CN113441664A - 一种消防用铝合金三分水接口锻造成型的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种消防用铝合金三分水接口锻造成型的方法，包括如下步骤：步骤100、选取预设直径的铝合金圆形挤压棒材作为原料，并对所述铝合金圆形挤压棒材切割成预设长度的第一胚料；步骤200、将所述坯料加热至480℃～530℃的条件，同时在480℃～530℃的条件下保温2～3h后得到第二坯料；步骤300、将所述第二坯料放入480℃～530℃的条件下先后进行预锻和终锻，得到带毛刺的第一锻件毛坯；步骤400、先后使用硝酸溶液和NaOH溶液蚀洗10min，之后检测所述第一锻件毛坯并选取出无缺陷的第二锻件毛坯；通过将原有的铸造成型方式改为锻造成型，从而提升三分水接口成品64.9％的抗拉强度、67.7％的屈服率、8.9％的延伸率、30％的硬度，降低了出现过烧等缺陷的几率。

Description

一种消防用铝合金三分水接口锻造成型的方法
技术领域
本发明涉及金属锻造加工技术领域，具体涉及一种消防用铝合金三分水接口锻造成型的方法。
背景技术
消防分水接口时消防工作中一种常用的接口，主要用于联接消防供水干线与多股出水支线的消防器具，其中，三分水接口为使用频率较高的接口，相比相对二分水接口其能量损失会加大，这就要求系统具有较大的压强，因此对分水器的强度等性能有一定的要求，同时消防水接口的结构相对复杂。
目前，大部分消防水接口都是采用铸造的成形方式，而采用铸造的方式进行成形时，会有组织粗大、缺陷多、工人劳动强度大和铸件质量不稳定等问题，且其主要材料为钢，很难实现部件的有效减重，因此采用常规铸造方式生产消费三分水接口不仅性能难以达到消防使用需求，且重量相对较重；
铝合金作为现阶段使用众多的减重材料和锻造材料，且目前对于铝合金的加工方式多位锻造加工，因此使用锻造铝合金的方式用于生产消防三分水接口会提升成品的质量，并大大减轻成品的重量，在相关领域内具有广阔的前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种消防用铝合金三分水接口锻造成型的方法，以解决现有技术中三分水接口铸造成型的生产方法难以达到消防使用需求的问题。
为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
一种消防用铝合金三分水接口锻造成型的方法，包括如下步骤：
步骤100、选取预设直径的铝合金圆形挤压棒材作为原料，并对所述铝合金圆形挤压棒材切割成预设长度的第一胚料；
步骤200、将所述坯料加热至480℃～530℃的条件，同时在480℃～530℃的条件下保温2～3h后得到第二坯料；
步骤300、将所述第二坯料放入480℃～530℃的条件下先后进行预锻和终锻，得到带毛刺的第一锻件毛坯；
步骤400、去除所述第一锻件毛坯的毛刺，并先后使用硝酸溶液和NaOH溶液蚀洗10min，之后检测所述第一锻件毛坯并选取出无缺陷的第二锻件毛坯；
步骤500、将所述第二锻件毛坯放入540℃的条件下固溶处理，同时保温150min后快速取出进行冷却，以获得第三锻件毛坯；
步骤600、将所述第三锻件毛坯在170℃的调节下时效处理，同时完成铝合金三分水接口的锻造成型，之后将锻造成型的所述第三锻件毛坯放入达到170℃炉温的锻造炉中保温480min，以获得铝合金三分水接口锻件；
步骤700、将所述铝合金三分水接口锻件先后进行酸洗、抛光、碱蚀、出光、封闭以及抛丸处理，以获得铝合金三分水接口成品。
作为本发明的一种优选方案，在步骤200中，所述第一坯料出炉的温度≥510℃。
作为本发明的一种优选方案，在步骤300中，所述第一锻件毛坯的锻后温度≥410℃。
作为本发明的一种优选方案，在步骤400中，硝酸溶液的质量分数为15～30％，NaOH溶液的质量分数为20％。
作为本发明的一种优选方案，在步骤500中，所述第二锻件毛坯通过在温度为40℃的水温中浸泡20min冷却。
作为本发明的一种优选方案，在步骤700中，酸洗、抛光、碱蚀、出光、封闭以及抛丸处理具体为：
酸洗处理为酸洗溶液浸泡所述铝合金三分水接口锻件5～10min用于表面脱脂，所述酸洗溶液由常温下乳白剂、硫酸、水配置而成，所述乳白剤、硫酸和水的配置比率为5：2：93，并在浸泡完毕后使用清水清洗；
