CN115233048A

CN115233048A - 一种h450铝合金，及其生产方法和设备

Info

Publication number: CN115233048A
Application number: CN202210789044.1A
Authority: CN
Inventors: 赵守明; 张亦杰
Original assignee: Dongliang Aluminium Co ltd
Current assignee: Dongliang Aluminium Co ltd
Priority date: 2022-07-06
Filing date: 2022-07-06
Publication date: 2022-10-25
Anticipated expiration: 2042-07-06
Also published as: CN115233048B

Abstract

本发明属于车身铝合金板技术领域，尤其涉及一种H450铝合金，及其生产方法和设备。本发明与普通的6XXX系铝合金相比，新增加了Mo和V金属，并且调整了所有金属原料的重量配比，再配合前后两期相对独立的特定淬火操作，最终使得该铝合金的抗拉强度≥450 MPa，这也是其名称的由来。此外，本发明还提供了一种专用于上述前后两期独立淬火操作的分区式喷水淬火装置，保证两个淬火时期的工况参数得以高效、稳定地实现。该淬火装置的结构包括喷嘴、输送带、红外线测温仪、高位在先喷水平台单元、低位在后喷水平台单元，以及倾斜连接板，使得两个批次的挤出料可以同时进行前后两期淬火操作。

Description

一种H450铝合金，及其生产方法和设备

技术领域

本发明属于车身铝合金板技术领域，尤其涉及一种H450铝合金，及其生产方法和设备。

背景技术

常见的车身铝合金板，就包括6XXX 系铝合金。例如挪威海德鲁铝业公司开发的HHS400 合金，其抗压强度可以达到 400 N/mm² ，屈服强度不小于370 N/mm² ，伸长率为8%。再例如美国肯联铝业公司开发的 HSA6 系列合金，其最低屈服强度为 370 N/mm² ，而最低抗拉强度为 400 N/mm²。

专利公开号为CN111989415A、公开日为2020.11.24的中国发明专利，公开了一种由6xxx合金制成的挤压产品，其包含0.40-0.80重量％的Si、0.40-0.80重量％的Mg、0.40-0.70重量％的Cu、最高达0.4重量％的Fe、最高达0.30重量％的Mn、最高达0.2重量％的Cr、最高达0.2重量％的V、最高达0.14重量％的Zr、最高达0.1重量％的Ti，每种杂质最高达0.05重量％且总量最高达0.15重量％，余量为铝。

该发明专利中的挤压铝合金板产品，可以做到高于280MPa的拉伸屈服强度。但是，就抗拉强度而言，其性能只能做到400 MPa左右，这对于日益严苛的汽车碰撞性能试验要求而言，是不够的。

所以综上所述，现在急需一种抗拉强度更高，例如450 MPa左右的新型车身铝合金板。

发明内容

本发明提供一种H450铝合金，及其生产方法，其原料组成与普通的6XXX 系铝合金相比，新增加了Mo和V金属，并且调整了所有金属原料的重量配比，再配合前后两期相对独立的特定淬火操作，最终使得该铝合金的抗拉强度≥450 MPa，这也是其名称的由来。

此外，本发明还提供了一种专用于上述前后两期独立淬火操作的分区式喷水淬火装置，保证两个淬火时期的工况参数得以高效、稳定地实现。

该淬火装置的结构包括喷嘴、输送带、红外线测温仪、高位在先喷水平台单元、低位在后喷水平台单元，以及倾斜连接板，使得两个批次的挤出料可以同时进行前后两期淬火操作。

本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种H450铝合金，原料组成包括按重量计的以下各组分：Si、0.4-0.9%，Mg、0.6-1.5%，Cu、＜0.1%，Mn、0.5-1.2%，Fe、0.2-0.4%，Cr、0.1-0.2%，Ti、＜0.1%，Zn、＜0.2% ，Mo、0.1-0.3%，V、0.2-0.3%，余量为Al；所述铝合金的抗拉强度≥450 MPa。

进一步优选的技术方案在于：原料组成包括按重量计的以下各组分：Si、0.4%，Mg、0.9%，Cu、0.05%，Mn、0.9%，Fe、0.2%，Cr、0.1%，Ti、0.02%，Zn、0.15% ，Mo、0.3%，V、0.2%，余量为Al。

