CN112676371A - 一种高强韧超薄中空高铁铝型材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强韧超薄中空高铁铝型材，由以下成分组成：Si、Mn、Zn、Mg、Bi、Ni、Ti和Al；尤其是加入微量的金属Bi（铋）有利于提升铝合金的韧性。为了进一步提升铝合金的韧性，本发明中采用两级强制淬火，避免了直接使用水进行冷却导致冷却过快金属断裂的问题，同时，先使用空气再使用水进行冷却淬火，可以在提高强度的同时，保留一定的韧性。本发明还采用微小石英砂对铝合金表面进行喷砂，从而进一步提升了铝型材的韧性，有利于修复淬火对铝型材的表面伤害。本发明制备的超薄中空铝型材具有高强度、高韧性的特点，符合高铁的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及 技术领域，尤其涉及一种高强韧超薄中空高铁铝型材的制备方法。
背景技术
型材是铁或钢以及具有一定强度和韧性的材料通过轧制、挤出、铸造等工艺制成的具有一定几何形状的物体。型材具有一定的外观尺寸，断面呈一定形状，具有一定的力学物理性能。型材既能单独使用也能进一步加工成其他制造品，常用于建筑结构与制造安装。可根据设计要求选择型材的具体形状、材质、热处理状态、力学性能等参数，再根据具体的尺寸形状要求将型材进行分割，而后进一步加工或热处理，达到设计的精度要求。
中空薄壁铝型材是一种常见的型材，市场上的需求量也非常大，但由于中空薄壁铝型材的壁要求薄，挤压变形量大，出料后在后道校直工序易产生变形，批量生产的成品率很低，中空薄壁铝型材的生产一直是挤压生产的难点，按照传统的挤压工艺无法实现中空薄壁铝型材的批量生产。
为了提高铝型材的强度和韧性，从而使其满足高铁的要求，本发明提供了一种高强韧超薄中空高铁铝型材的制备方法。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高强韧超薄中空高铁铝型材的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种高强韧超薄中空高铁铝型材的制备方法，包括以下步骤：
A、盛锭筒预热，盛锭筒开始挤压前维持于425-430℃预热4-6小时；
B、铝合金锭加热，将铝合金锭加热，加热温度为420-440℃；
C、模具加热，将模具送入加热炉中进行加热，加热的温度为450-480℃，至少预热两个小时；
D、挤压，将铝合金锭送入盛锭筒内进行挤压处理，进料温度为420-440℃，出料温度为490-510℃；
E、两级强制淬火，将得到的铝型材先采用风冷的方式进行冷却，其淬火冷却速度至少为150℃/min，之后使用水雾进行快速冷却，其淬火冷却速度至少为30℃/s，之后进行断料；
F、矫直，将淬火后的铝型材置于冷却床上，然后固定住左右两端进行拉直处理，拉伸率小于1%；
G、喷砂，采用粒径为50-100μm的微小石英砂对铝合金表面进行喷砂；
H、保温，将矫直之后的铝型材加热至170-185℃下保温6-8小时。
优选的，所述的铝合金锭，由以下重量百分比的成分组成：Si 0.1-0.2%、Mn 0.7-0.85%、Zn 0.5-1.2%、Mg 2.2-2.8%、Bi 0.008-0.015%、Ni 0.2-0.35%、Ti 0.025-0.038%、余量为Al和不可避免的杂质。
优选的，水雾淬火的水温应为15-25℃。
优选的，矫直过程中铝型材的温度应保持在30-35℃。
优选的，所述的喷砂压力：500-600Kpa，设定喷砂距离：80-100mm，设定喷砂时间：8-15s，设定产品转数：60-70rpm。
本发明的有益之处在于：本发明通过采用特殊的铝合金锭配方，从而提高铝型材的强度和韧性，具体配方如下：Si 0.1-0.2%、Mn 0.7-0.85%、Zn 0.5-1.2%、Mg 2.2-2.8%、Bi0.008-0.015%、Ni 0.2-0.35%、Ti 0.025-0.038%、余量为Al和不可避免的杂质；尤其是加入微量的金属Bi（铋）有利于提升铝合金的韧性。为了进一步提升铝合金的韧性，本发明中采用两级强制淬火，避免了直接使用水进行冷却导致冷却过快金属断裂的问题，同时，先使用空气再使用水进行冷却淬火，可以在提高强度的同时，保留一定的韧性。本发明还采用微小石英砂对铝合金表面进行喷砂，从而进一步提升了铝型材的韧性，有利于修复淬火对铝型材的表面伤害。本发明制备的超薄中空铝型材具有高强度、高韧性的特点，符合高铁的使用要求。
具体实施方式
实施例1
一种高强韧超薄中空高铁铝型材的制备方法，包括以下步骤：
A、盛锭筒预热，盛锭筒开始挤压前维持于428℃预热4.5小时；
B、铝合金锭加热，将铝合金锭加热，加热温度为435℃；
C、模具加热，将模具送入加热炉中进行加热，加热的温度为465℃，预热2.5小时；
D、挤压，将铝合金锭送入盛锭筒内进行挤压处理，进料温度为435℃，出料温度为498℃；
E、两级强制淬火，将得到的铝型材先采用风冷的方式进行冷却，其淬火冷却速度为205℃/min，之后使用水雾进行快速冷却，其淬火冷却速度为38℃/s，之后进行断料；
F、矫直，将淬火后的铝型材置于冷却床上，然后固定住左右两端进行拉直处理，拉伸率小于1%；
G、喷砂，采用粒径为50-100μm的微小石英砂对铝合金表面进行喷砂；
H、保温，将矫直之后的铝型材加热至175℃下保温6.5小时。
所述的铝合金锭，由以下重量百分比的成分组成：Si 0.17%、Mn 0.77%、Zn 0.85%、Mg 2.5%、Bi 0.012%、Ni 0.25%、Ti 0.032%、余量为Al和不可避免的杂质。