所述抛光处理是通过先在所述铝合金三分水接口锻件表面涂抹磨液作为光亮剂，之后通过使用砂轮机对所述铝合金三分水接口锻件外表面打磨8～10min；
碱蚀处理为碱性溶液对所述铝合金三分水接口锻件进行浸泡，所述碱性溶液为质量分数为20％的NaOH溶液，所述碱性溶液保持在温度为40～50℃区间浸泡所述铝合金三分水接口锻件15～20min，并在浸泡完毕后使用清水清洗；
出光处理为出光溶液对所述铝合金三分水接口锻件浸泡，所述出光溶液为质量分数为30％的HNO3溶液，并且所述出光溶液浸泡所述铝合金三分水接口锻件的时间为1～2min；
封闭处理是通过采用95℃的热水对所述铝合金三分水接口锻件进行封闭；
抛丸处理是将所述铝合金三分水接口锻件放入抛丸机中加工15min。
作为本发明的一种优选方案，在步骤200-500中，对胚料和毛坯的加热、保温、模锻以及固溶处理均通过板链式加热装置完成；
在步骤600中，对所述第三锻件毛坯时效处理的装置为独立的保温炉装置。
作为本发明的一种优选方案，所述板链式锻造加工装置包括沿U型分布的工件传送链板，以及沿其输送反向顺次安装的加热中心炉、预锻模装置、终锻模装置和蚀洗装置；
所述加热中心炉的内部设有用于提供制胚温度的制坯加热炉腔，以及用于提供固溶温度的固溶加热炉腔组成，所述制坯加热炉腔和所述固溶加热炉腔交错启停，并且所述制坯加热炉腔和所述固溶加热炉腔之间通过设有互补升温机构用于热量互补辅助升温；
所述制坯加热炉腔和所述固溶加热炉腔的输入口和输出口交错分布，所述工件传送链板依次沿所述制坯加热炉腔和所述固溶加热炉腔的输入口和从输出口穿过形成U型分布结构。
作为本发明的一种优选方案，所述制坯加热炉腔和所述固溶加热炉腔内部结构相同，所述制坯加热炉腔上设有用于对接所述互补升温机构的第一管道对接座，并且所述制坯加热炉腔的内部安装有用于检测内腔温度的第一温度传感器；
所述固溶加热炉腔上设有用于对接所述互补升温机构的第二管道对接座，并且所述固溶加热炉腔的内部安装有用于检测内腔温度的第二温度传感器。
作为本发明的一种优选方案，所述互补升温机构包括分别对接所述第一管道对接座的第一耐热管道，以及对接所述第二管道对接座的第二耐热管道，所述第一耐热管道和所述第二耐热管道相对处的端部皆安装有用于封闭的管内封闭阀门，并且所述第一耐热管道和所述第二耐热管道之间通过设有双向管道风机连通；
所述加热中心炉上安装有用于接收所述第一温度传感器和所述第二温度传感器检测温度数据的温控处理模块，并且所述温控处理模块根据检测数据控制两个所述管内封闭阀门开关以及所述双向管道风机双向抽吸。
本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
(1)本发明通过将原有的铸造成型方式改为锻造成型，从而提升三分水接口成品64.9％的抗拉强度、67.7％的屈服率、8.9％的延伸率、30％的硬度，并降低了三分水接口成品的金相组织出现过烧等缺陷的几率。
(2)本发明通过将加热中心炉设为双加热炉结构，用于分别进行制坯和固溶，并在两个加热炉之间设置有互补升温机构实现互补的辅助升温，减小了加热炉升温至设定温度的耗能，并缩短了上升至设定温度的时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例提供整体的流程图。
图2为本发明实施例提供铝合金三分水接口正视图。
图3为本发明实施例提供铝合金三分水接口的A-A剖面图。
图4为本发明实施例提供板链式锻造加工装置的示意图。
图5为本发明实施例提供加热中心炉的示意图。
图中的标号分别表示如下：
1-工件传送链板；2-加热中心炉；3-预锻模装置；4-终锻模装置；5-蚀洗装置；
21-制坯加热炉腔；22-固溶加热炉腔；23-互补升温机构；
211-第一管道对接座；212-第一温度传感器；
221-第二管道对接座；222-第二温度传感器；
231-第一耐热管道；232-第二耐热管道；233-管内封闭阀门；234-双向管道风机；235-温控处理模块。
具体实施方式
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。