进一步优选的技术方案在于：所述铝合金的屈服强度≥400 MPa，延伸率≥8%。

一种H450铝合金的生产方法，依次包括加热、挤出、淬火，以及冷却四个步骤，所述淬火步骤依次包括前期淬火操作，以及后期淬火操作，

所述前期淬火操作直至挤出料的平均温度为465-485℃，此时挤出料的表面温度≥420℃，所述前期淬火操作的持续时间为45-65s，

所述后期淬火操作直至挤出料的平均温度为440-450℃，此时挤出料的表面温度≥400℃，所述后期淬火操作的持续时间为20-30s，

所述淬火步骤全部通过分区式喷水淬火装置完成。

一种H450铝合金的生产方法所用的分区式喷水淬火装置，结构包括喷嘴，输送带，以及红外线测温仪，还包括上表面安装所述输送带的两个高位在先喷水平台单元，设置在两个所述高位在先喷水平台单元之间，且上表面设有所述输送带的低位在后喷水平台单元，以及分别设置在所述低位在后喷水平台单元的两个侧边上，并用于连接所述高位在先喷水平台单元的两个倾斜连接板。

进一步优选的技术方案在于：所述高位在先喷水平台单元包括内底面用于安装所述输送带的U形底板，设置在所述U形底板上的支撑柱，以及设置在所述支撑柱上，且下表面用于安装所述喷嘴和红外线测温仪的顶板。

进一步优选的技术方案在于：所述低位在后喷水平台单元包括两边分别连接两个所述倾斜连接板的矩形底板，设置在所述矩形底板上的矩形排水口，插接设置在所述矩形排水口上，并用于调节排水速度的升降开槽板部，以及设置在所述升降开槽板部上，并用于安装所述喷嘴和红外线测温仪的喷水板部。

进一步优选的技术方案在于：所述升降开槽板部包括设置在所述矩形排水口上的竖向矩形板，设置在所述竖向矩形板上，并用于向下排水的横向矩形口，以及设置在所述横向矩形口内顶面和竖向矩形板上表面之间，并用于安装所述喷水板部的竖向安装口。

进一步优选的技术方案在于：所述喷水板部包括设置在所述竖向安装口上的插接矩形板，以及分别设置在所述插接矩形板两个侧面上，并用于安装所述喷嘴和红外线测温仪的竖向通槽。

进一步优选的技术方案在于：所述矩形底板上表面上，位于所述升降开槽板部的两侧位置处，均设有一个所述输送带，上方的所述输送带的移动方向，与下方的所述输送带的移动方向相互垂直，所述顶板上设有横向主进水管，所述横向主进水管和插接矩形板之间设有竖向分进水管。

本发明具有以下优点。

第一，在现有6082铝合金配方的基础上，引入新的金属原料、调整所有原料的重量配比，再结合特定工况参数的前后分期淬火操作，最终可以保证该铝合金的抗拉强度≥450MPa。

第二，同时，该铝合金的屈服强度≥400 MPa，延伸率≥8%，整体性能优越，可以很好地满足车身铝合金板的性能试验要求。

第三，淬火本身可以抑制Mg2Si相、Al2Cu相的析出，或者抑制析出相的长大，从而提高铝合金强度，而且前后分期、中间滑落的淬火操作，可以使得上述抑制情况更好，最终将析出相的尺寸控制在20nm以内，这就是该铝合金的抗拉强度≥450MPa的关键。

第四，分区式喷水淬火装置包括两个前期淬火区、两个后期淬火区，淬火强度灵活可调，挤出料的表面温度、平均温度实时监测，最终保证淬火结果符合预设所需温度。

第五，低位在后喷水平台单元自带排水速度调节功能、喷水强度调节功能，使得淬火强度的调节方式，多了更多的选择，使得淬火操作更加灵活。

第六，整个淬火装置中部下凹，集中排水，其他区域水体不易飞溅开来，保证淬火操作的有序性。

第七，输送带、倾斜连接板等直接接触挤出料的部位，其材质均为高强度钢，自身不会受热损坏。

附图说明

图1为本发明3个实施例中，铝合金的具体原料重量配比。

图2为本发明3个实施例中，最终生产得到的铝合金的性能测试参数结果，其中每一个实施例至少生产100块该铝合金，最终获得如表所述的平均数值。

图3为本发明中淬火装置的结构示意图。

图4为本发明中高位在先喷水平台单元的结构示意图。

图5为本发明中低位在后喷水平台单元的结构示意图。

图6为本发明中升降开槽板部的位置结构示意图。

图7为本发明中喷水板部的俯视图。

附图中，各标号所代表的含义如下：挤出料a、喷嘴11、输送带12、红外线测温仪13、高位在先喷水平台单元1、低位在后喷水平台单元2、倾斜连接板3、U形底板101、支撑柱102、顶板103、矩形底板201、矩形排水口202、升降开槽板部203、喷水板部204、竖向矩形板203a、横向矩形口203b、竖向安装口203c、插接矩形板204a、竖向通槽204b、横向主进水管4、竖向分进水管5。

