CN112323000A - 一种消除合金挤压产品粗晶环的方法 - Google Patents

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李�浩
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    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
    • B21C1/003—Drawing materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special drawing methods or sequences

Abstract

本发明公开了一种消除合金挤压产品粗晶环的方法，包括以下步骤：a、准备坯料，所述坯料为需要去除粗晶环的合金挤压产品；b、对坯料进行热处理，以提高所述坯料的塑性；c、对所述坯料进行拉拔处理。本发明的消除合金挤压产品粗晶环的方法，能够显著减小或消除产品上的粗晶环，提高产品表面质量。

Description

一种消除合金挤压产品粗晶环的方法
技术领域
本发明涉及金属加工技术领域，特别涉及一种消除合金挤压产品粗晶环的方法。
背景技术
合金挤压产品上的粗晶环深度会降低产品的物理和化学性能，使产品的质量受到影响，降低产品的合格率，影响产品的使用寿命。
影响粗晶环的因素有很多，包括合金的组成成分、挤压温度、挤压速度等。现有技术中，一般通过调整铸锭化学成分、优化模具、热处理、调整挤压温度或速度来改善粗晶环。调整铸锭化学成分，目的在于提高再结晶温度；优化模具工具结构设计、控制挤压温度及速度，有利于增加挤压时金属的变形的均匀性；热处理，目的是改善材料性能。这些方法虽然有一定的减小粗晶环的效果，但效果不明显，产品上的粗晶环仍然存在，难以消除。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种消除合金挤压产品粗晶环的方法，能够显著减小或消除产品上的粗晶环，提高产品表面质量。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种消除合金挤压产品粗晶环的方法，包括以下步骤：
a、准备坯料，所述坯料为需要去除粗晶环的合金挤压产品；
b、对坯料进行热处理，以提高所述坯料的塑性；
c、对所述坯料进行拉拔处理。
可选地，进行所述拉拔处理前还需要对所述坯料进行碾头加工，使所述坯料的端面面积减小，使得所述坯料顺利进入拉拔模孔。
可选地，所述拉拔处理包括拉拔力计算、拉拔配模和拉拔润滑。
可选地，所述拉拔润滑采用含脂肪油或酯油的润滑剂对所述坯料的表面进行润滑。
可选地，所述坯料为棒材时，所述拉拔力计算根据加夫里连柯算式或彼得洛夫计算式计算得到。
可选地，所述拉拔配模包括拉拔道次n的确定和道次延伸系数的确定。
可选地，所述拉拔道次n的计算式为
Figure BDA0002777476110000021
其中，n为拉拔道次，即拉拔次数；
λ为总延伸系数，λ＝F0/F1,F0为所述坯料拉拔前的断面积，F1为所述坯料拉拔后的断面积，λ平为不同道次的平均延伸系数。
可选地，成品道次的延伸系数为1.10～1.20，其他道次每道次的延伸系数为1.25～1.5。
可选地，所述热处理为退火处理。
可选地，所述坯料为铝合金，所述退火处理的退火温度为300℃～400℃，保温时间为1～3小时。
从上述技术方案可以看出，本发明的消除合金挤压产品粗晶环的方法，在挤压成型所述坯料的生产工序上增加热处理和拉拔的步骤，所述坯料在拉拔减径的过程中，外层粗晶环得到细化、粉粹甚至消失，拉拔处理能减小或消除所述坯料表面的粗晶环，对产品的性能及表面质量不会产生负面影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的棒材拉拔示意图；