如图1至图3所示，本发明提供了一种消防用铝合金三分水接口锻造成型的方法，包括如下步骤：
步骤100、选取预设直径的铝合金圆形挤压棒材作为原料，并对铝合金圆形挤压棒材切割成预设长度的第一胚料；
选择直径为115mm的6082铝合金挤压棒料为毛料，沿挤压方向切割得到具体规格为Φ115mm×80mm的坯料；
6082铝合金挤压棒料的元素及质量百分比为：Si1.19％，Fe0.217％，Cu0.060％，Mn0.743％，Mg0.961％，Zn≤0.001％，C0.166％，Ti0.033％符合国标中对6082铝合金的成分规定：Si1～1.3％，Fe0.1～0.3％，Cu≤0.1％，Mn0.4～1％，Mg0.6～1.2％，Zn≤0.2％，Cr≤0.25％，Ti≤0.1％；
同时对6082铝合金的盘状坯料的晶粒度要求为小于等于一级晶粒度和外观无油污、铝屑、裂纹、拉伤、气泡、腐蚀等，符合外观检验标准无毛刺、尖角。
步骤200、将坯料加热至480℃～530℃的条件，同时在480℃～530℃的条件下保温2～3h后得到第二坯料；
在步骤200中，第一坯料出炉的温度≥510℃。
步骤300、将第二坯料放入480℃～530℃的条件下先后进行预锻和终锻，得到带毛刺的第一锻件毛坯；
在步骤300中，第一锻件毛坯的锻后温度≥410℃。
步骤400、去除第一锻件毛坯的毛刺，并先后使用硝酸溶液和NaOH溶液蚀洗10min，之后检测第一锻件毛坯并选取出无缺陷的第二锻件毛坯；
在步骤400中，硝酸溶液的质量分数为15～30％，NaOH溶液的质量分数为20％。
步骤500、将第二锻件毛坯放入540℃的条件下固溶处理，同时保温150min后快速取出进行冷却，以获得第三锻件毛坯；
在步骤500中，第二锻件毛坯通过在温度为40℃的水温中浸泡20min冷却。
步骤600、将第三锻件毛坯在170℃的调节下时效处理，同时完成铝合金三分水接口的锻造成型，之后将锻造成型的第三锻件毛坯放入达到170℃炉温的锻造炉中保温480min，以获得铝合金三分水接口锻件。
步骤700、将铝合金三分水接口锻件先后进行酸洗、抛光、碱蚀、出光、封闭以及抛丸处理，以获得铝合金三分水接口成品；
在步骤700中，酸洗、抛光、碱蚀、出光、封闭以及抛丸处理具体为：
酸洗处理为酸洗溶液浸泡铝合金三分水接口锻件5～10min用于表面脱脂，酸洗溶液由常温下乳白剂、硫酸、水配置而成，所述乳白剤、硫酸和水的配置比率为5：2：93，并在浸泡完毕后使用清水清洗；
抛光处理是通过先在铝合金三分水接口锻件表面涂抹磨液作为光亮剂，之后通过使用砂轮机对铝合金三分水接口锻件外表面打磨8～10min；
碱蚀处理为碱性溶液对铝合金三分水接口锻件进行浸泡，碱性溶液为质量分数为20％的NaOH溶液，碱性溶液保持在温度为40～50℃区间浸泡铝合金三分水接口锻件15～20min，并在浸泡完毕后使用清水清洗；
出光处理为出光溶液对铝合金三分水接口锻件浸泡，出光溶液为质量分数为30％的HNO3溶液，并且出光溶液浸泡铝合金三分水接口锻件的时间为1～2min；
封闭处理是通过采用95℃的热水对铝合金三分水接口锻件进行封闭；
抛丸处理是将铝合金三分水接口锻件放入抛丸机中加工15min。
本发明通过将原有的铸造成型方式改为锻造成型，从而提升三分水接口成品的抗拉强度、屈服率、延伸率、硬度，其中；
三分水接口成品的抗拉强度从242MPa增长到399MPa，增长率约为64.9％；
三分水接口成品的屈服强度从226MPa增长到了379MPa，增长率为67.7％；
三分水接口成品的延伸率从3.5％增长到12.4％，增长率为8.9％；
三分水接口成品的硬度从92HB增长到了120HB，增长率为30％；
以及降低了三分水接口成品的金相组织出现过烧等缺陷的几率。
其中，在步骤200-500中，对胚料和毛坯的加热、保温、模锻以及固溶处理均通过板链式加热装置完成；
在步骤600中，对第三锻件毛坯时效处理的装置为独立的保温炉装置。
如图4至图5所示，板链式锻造加工装置包括沿U型分布的工件传送链板1，以及沿其输送反向顺次安装的加热中心炉2、预锻模装置3、终锻模装置4和蚀洗装置5；