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定。

实施例1

如附图1-7所示，一种H450铝合金，原料组成包括按重量计的以下各组分：Si、0.4%，Mg、0.9%，Cu、0.05%，Mn、0.9%，Fe、0.2%，Cr、0.1%，Ti、0.02%，Zn、0.15% ，Mo、0.3%，V、0.2%，余量为Al。

所述淬火步骤全部通过分区式喷水淬火装置完成。

一种H450铝合金的生产方法所用的分区式喷水淬火装置，结构包括喷嘴11，输送带12，以及红外线测温仪13，还包括上表面安装所述输送带12的两个高位在先喷水平台单元1，设置在两个所述高位在先喷水平台单元1之间，且上表面设有所述输送带12的低位在后喷水平台单元2，以及分别设置在所述低位在后喷水平台单元2的两个侧边上，并用于连接所述高位在先喷水平台单元1的两个倾斜连接板3。

在本实施例中，所述喷嘴11、输送带12，以及红外线测温仪13的主体材质为钢铁，至少保证不会被挤出料的高温所熔化。

此外，所述红外线测温仪13选用现有的，可以同时、持续观测挤出料平均温度和表面温度的测温设备，并且与所述喷嘴11和输送带12通过控制系统联动，调节前者的流速、喷水时间等，调节后者的移动速度等。

最终，保证挤出料离开所述在先喷水平台单元1时、离开所述低位在后喷水平台单元2时，就是上述各自不同时期所需的平均温度、表面温度。

最后，对于所述倾斜连接板3而言，其作用至少包括以下3个。

第一、在前期淬火操作和后期淬火操作之间，提供一个过渡期，而且是停留时间可调的过渡期，所述倾斜连接板3上设置常见的开合结构之后，即可方便地控制挤出料在该过渡期所处的时长。

第二、挤出料在所述倾斜连接板3上，以及在所述倾斜连接板3和低位在后喷水平台单元2之间，会发生适当碰撞，该碰撞动作同样可以抑制Mg2Si相、Al2Cu相的析出，或者抑制析出相的长大，从而提高铝合金强度。

第三、所述倾斜连接板3上后续还可以再安装所述喷嘴11，以及红外线测温仪13等设备，将上述前后两期淬火操作，细分为前中后三期，给挤出料的铝合金强度提升效果，提供了新的可能。

所述高位在先喷水平台单元1包括内底面用于安装所述输送带12的U形底板101，设置在所述U形底板101上的支撑柱102，以及设置在所述支撑柱102上，且下表面用于安装所述喷嘴11和红外线测温仪13的顶板103。

在本实施例中，所述倾斜连接板3的形状，与所述U形底板101一样，也是U形结构，保证喷淋水体相对地不易掉落、流下。

所述低位在后喷水平台单元2包括两边分别连接两个所述倾斜连接板3的矩形底板201，设置在所述矩形底板201上的矩形排水口202，插接设置在所述矩形排水口202上，并用于调节排水速度的升降开槽板部203，以及设置在所述升降开槽板部203上，并用于安装所述喷嘴11和红外线测温仪13的喷水板部204。

在本实施例中，所述矩形底板201也为U形板，即降低其上所述输送带12的高度，保证挤出料可以稳定地滑到所述输送带12上去。

此外，所述矩形排水口202用于集中排出所述高位在先喷水平台单元1、低位在后喷水平台单元2上的所有水体。

所述升降开槽板部203在所述矩形排水口202上可以升降调节，为的就是调节所述矩形排水口202的实际有效排水面积，排水越慢，挤出料在所述低位在后喷水平台单元2内的水冷强度越高，最终离开后期淬火操作时的温度会相对较低。当然，这仅仅是调节挤出料最终的，后期淬火操作完成温度的方式之一，其他方式还有例如：调节所述喷水板部204的喷水流速、调节所述喷水板部204的有效喷嘴数量、调节所述输送带12的移动速度等。

最后，所述喷水板部204可以在所述升降开槽板部203上再升降调节，为的就是调节所述喷水板部204的有效喷嘴数量，位于所述升降开槽板部203内的喷嘴，其喷出的水直接就在所述升降开槽板部203内流走了，不会喷到挤出料上，最终水体回收再利用即可。

所述升降开槽板部203包括设置在所述矩形排水口202上的竖向矩形板203a，设置在所述竖向矩形板203a上，并用于向下排水的横向矩形口203b，以及设置在所述横向矩形口203b内顶面和竖向矩形板203a上表面之间，并用于安装所述喷水板部204的竖向安装口203c。

