CN113881907A - 一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铝合金型材生产工艺技术领域，且公开了一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，包括以下工艺步骤：S1、将铝合金将熔化炉温度升高至750‑820℃，将102铝合金投入到炉内熔化；S2、保持熔炉温度不变，搅拌6‑8min，静置15‑35min后扒除铝液表面浮渣，循环搅拌，静置；S3、使用在线净化装置净化铝液，控制铝液中氢含量不大于0.20ml/100g；在流槽中加入细化剂细化合金晶粒，控制合金中Ti含量不大于0.05；本发明中，本发明中工艺操作简便、无需专门的冷处理设备、成本低、一般工厂均可进行；且本发明工艺中通过设置有多组对比例进行试验比较，通过不同温度与保温时长进行多组数据校对，进一步提高了对铝合金时效的真实性与准确性。

Description

一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺
技术领域
本发明涉及铝合金型材生产工艺技术领域，尤其涉及一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺。
背景技术
随着世界性机械制造业技术的快速发展，汽车制造业对新技术、新材料、新工艺、新产品材料要求越来越高，对高强汽车减震器空心型材的需求量越来越大，目前国产汽车减震器存在强度不够，特别是屈服强度不高，塑性不好，在颠簸路面减震效果较差，但是，一种材料强度与塑性同时提高是很难的，如何从材料配比上、制造工艺上同时调整，能够生产汽车减震器用高强铝合金空心型材，从而达到取代进口减震器产品目的，是本发明要解决的问题。
经检索申请号(CN110863161A)公开了一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，涉及铝合金加工技术领域，通过预时效处理、高温时效处理、低温时效处理和超低温时效处理的组合来对铝合金进行时效处理，通过时效温度、时效时间的控制以及辅助处理技术的配合使用来促使合金晶内析出相呈细小弥散分布且晶界析出相呈断续分布，从而有效改善铝合金的硬度和力学性能，使经本发明时效处理后的铝合金具有更优的综合性能。
但是经本发明人探索发现该技术方案仍然存在至少以下缺陷：
上述工艺缺少对比案例，缺少对比项目，且上述工业在实验中热处理炉内产品抽样检验发现，炉内不同区域产品热处理质量差异大、不稳定。
为此，我们提出一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺。
发明内容
本发明主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，包括以下工艺步骤：
S1、将铝合金将熔化炉温度升高至750-820℃，将102铝合金投入到炉内熔化
S2、保持熔炉温度不变，搅拌6-8min，静置15-35min后扒除铝液表面浮渣，循环搅拌，静置；
S3、使用在线净化装置净化铝液，控制铝液中氢含量不大于0.20ml/100g；在流槽中加入细化剂细化合金晶粒，控制合金中Ti含量不大于0.05；然后过滤夹杂物；
S4、处理好的铝合金液用半连续铸造法铸造铝合金锭，浇注温度690～ 710℃，铸造速度85～100mm/min；
S5、将铸造好的铝合金进行高温时效处理；
S6、将经高温时效处理后的铝合金进行低温时效处理，采用分阶降温方式；
S7、经低温时效处理后的铝合金结束后，进行冷却，在冷却时采用超声波振动，同时采用风冷降温至室温；
作为优选，所述1中的铸造的铝合金按照质量百分比，所述铝合金产品的元素组成为：Si：6-13；Mg：4-6；Cu：1.7-2.0；Er:0.3-2.5；Mn： 0.21-0.26；Fe:2.5-4；Zn：1.0-1.3；Ti：0.015-0.03；Cu：0.5-3.7；Zr：0.13-0.16； Y：0.15-0.25；余量为Al和不可避免的杂质元素。
作为优选，所述高温时效处理的450-600℃，保温时长0-6h。
作为优选，所述低温时效处理的温度为165℃-190℃，保温时长0-6h。
作为优选，所述固溶时温度515、固溶4h后，在165℃进行时效处理后，检测铝合金的硬度值，抗拉强度与伸长率。
作为优选，所述固溶时温度515℃.固溶4h后，在170℃进行时效处理后，检测铝合金的硬度值，抗拉强度与伸长率。
作为优选，所述固溶时温度515℃.固溶4h后，在175℃进行时效处理后，检测铝合金的硬度值，抗拉强度与伸长率。
作为优选，所述固溶时温度490℃.固溶4h后，在170℃进行时效处理后，检测铝合金的硬度值，抗拉强度与伸长率。