图2为本发明实施例提供的消除合金挤压产品粗晶环的方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种消除合金挤压产品粗晶环的方法，能够显著减小或消除产品上的粗晶环，提高产品表面质量。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图2，本发明公开了一种消除合金挤压产品粗晶环的方法，包括依次设置的以下步骤：准备坯料，热处理及拉拔处理。其中，准备坯料步骤中的坯料为需要去除粗晶环的合金挤压产品，如铝合金产品。所述坯料在成型过程中会产生加工硬化，塑性降低，使拉拔过程中每道次的加工率减小，甚至所述坯料频繁出现断头、拉断现象，因此需要进行热处理以恢复坯料的塑性。
本发明的消除合金挤压产品粗晶环的方法，在挤压成型所述坯料的生产工序上增加热处理和拉拔的步骤，所述坯料在拉拔减径的过程中，外层粗晶环得到细化、粉粹甚至消失。拉拔处理能减小或消除所述坯料表面的粗晶环，对产品的性能及表面质量不会产生负面影响。
拉拔前的坯料规格大于产品的最终成型规格，通过拉拔处理后，坯料的尺寸减小，最终拉拔成需要规格的产品。
在一具体实施例中，所述合金挤压产品为铝合金产品，具体包括2A50、2618或2D70。所述热处理为退火处理，退火的温度为300℃～400℃，保温时间为1～3小时。
参阅图2，在一具体实施例中，所述坯料为棒材1，为了使得棒材1顺利进入拉拔模孔2内，进行所述拉拔处理前还需要对棒材1进行碾头加工，使棒材1的端面面积减小。此处的碾头加工可以对棒材1的一个端面进行加工即可，当然也可以对棒材1的两个端面均进行碾头加工，此处不做限定。图2中的箭头方向为施加的拉拔力的施加方向。图2中的消除合金挤压产品粗晶环的方法的流程示意图为单道次拉拔(一次拉拔)的流程示意图。当所述坯料需要拉拔多次时，图2中的准备坯料步骤中的坯料为上一道次拉拔后的产品。
具体的，所述拉拔处理包括拉拔力计算、拉拔配模和拉拔润滑。
所述坯料为棒材时，所述拉拔力计算可以根据加夫里连柯算式或彼得洛夫计算式计算得到，具体算式的选择根据拉拔的所述坯料的形状确定。其中，加夫里连柯算式为
P＝σs均(F0-F1)(1+fctgα)(圆棒)
P＝σs均(F0-F1)(1+Afctgα)(非圆棒)
其中，σs均为拉拔前后金属屈服极限算术平均值，可取σb均≈σs均；
σb均为拉拔前后金属抗拉强度算术平均值；
F0为坯料拉拔前的断面积；
F1为坯料拉拔后的断面积；
A为制品周长与等圆断面周长之比；
F为摩擦系数；
α为模角；
P为拉拔力。
所述坯料为管材时，所述拉拔力计算可以根据阿利舍夫斯基计算式或叶麦尔亚涅恩科计算式计算得到。所述拉拔力计算公式为现有技术中常用的拉拔力计算公式，此处不再赘述。
其中，所述拉拔配模包括拉拔道次n的确定和道次延伸系数的确定。拉拔道次n即为拉拔次数，其计算式为
Figure BDA0002777476110000041
拉拔道次n也可以根据以下计算式得到
n＝lnλ/lnλmax
其中，n为拉拔道次，即拉拔次数；
λ为总延伸系数，λ＝F0/F1,F0为所述坯料拉拔前的断面积，F1为所述坯料拉拔后的断面积，λ平为不同道次的平均延伸系数，λmax为道次最大延伸系数。
具体的，在分配道次延伸系数时，应考虑金属的冷硬速率、原始组织、坯料的表面状态和尺寸公差、成品精度及表面质量等。对于塑性好、冷硬速率慢的材料，例如铜、铝或镍，可充分利用其塑性给予中间拉拔道次较大的延伸系数，由于坯料的尺寸偏差以及退火后表面的残酸、氧化皮等原因，第一道次拉拔采用较小的延伸系数；最后一道次拉拔的延伸系数较小有助于精确地控制制品的尺寸公差。其中，成品道次的延伸系数为1.10～1.20，其他道次每道次的延伸系数为1.25～1.5。
进一步的，所述拉拔润滑采用含脂肪油或酯油的润滑剂对所述坯料的表面进行润滑。合金表面有一层氧化膜。以铝合金为例，铝合金表面有一层易碎的氧化膜，铝合金棒材拉拔，常用钙基润滑脂和10％～20％动植物油及皂的润滑剂。近年来也较多使用合成酯油代替动植物油。拉拔软金属时用含脂肪油或酯油的润滑剂，能够避免拉拔产品表面粘膜、烧结等不利情况的发生。拉拔过程可以使用拉拔机，也可以使用其他拉拔设备或者工具，此处不做限定。
