1）制作高强度大截面铝合金模板型材用的模具；
2）选择纯度大于99.9%的纯铝锭作为原铝锭；
3）熔铸：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；添加Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn和Ti，依次采用带电磁搅拌的蓄热式节能熔炼炉进行熔炼和半连续热顶铸造机进行铸造，得到合金铝棒；
4）将步骤3）得到的所述合金铝棒进行均质处理；
5）将步骤4）处理后的圆的所述合金铝棒在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6-8m/min，挤压成型时圆铸棒温度500℃-530℃，模具温度420℃-450℃，挤压筒温度420±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，采用精密风雾冷却工艺进行在线淬火，冷却速度≥335℃/min，矫直的拉伸量控制在0.6%-1.0%，得到铝合金型材。
2.根据权利要求1所述的一种高强度大截面铝合金模板型材的制造方法，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，采用峰值时效工艺进行人工时效，时效工艺为温度175±5℃、保温6h-8h。
3.根据权利要求1所述的一种高强度大截面铝合金模板型材的制造方法，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两座吊桥，所述上模上对应吊桥的金属入口下沉50mm，所述上模的内部与吊桥之间形成有三个分流孔，所述分流孔向外的宽展角为27.4°，所述分流孔的布置与型材形状相适配，金属流经分流孔的过程中逐渐由圆形铸锭变成与型材形状相似的金属流，所述下模上设有焊合室，所述焊合室深度为40mm，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。
4.根据权利要求3所述的一种高强度大截面铝合金模板型材的制造方法，其特征在于，所述分流孔的分流比K分=1.3。
5.根据权利要求3所述的一种高强度大截面铝合金模板型材的制造方法，其特征在于，所述焊合室内设有四个用于支撑吊桥的桥墩。
6.根据权利要求3所述的一种高强度大截面铝合金模板型材的制造方法，其特征在于，所述型材包括两个支承腿和壁板，两个支承腿与壁板之间的夹角为90°。
7.根据权利要求1所述的一种高强度大截面铝合金模板型材的制造方法，其特征在于，步骤3）中，所述合金铝棒的化学成分按重量百分比计为：Si：0.65-0.70wt%，Fe：0.12-0.35wt%，Cu：0.20-0.26wt%，Mn：0.02-0.10wt%，Mg：0.90-0.95wt%，Cr：0.06-0.15wt%，Zn：0.04-0.20wt%，Ti：0.01-0.07wt%，余量为Al及不可避免的杂质。
8.根据权利要求1所述的一种高强度大截面铝合金模板型材的制造方法，其特征在于，步骤4）中，均质处理工艺，温度为560±10℃，保温时间8h。
9.一种高强度大截面铝合金模板型材用的模具，其特征在于，所述模具为如权利要求1至8任意一项所述的一种高强度大截面铝合金模板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两座吊桥，所述上模上对应吊桥的金属入口下沉50mm，所述上模的内部与吊桥之间形成有三个分流孔，所述分流孔向外的宽展角为27.4°，所述分流孔的布置与型材形状相适配，金属流经分流孔的过程中逐渐由圆形铸锭变成与型材形状相似的金属流，所述下模上设有焊合室，所述焊合室深度为40mm，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；
所述分流孔的分流比K分=1.3；
所述焊合室内设有四个用于支撑吊桥的桥墩；
所述型材包括两个支承腿和壁板，两个支承腿与壁板之间的夹角为90°。
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