作为优选，所述固溶时温度490℃.固溶4h后，在175℃进行时效处理后，检测铝合金的硬度值，抗拉强度与伸长率。
作为优选，所述1中，铝合金的抗拉强度为285MPa～368MPa，屈服强度为 252MPa～329MPa，伸长率5.6％～15.4％，硬度值105HB-130HB。
有益效果
本发明提供了一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺。具备以下有益效果：
(1).该一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺本发明工艺中通过设置有多组对比例进行试验比较，通过不同温度与保温时长进行多组数据校对，进一步提高了对铝合金时效的真实性与准确性。
(2).该一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，在515℃固溶4h后，分别在165℃、175℃、185℃下进行时效处理，时效温度越高，硬化速度越快；在 2-6h内，随着时效时间延长，抗拉强度递增，而延伸率逐渐降低。
(3).该一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，在175℃下时效3h，表现出较好的综合力学性能，试验得出本工艺中的铝合金较佳的T6热处理工艺条件为：515±5℃×4h+175±5℃×3h，抗拉强度为369MPa，延伸率5.7％，硬度值为130HB；对比原工艺，硬度提高17.5％，抗拉强度提高20.2％，伸长率提高31.3％；缩短生产周期3h，生产效率提高26％。
(4).该一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，本工艺中采用超声波时效法用于对机械零件焊接修复部位进行消除残余应力和强化处理，对于消除局部残余应力，且处理工艺简单，效果稳定可靠；不受工件材质、形状、结构、钢板厚度、重量、场地之限制，特别是在施工现场、焊接过程和焊接修复时用于消除焊接应力更显灵活方便；环保、节能、安全、无污染，施工现场使用更显灵活方便；在焊接过程汇总边焊接超声处理可明显减少焊接变形
(5).该一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，本发明通过复合添加特定成分的Mn、Cr、Er元素，抑制再结晶和晶粒长大，严格控制铝合金铸锭的均匀化和挤压工艺参数，同时提高铝合金的断裂韧性和抗腐蚀性能。
(6).该一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，发明通过预时效处理、高温时效处理、低温时效处理组合来对铝合金进行时效处理，通过时效温度、时效时间的控制以及辅助处理技术的配合使用来促使合金晶内析出呈断续分布，有效改善铝合金的硬度和力学性能，Cu、Mg元素溶解到基体中，形成过饱和固溶体，随后在时效阶段析出强化相。
具体实施方式
下面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。
实施例一：一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，包括以下工艺步骤：
S1、将铝合金将熔化炉温度升高至750-820℃，将102铝合金投入到炉内熔化
S2、保持熔炉温度不变，搅拌6-8min，静置15-35min后扒除铝液表面浮渣，循环搅拌，静置；
S3、使用在线净化装置净化铝液，控制铝液中氢含量不大于0.20ml/100g；在流槽中加入细化剂细化合金晶粒，控制合金中Ti含量不大于0.05；然后过滤夹杂物；
S4、处理好的铝合金液用半连续铸造法铸造铝合金锭，浇注温度690～ 710℃，铸造速度85～100mm/min；
S5、将铸造好的铝合金进行高温时效处理；
S6、将经高温时效处理后的铝合金进行低温时效处理，采用分阶降温方式；
S7、经低温时效处理后的铝合金结束后，进行冷却，在冷却时采用超声波振动，同时采用风冷降温至室温；
所述1中的铸造的铝合金按照质量百分比，所述铝合金产品的元素组成为： Si：6-13；Mg：4-6；Cu：1.7-2.0；Er:0.3-2.5；Mn：0.21-0.26；Fe:2.5-4；Zn： 1.0-1.3；Ti：0.015-0.03；Cu：0.5-3.7；Zr：0.13-0.16；Y：0.15-0.25；余量为Al和不可避免的杂质元素。
所述高温时效处理的450-600℃，保温时长0-6h。
所述低温时效处理的温度为165℃-190℃，保温时长0-6h。