上述方法的坯料，需要在前期生产中，挤压出规格大于实际规格的棒材或其他预定形状的材料，最后通过多道次拉拔减径，最终拉拔成所需规格的产品，坯料在拉拔减径的过程中，外层粗晶环得到细化、粉粹甚至消失。
本发明的消除合金挤压产品粗晶环的方法，对存在较深粗晶环的挤压材进行退火、表面润滑然后多道次拉拔，最终产品的粗晶环得以减小甚至消除。上述方法能减小或消除产品表面的粗晶环，对产品性能、表面质量不会有其他负面影响。该方法简单、易操作，节约成本。
拉拔制品的尺寸精确高，表面光洁。拉拔设备简单，维修方便，在一台设备上可以生产多种品种、规格的制品。
在一具体实施例中，所述坯料为Ф130的铝合金棒材，其上的粗晶环深度为8mm，产品标准要求粗晶环深度为3mm，可推算出至少棒材减径6mm，才能减小粗晶环深度到3mm以下。
针对上述实施例，其中，F0为所述坯料拉拔前的断面积(π1302/4)，F1为所述坯料拉拔后的断面积(π1242/4)，由此可得出λ＝F0/F1＝1.099，λ平选经验值1.05，可得出拉拔道此n＝ln1.099/ln1.05≈3。
在本方案的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“内”、“外”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设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本方案的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本方案的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种消除合金挤压产品粗晶环的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、准备坯料，所述坯料为需要去除粗晶环的合金挤压产品；
b、对坯料进行热处理，以提高所述坯料的塑性；
c、对所述坯料进行拉拔处理。
2.根据权利要求1所述的消除合金挤压产品粗晶环的方法，其特征在于，进行所述拉拔处理前还需要对所述坯料进行碾头加工，使所述坯料的端面面积减小，使得所述坯料顺利进入拉拔模孔。
3.根据权利要求1所述的消除合金挤压产品粗晶环的方法，其特征在于，所述拉拔处理包括拉拔力计算、拉拔配模和拉拔润滑。
4.根据权利要求3所述的消除合金挤压产品粗晶环的方法，其特征在于，所述拉拔润滑采用含脂肪油或酯油的润滑剂对所述坯料的表面进行润滑。
5.根据权利要求3所述的消除合金挤压产品粗晶环的方法，其特征在于，所述坯料为棒材时，所述拉拔力计算根据加夫里连柯算式或彼得洛夫计算式计算得到。
6.根据权利要求3所述的消除合金挤压产品粗晶环的方法，其特征在于，所述拉拔配模包括拉拔道次n的确定和道次延伸系数的确定。
7.根据权利要求6所述的消除合金挤压产品粗晶环的方法，其特征在于，所述拉拔道次n的计算式为
Figure FDA0002777476100000011
其中，n为拉拔道次，即拉拔次数；
λ为总延伸系数，λ＝F0/F1,F0为所述坯料拉拔前的断面积，F1为所述坯料拉拔后的断面积，λ平为不同道次的平均延伸系数。
8.根据权利要求6所述的消除合金挤压产品粗晶环的方法，其特征在于，成品道次的延伸系数为1.10～1.20，其他道次每道次的延伸系数为1.25～1.5。
9.根据权利要求1所述的消除合金挤压产品粗晶环的方法，其特征在于，所述热处理为退火处理。
10.根据权利要求9所述的消除合金挤压产品粗晶环的方法，其特征在于，所述坯料为铝合金，所述退火处理的退火温度为300℃～400℃，保温时间为1～3小时。
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