水雾淬火的水温应为22℃。
矫直过程中铝型材的温度应保持在32℃。
所述的喷砂压力：570Kpa，设定喷砂距离：85mm，设定喷砂时间：10s，设定产品转数：63rpm。
实施例2
一种高强韧超薄中空高铁铝型材的制备方法，包括以下步骤：
A、盛锭筒预热，盛锭筒开始挤压前维持于430℃预热4小时；
B、铝合金锭加热，将铝合金锭加热，加热温度为440℃；
C、模具加热，将模具送入加热炉中进行加热，加热的温度为450℃，预热3小时；
D、挤压，将铝合金锭送入盛锭筒内进行挤压处理，进料温度为440℃，出料温度为490℃；
E、两级强制淬火，将得到的铝型材先采用风冷的方式进行冷却，其淬火冷却速度为155℃/min，之后使用水雾进行快速冷却，其淬火冷却速度为35℃/s，之后进行断料；
F、矫直，将淬火后的铝型材置于冷却床上，然后固定住左右两端进行拉直处理，拉伸率小于1%；
G、喷砂，采用粒径为50-100μm的微小石英砂对铝合金表面进行喷砂；
H、保温，将矫直之后的铝型材加热至185℃下保温6小时。
所述的铝合金锭，由以下重量百分比的成分组成：Si 0.2%、Mn 0.7%、Zn 1.2%、Mg2.2%、Bi 0.015%、Ni 0.2%、Ti 0.038%、余量为Al和不可避免的杂质。
水雾淬火的水温应为15℃。
矫直过程中铝型材的温度应保持在35℃。
所述的喷砂压力：500Kpa，设定喷砂距离：100mm，设定喷砂时间：8s，设定产品转数：70rpm。
实施例3
一种高强韧超薄中空高铁铝型材的制备方法，包括以下步骤：
A、盛锭筒预热，盛锭筒开始挤压前维持于425℃预热6小时；
B、铝合金锭加热，将铝合金锭加热，加热温度为420℃；
C、模具加热，将模具送入加热炉中进行加热，加热的温度为480℃，至少3.5小时；
D、挤压，将铝合金锭送入盛锭筒内进行挤压处理，进料温度为420℃，出料温度为510℃；
E、两级强制淬火，将得到的铝型材先采用风冷的方式进行冷却，其淬火冷却速度为230℃/min，之后使用水雾进行快速冷却，其淬火冷却速度为32℃/s，之后进行断料；
F、矫直，将淬火后的铝型材置于冷却床上，然后固定住左右两端进行拉直处理，拉伸率小于1%；
G、喷砂，采用粒径为50-100μm的微小石英砂对铝合金表面进行喷砂；
H、保温，将矫直之后的铝型材加热至170℃下保温8小时。
所述的铝合金锭，由以下重量百分比的成分组成：Si 0.1%、Mn 0.85%、Zn 0.5%、Mg2.8%、Bi 0.008%、Ni 0.35%、Ti 0.025%、余量为Al和不可避免的杂质。
水雾淬火的水温应为25℃。
矫直过程中铝型材的温度应保持在30℃。
所述的喷砂压力：600Kpa，设定喷砂距离：80mm，设定喷砂时间：15s，设定产品转数：60rpm。
对比例1
将实施例1中的金属Bi去除，其余配比和制备方法不变。
以下对实施例1-3和对比例1制备的铝型材进行测试，得到如下测试结果，具体结果见表1。测试方法为GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》。
表1：实施例1-3和对比例1制备的铝型材检测结果；
由以上测试数据可以知道，本发明制备的铝型材具有非常好的强度和韧性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种高强韧超薄中空高铁铝型材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、盛锭筒预热，盛锭筒开始挤压前维持于425-430℃预热4-6小时；
B、铝合金锭加热，将铝合金锭加热，加热温度为420-440℃；
C、模具加热，将模具送入加热炉中进行加热，加热的温度为450-480℃，至少预热两个小时；
D、挤压，将铝合金锭送入盛锭筒内进行挤压处理，进料温度为420-440℃，出料温度为490-510℃；
E、两级强制淬火，将得到的铝型材先采用风冷的方式进行冷却，其淬火冷却速度至少为150℃/min，之后使用水雾进行快速冷却，其淬火冷却速度至少为30℃/s，之后进行断料；
F、矫直，将淬火后的铝型材置于冷却床上，然后固定住左右两端进行拉直处理，拉伸率小于1%；
G、喷砂，采用粒径为50-100μm的微小石英砂对铝合金表面进行喷砂；
H、保温，将矫直之后的铝型材加热至170-185℃下保温6-8小时。
2.如权利要求1所述的高强韧超薄中空高铁铝型材的制备方法，其特征在于，所述的铝合金锭，由以下重量百分比的成分组成：Si 0.1-0.2%、Mn 0.7-0.85%、Zn 0.5-1.2%、Mg2.2-2.8%、Bi 0.008-0.015%、Ni 0.2-0.35%、Ti 0.025-0.038%、余量为Al和不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的高强韧超薄中空高铁铝型材的制备方法，其特征在于，水雾淬火的水温应为15-25℃。
4.如权利要求1所述的高强韧超薄中空高铁铝型材的制备方法，其特征在于，矫直过程中铝型材的温度应保持在30-35℃。
5.如权利要求1所述的高强韧超薄中空高铁铝型材的制备方法，其特征在于，所述的喷砂压力：500-600Kpa，设定喷砂距离：80-100mm，设定喷砂时间：8-15s，设定产品转数：60-70rpm。
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