所述固溶时温度490℃.固溶4h后，在170℃进行时效处理后，检测铝合金的硬度值，抗拉强度与伸长率。
所述固溶时温度490℃.固溶4h后，在175℃进行时效处理后，检测铝合金的硬度值，抗拉强度与伸长率。
所述1中，铝合金的抗拉强度为295MPa，屈服强度为279MPa，伸长率9.64％，硬度值107HB
本发明的工作原理：在515℃固溶4h后，分别在165℃、175℃、185℃下进行时效处理，时效温度越高，硬化速度越快；在2-6h内，随着时效时间延长，抗拉强度递增，而延伸率逐渐降低。
实施例二：一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，包括以下工艺步骤：
S1、将铝合金将熔化炉温度升高至750-820℃，将102铝合金投入到炉内熔化
S2、保持熔炉温度不变，搅拌6-8min，静置15-35min后扒除铝液表面浮渣，循环搅拌，静置；
S3、使用在线净化装置净化铝液，控制铝液中氢含量不大于0.20ml/100g；在流槽中加入细化剂细化合金晶粒，控制合金中Ti含量不大于0.05；然后过滤夹杂物；
S4、处理好的铝合金液用半连续铸造法铸造铝合金锭，浇注温度690～ 710℃，铸造速度85～100mm/min；
S5、将铸造好的铝合金进行高温时效处理；
S6、将经高温时效处理后的铝合金进行低温时效处理，采用分阶降温方式；
S7、经低温时效处理后的铝合金结束后，进行冷却，在冷却时采用超声波振动，同时采用风冷降温至室温；
所述1中的铸造的铝合金按照质量百分比，所述铝合金产品的元素组成为： Si：6-13；Mg：4-6；Cu：1.7-2.0；Er:0.3-2.5；Mn：0.21-0.26；Fe:2.5-4；Zn： 1.0-1.3；Ti：0.015-0.03；Cu：0.5-3.7；Zr：0.13-0.16；Y：0.15-0.25；余量为Al和不可避免的杂质元素。
所述高温时效处理的450-600℃，保温时长0-6h。
所述低温时效处理的温度为165℃-190℃，保温时长0-6h。
所述固溶时温度515、固溶4h后，在165℃进行时效处理后，检测铝合金的硬度值，抗拉强度与伸长率。
此时铝合金的强度355MPa，延伸率14.4％，硬度值为120HB。
本发明的工作原理：在175℃下时效3h，表现出较好的综合力学性能，试验得出本工艺中的铝合金较佳的T6热处理工艺条件为：515±5℃×4h+175±5℃×3h，抗拉强度为369MPa，延伸率5.7％，硬度值为130HB；对比原工艺，硬度提高17.5％，抗拉强度提高20.2％，伸长率提高31.3％；缩短生产周期3h，生产效率提高26％。
实施例三：一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，包括以下工艺步骤：
S1、将铝合金将熔化炉温度升高至750-820℃，将102铝合金投入到炉内熔化
S2、保持熔炉温度不变，搅拌6-8min，静置15-35min后扒除铝液表面浮渣，循环搅拌，静置；
S3、使用在线净化装置净化铝液，控制铝液中氢含量不大于0.20ml/100g；在流槽中加入细化剂细化合金晶粒，控制合金中Ti含量不大于0.05；然后过滤夹杂物；
S4、处理好的铝合金液用半连续铸造法铸造铝合金锭，浇注温度690～ 710℃，铸造速度85～100mm/min；
S5、将铸造好的铝合金进行高温时效处理；
S6、将经高温时效处理后的铝合金进行低温时效处理，采用分阶降温方式；
S7、经低温时效处理后的铝合金结束后，进行冷却，在冷却时采用超声波振动，同时采用风冷降温至室温；
所述1中的铸造的铝合金按照质量百分比，所述铝合金产品的元素组成为：Si：6-13；Mg：4.5-6；Cu：1.7-2.0；Er:0.3-2.5；Mn：0.21-0.26；Fe:3-4；Zn： 1.0-1.2；Ti：0.015-0.03；Cu：0.5-3.7；Zr：0.13-0.16；Y：0.15-0.25；余量为Al和不可避免的杂质元素。
所述高温时效处理的450-600℃，保温时长0-6h。
所述低温时效处理的温度为165℃-190℃，保温时长0-6h。
所述固溶时温度515℃.固溶4h后，在170℃进行时效处理后，检测铝合金的硬度值，抗拉强度与伸长率，此时铝合金的强度352MPa，延伸率14.6％，硬度值为120HB。
本发明的工作原理：本工艺中采用超声波时效法用于对机械零件焊接修复部位进行消除残余应力和强化处理，对于消除局部残余应力，且处理工艺简单，效果稳定可靠；不受工件材质、形状、结构、钢板厚度、重量、场地之限制，特别是在施工现场、焊接过程和焊接修复时用于消除焊接应力更显灵活方便；环保、节能、安全、无污染，施工现场使用更显灵活方便；在焊接过程汇总边焊接超声处理可明显减少焊接变形。