加热中心炉2的内部设有用于提供制胚温度的制坯加热炉腔21，以及用于提供固溶温度的固溶加热炉腔22组成，制坯加热炉腔21和固溶加热炉腔22交错启停，并且制坯加热炉腔21和固溶加热炉腔22之间通过设有互补升温机构23用于热量互补辅助升温；
制坯加热炉腔21和固溶加热炉腔22的输入口和输出口交错分布，工件传送链板1依次沿制坯加热炉腔21和固溶加热炉腔22的输入口和从输出口穿过形成U型分布结构。
制坯加热炉腔21和固溶加热炉腔22内部结构相同，制坯加热炉腔21上设有用于对接互补升温机构23的第一管道对接座211，并且制坯加热炉腔21的内部安装有用于检测内腔温度的第一温度传感器212；
固溶加热炉腔22上设有用于对接互补升温机构23的第二管道对接座221，并且固溶加热炉腔22的内部安装有用于检测内腔温度的第二温度传感器222。
互补升温机构23包括分别对接第一管道对接座211的第一耐热管道231，以及对接第二管道对接座221的第二耐热管道232，第一耐热管道231和第二耐热管道232相对处的端部皆安装有用于封闭的管内封闭阀门233，并且第一耐热管道231和第二耐热管道232之间通过设有双向管道风机234连通；
加热中心炉2上安装有用于接收第一温度传感器212和第二温度传感器222检测温度数据的温控处理模块235，并且温控处理模块235根据检测数据控制两个管内封闭阀门233开关以及双向管道风机234双向抽吸。
在切割后的胚料随着工件传送链板1输送至加热中心炉2的制坯加热炉腔21中，通过制坯加热炉腔21内腔封闭后升温至480℃～530℃，待制坯完成后由工件传送链板1输送至预锻模装置3的位置进行预锻，再由工件传送链板1输送至终锻模装置4进行终锻、之后由工件传送链板1输送至蚀洗装置5进行蚀洗，并对蚀洗后的锻件进行筛选，最后将筛选合格的锻件由工件传送链板1输送至加热中心炉2的固溶加热炉腔22，通过固溶加热炉腔22内腔封闭后升温至540℃，待固溶完成后由工件传送链板1输送出进行下一步的时效处理。
由于制坯加热炉腔21温度范围内的最高温度与固溶加热炉腔22温度差保持10℃，且在固溶加热炉腔22内的高温空气通过互补升温机构23的第一耐热管道231、双向管道风机234和第二耐热管道232排入制坯加热炉腔21内部的过程中会产生高于10℃的热量损耗。
因此通过将制坯加热炉腔21和固溶加热炉腔22的启停错开，在任意一组加热炉打开取出锻件时会造成热量快速流失，在下次运行时需要再次加热，此时可通过互补升温机构23将另一个加热炉内的高温空气抽吸排入后，可使得重新启动的加热炉内的温度快速升高，且单向抽吸的方式不会连带大幅降低另一个加热炉内的温度。
使得有效减小了加热炉升温至设定温度的耗能，并缩短了上升至设定温度的时间。
以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种消防用铝合金三分水接口的锻造成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤100、选取预设直径的铝合金圆形挤压棒材作为原料，并对所述铝合金圆形挤压棒材切割成预设长度的第一胚料；
步骤200、将所述坯料加热至480℃～530℃的条件，同时在480℃～530℃的条件下保温2～3h后得到第二坯料；
步骤300、将所述第二坯料放入480℃～530℃的条件下先后进行预锻和终锻，得到带毛刺的第一锻件毛坯；
步骤400、去除所述第一锻件毛坯的毛刺，并先后使用硝酸溶液和NaOH溶液蚀洗10min，之后检测所述第一锻件毛坯并选取出无缺陷的第二锻件毛坯；
步骤500、将所述第二锻件毛坯放入540℃的条件下固溶处理，同时保温150min后快速取出进行冷却，以获得第三锻件毛坯；
步骤600、将所述第三锻件毛坯在170℃的调节下时效处理，同时完成铝合金三分水接口的锻造成型，之后将锻造成型的所述第三锻件毛坯放入达到170℃炉温的锻造炉中保温480min，以获得铝合金三分水接口锻件；
步骤700、将所述铝合金三分水接口锻件先后进行酸洗、抛光、碱蚀、出光、封闭以及抛丸处理，以获得铝合金三分水接口成品。
2.根据权利要求1所述的一种消防用铝合金三分水接口锻造成型的方法，其特征在于，在步骤200中，所述第一坯料出炉的温度≥510℃。
3.根据权利要求1所述的一种消防用铝合金三分水接口锻造成型的方法，其特征在于，在步骤300中，所述第一锻件毛坯的锻后温度≥410℃。