实施例四：一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，包括以下工艺步骤：
S1、将铝合金将熔化炉温度升高至750-820℃，将102铝合金投入到炉内熔化
S2、保持熔炉温度不变，搅拌6-8min，静置15-35min后扒除铝液表面浮渣，循环搅拌，静置；
S3、使用在线净化装置净化铝液，控制铝液中氢含量不大于0.20ml/100g；在流槽中加入细化剂细化合金晶粒，控制合金中Ti含量不大于0.05；然后过滤夹杂物；
S4、处理好的铝合金液用半连续铸造法铸造铝合金锭，浇注温度690～710℃，铸造速度85～100mm/min；
S5、将铸造好的铝合金进行高温时效处理；
S6、将经高温时效处理后的铝合金进行低温时效处理，采用分阶降温方式；
S7、经低温时效处理后的铝合金结束后，进行冷却，在冷却时采用超声波振动，同时采用风冷降温至室温；
所述1中的铸造的铝合金按照质量百分比，所述铝合金产品的元素组成为： Si：7-13；Mg：4-6；Cu：1.7-2.0；Er:0.3-2.5；Mn：0.21-0.26；Fe:2.9-4；Zn： 1.2-1.3；Ti：0.015-0.03；Cu：0.5-3.7；Zr：0.13-0.16；Y：0.22-0.25；余量为Al和不可避免的杂质元素。
所述高温时效处理的450-600℃，保温时长0-6h。
所述固溶时温度515℃.固溶4h后，在175℃进行时效处理后，检测铝合金的硬度值，抗拉强度与伸长率，此时铝合金的强度368MPa，延伸率15.4％，硬度值为130HB。
本发明的工作原理：本发明通过复合添加特定成分的Mn、Cr、Er元素，抑制再结晶和晶粒长大，严格控制铝合金铸锭的均匀化和挤压工艺参数，同时提高铝合金的断裂韧性和抗腐蚀性能。
实施例五：一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，包括以下工艺步骤：
S1、将铝合金将熔化炉温度升高至750-820℃，将102铝合金投入到炉内熔化
S2、保持熔炉温度不变，搅拌6-8min，静置15-35min后扒除铝液表面浮渣，循环搅拌，静置；
S3、使用在线净化装置净化铝液，控制铝液中氢含量不大于0.20ml/100g；在流槽中加入细化剂细化合金晶粒，控制合金中Ti含量不大于0.05；然后过滤夹杂物；
S4、处理好的铝合金液用半连续铸造法铸造铝合金锭，浇注温度690～ 710℃，铸造速度85～100mm/min；
S5、将铸造好的铝合金进行高温时效处理；
S6、将经高温时效处理后的铝合金进行低温时效处理，采用分阶降温方式；
S7、经低温时效处理后的铝合金结束后，进行冷却，在冷却时采用超声波振动，同时采用风冷降温至室温；
所述1中的铸造的铝合金按照质量百分比，所述铝合金产品的元素组成为： Si：7.8-13；Mg：5.5-6；Cu：1.7-2.0；Er:0.3-2.5；Mn：0.22-0.26；Fe:2.5-4；Zn： 1.1-1.3；Ti：0.015-0.03；Cu：0.5-3.7；Zr：0.13-0.16；Y：0.15-0.25；余量为Al和不可避免的杂质元素。
所述高温时效处理的450-600℃，保温时长0-6h。
所述固溶时温度515℃.固溶4h后，在175℃进行时效处理后，检测铝合金的硬度值，抗拉强度与伸长率，此时铝合金的强度368MPa，延伸率15.4％，硬度值为130HB。
本发明的工作原理：发明通过预时效处理、高温时效处理、低温时效处理组合来对铝合金进行时效处理，通过时效温度、时效时间的控制以及辅助处理技术的配合使用来促使合金晶内析出呈断续分布，有效改善铝合金的硬度和力学性能，Cu、Mg元素溶解到基体中，形成过饱和固溶体，随后在时效阶段析出强化相。
实施例六：一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，包括以下工艺步骤：
S1、将铝合金将熔化炉温度升高至750-820℃，将102铝合金投入到炉内熔化
S2、保持熔炉温度不变，搅拌6-8min，静置15-35min后扒除铝液表面浮渣，循环搅拌，静置；
S3、使用在线净化装置净化铝液，控制铝液中氢含量不大于0.20ml/100g；在流槽中加入细化剂细化合金晶粒，控制合金中Ti含量不大于0.05；然后过滤夹杂物；
S4、处理好的铝合金液用半连续铸造法铸造铝合金锭，浇注温度690～ 710℃，铸造速度85～100mm/min；
S5、将铸造好的铝合金进行高温时效处理；
S6、将经高温时效处理后的铝合金进行低温时效处理，采用分阶降温方式；
S7、经低温时效处理后的铝合金结束后，进行冷却，在冷却时采用超声波振动，同时采用风冷降温至室温；
所述1中的铸造的铝合金按照质量百分比，所述铝合金产品的元素组成为： Si：6-13；Mg：4-6；Cu：1.7-2.0；Er:0.3-2.5；Mn：0.21-0.26；Fe:2.5-4；Zn： 1.0-1.3；Ti：0.015-0.03；Cu：0.5-3.7；Zr：0.13-0.16；Y：0.15-0.25；余量为Al和不可避免的杂质元素。
所述高温时效处理的450-600℃，保温时长0-6h。
所述固溶时温度490℃.固溶4h后，在170℃进行时效处理后，检测铝合金的硬度值，抗拉强度与伸长率，此时铝合金的强度358MPa，延伸率9.4％，硬度值为136HB。
本发明的工作原理：本发明中工艺操作简便、无需专门的冷处理设备、成本低、一般工厂均可进行；且本发明工艺中通过设置有多组对比例进行试验比较，通过不同温度与保温时长进行多组数据校对，进一步提高了对铝合金时效的真实性与准确性。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：
S1、将铝合金将熔化炉温度升高至750-820℃，将102铝合金投入到炉内熔化；
S2、保持熔炉温度不变，搅拌6-8min，静置15-35min后扒除铝液表面浮渣，循环搅拌，静置；
S3、使用在线净化装置净化铝液，控制铝液中氢含量不大于0.20ml/100g；在流槽中加入细化剂细化合金晶粒，控制合金中Ti含量不大于0.05；然后过滤夹杂物；
S4、处理好的铝合金液用半连续铸造法铸造铝合金锭，浇注温度690～710℃，铸造速度85～100mm/min；
S5、将铸造好的铝合金进行高温时效处理；
S6、将经高温时效处理后的铝合金进行低温时效处理，采用分阶降温方式；
S7、经低温时效处理后的铝合金结束后，进行冷却，在冷却时采用超声波振动，同时采用风冷降温至室温。
2.根据权利要求1所述的一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，其特征在于：所述1中的铸造的铝合金按照质量百分比，所述铝合金产品的元素组成为：Si：6-13；Mg：4-6；Cu：1.7-2.0；Er:0.3-2.5；Mn：0.21-0.26；Fe:2.5-4；Zn：1.0-1.3；Ti：0.015-0.03；Cu：0.5-3.7；Zr：0.13-0.16；Y：0.15-0.25；余量为Al和不可避免的杂质元素。
3.根据权利要求1所述的一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，其特征在于：所述高温时效处理的450-600℃，保温时长0-6h。
4.根据权利要求1所述的一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，其特征在于：所述低温时效处理的温度为165℃-190℃，保温时长0-6h。
5.根据权利要求1所述的一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，其特征在于：所述固溶时温度515、固溶4h后，在165℃进行时效处理后，检测铝合金的硬度值，抗拉强度与伸长率。
6.根据权利要求1所述的一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，其特征在于：所述固溶时温度515℃.固溶4h后，在170℃进行时效处理后，检测铝合金的硬度值，抗拉强度与伸长率。
7.根据权利要求1所述的一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，其特征在于：所述固溶时温度515℃.固溶4h后，在175℃进行时效处理后，检测铝合金的硬度值，抗拉强度与伸长率。
8.根据权利要求1所述的一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，其特征在于：所述固溶时温度490℃.固溶4h后，在170℃进行时效处理后，检测铝合金的硬度值，抗拉强度与伸长率。
9.根据权利要求1所述的一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，其特征在于：所述固溶时温度490℃.固溶4h后，在175℃进行时效处理后，检测铝合金的硬度值，抗拉强度与伸长率。
10.根据权利要求1所述的一种挤压铸造铝合金的时效处理工艺，其特征在于：所述1中，铝合金的抗拉强度为285MPa～368MPa，屈服强度为252MPa～329MPa，伸长率5.6％～15.4％，硬度值105HB-130HB。
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