4.根据权利要求2所述的一种消防用铝合金三分水接口锻造成型的方法，其特征在于，在步骤400中，硝酸溶液的质量分数为15～30％，NaOH溶液的质量分数为20％。
5.根据权利要求1所述的一种消防用铝合金三分水接口锻造成型的方法，其特征在于，在步骤500中，所述第二锻件毛坯通过在温度为40℃的水温中浸泡20min冷却。
6.根据权利要求1所述的一种消防用铝合金三分水接口锻造成型的方法，其特征在于，在步骤700中，酸洗、抛光、碱蚀、出光、封闭以及抛丸处理具体为：
酸洗处理为酸洗溶液浸泡所述铝合金三分水接口锻件5～10min用于表面脱脂，所述酸洗溶液由常温下乳白剂、硫酸、水配置而成，所述乳白剤、硫酸和水的配置比率为5：2：93，并在浸泡完毕后使用清水清洗；
所述抛光处理是通过先在所述铝合金三分水接口锻件表面涂抹磨液作为光亮剂，之后通过使用砂轮机对所述铝合金三分水接口锻件外表面打磨8～10min；
碱蚀处理为碱性溶液对所述铝合金三分水接口锻件进行浸泡，所述碱性溶液为质量分数为20％的NaOH溶液，所述碱性溶液保持在温度为40～50℃区间浸泡所述铝合金三分水接口锻件15～20min，并在浸泡完毕后使用清水清洗；
出光处理为出光溶液对所述铝合金三分水接口锻件浸泡，所述出光溶液为质量分数为30％的HNO3溶液，并且所述出光溶液浸泡所述铝合金三分水接口锻件的时间为1～2min；
封闭处理是通过采用95℃的热水对所述铝合金三分水接口锻件进行封闭；
抛丸处理是将所述铝合金三分水接口锻件放入抛丸机中加工15min。
7.根据权利要求6所述的一种消防用铝合金三分水接口锻造成型的方法，其特征在于，在步骤200-500中，对胚料和毛坯的加热、保温、模锻以及固溶处理均通过板链式加热装置完成；
在步骤600中，对所述第三锻件毛坯时效处理的装置为独立的保温炉装置。
8.根据权利要求7所述的一种消防用铝合金三分水接口锻造成型的方法，其特征在于，所述板链式锻造加工装置包括沿U型分布的工件传送链板(1)，以及沿其输送反向顺次安装的加热中心炉(2)、预锻模装置(3)、终锻模装置(4)和蚀洗装置(5)；
所述加热中心炉(2)的内部设有用于提供制胚温度的制坯加热炉腔(21)，以及用于提供固溶温度的固溶加热炉腔(22)组成，所述制坯加热炉腔(21)和所述固溶加热炉腔(22)交错启停，并且所述制坯加热炉腔(21)和所述固溶加热炉腔(22)之间通过设有互补升温机构(23)用于热量互补辅助升温；
所述制坯加热炉腔(21)和所述固溶加热炉腔(22)的输入口和输出口交错分布，所述工件传送链板(1)依次沿所述制坯加热炉腔(21)和所述固溶加热炉腔(22)的输入口和从输出口穿过形成U型分布结构。
9.根据权利要求8所述的一种消防用铝合金三分水接口锻造成型的方法，其特征在于，所述制坯加热炉腔(21)和所述固溶加热炉腔(22)内部结构相同，所述制坯加热炉腔(21)上设有用于对接所述互补升温机构(23)的第一管道对接座(211)，并且所述制坯加热炉腔(21)的内部安装有用于检测内腔温度的第一温度传感器(212)；
所述固溶加热炉腔(22)上设有用于对接所述互补升温机构(23)的第二管道对接座(221)，并且所述固溶加热炉腔(22)的内部安装有用于检测内腔温度的第二温度传感器(222)。
10.根据权利要求9所述的一种消防用铝合金三分水接口锻造成型的方法，其特征在于，所述互补升温机构(23)包括分别对接所述第一管道对接座(211)的第一耐热管道(231)，以及对接所述第二管道对接座(221)的第二耐热管道(232)，所述第一耐热管道(231)和所述第二耐热管道(232)相对处的端部皆安装有用于封闭的管内封闭阀门(233)，并且所述第一耐热管道(231)和所述第二耐热管道(232)之间通过设有双向管道风机(234)连通；
所述加热中心炉(2)上安装有用于接收所述第一温度传感器(212)和所述第二温度传感器(222)检测温度数据的温控处理模块(235)，并且所述温控处理模块(235)根据检测数据控制两个所述管内封闭阀门(233)开关以及所述双向管道风机(234)双向抽吸。
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