在本实施例中，所述竖向矩形板203a的尺寸，略大于所述矩形排水口202，两者过盈配合，保证所述竖向矩形板203a可以竖向拔插、拔插后不易松动即可。

此外，所述横向矩形口203b在所述矩形排水口202上竖向居中，即为相对较大的有效排水面积，所述横向矩形口203b向上、向下移动，均可减小该有效排水面积。换言之，所述横向矩形口203b的内底面重合矩形底板201的下表面、横向矩形口203b的内顶面重合矩形底板201的上表面，在理论上均可以完全关闭所述矩形排水口202。

最后，所述竖向安装口203c既是所述喷水板部204的安装位置，也是所述喷水板部204处“无效”喷嘴的排水位置。

所述喷水板部204包括设置在所述竖向安装口203c上的插接矩形板204a，以及分别设置在所述插接矩形板204a两个侧面上，并用于安装所述喷嘴11和红外线测温仪13的竖向通槽204b。

在本实施例中，所述喷嘴11在所述竖向通槽204b内，既要设置多排，又要设置多列，前者保证下方的喷嘴11可以有效改为“无效”喷嘴，后者保证对挤出料相对充分、全面的排水淬火效果。

所述矩形底板201上表面上，位于所述升降开槽板部203的两侧位置处，均设有一个所述输送带12，上方的所述输送带12的移动方向，与下方的所述输送带12的移动方向相互垂直，所述顶板104上设有横向主进水管4，所述横向主进水管4和插接矩形板204a之间设有竖向分进水管5。

在本实施例中，所述低位在后喷水平台单元2对应两个后期淬火操作，即如附图3所示，一个水泵连接所述横向主进水管4，即可保证两条淬火操作生产线的用水所需。

其中，该两条淬火操作生产线，其所需的具体挤出料平均温度、挤出料表面温度，都是可以相互不同、各自微调的，最终保证各自最优的铝合金强度。

最后，按照本实施例中的原料重量配比，生产至少100块该铝合金板产品，对其抗拉强度、屈服强度，以及延伸率进行测量，得出的平均数值见附图2。

实施例2

本实施例中的H450铝合金，及其生产方法和设备，与实施例1相比，仅有如附图1所示的原料重量配比偏差。

最后，也对本实施例中至少100块的该铝合金板产品，就抗拉强度、屈服强度，以及延伸率进行测量，得出的平均数值见附图2。

实施例3

最后，仍然对本实施例中至少100块的该铝合金板产品，就抗拉强度、屈服强度，以及延伸率进行测量，得出的平均数值见附图2。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种修改。这些都是不具有创造性的修改，只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1.一种H450铝合金，其特征在于原料组成包括按重量计的以下各组分：Si、0.4-0.9%，Mg、0.6-1.5%，Cu、＜0.1%，Mn、0.5-1.2%，Fe、0.2-0.4%，Cr、0.1-0.2%，Ti、＜0.1%，Zn、＜0.2%，Mo、0.1-0.3%，V、0.2-0.3%，余量为Al；

所述铝合金的抗拉强度≥450MPa。

2.根据权利要求1所述的一种H450铝合金，其特征在于原料组成包括按重量计的以下各组分：Si、0.4%，Mg、0.9%，Cu、0.05%，Mn、0.9%，Fe、0.2%，Cr、0.1%，Ti、0.02%，Zn、0.15% ，Mo、0.3%，V、0.2%，余量为Al。

3.根据权利要求1所述的一种H450铝合金，其特征在于：所述铝合金的屈服强度≥400MPa，延伸率≥8%。

4.一种如权利要求1所述的H450铝合金的生产方法，依次包括加热、挤出、淬火，以及冷却四个步骤，其特征在于：所述淬火步骤依次包括前期淬火操作，以及后期淬火操作，

所述淬火步骤全部通过分区式喷水淬火装置完成。

5.一种如权利要求4所述的H450铝合金的生产方法所用的分区式喷水淬火装置，结构包括喷嘴（11），输送带（12），以及红外线测温仪（13），其特征在于：还包括上表面安装所述输送带（12）的两个高位在先喷水平台单元（1），设置在两个所述高位在先喷水平台单元（1）之间，且上表面设有所述输送带（12）的低位在后喷水平台单元（2），以及分别设置在所述低位在后喷水平台单元（2）的两个侧边上，并用于连接所述高位在先喷水平台单元（1）的两个倾斜连接板（3）。

6.根据权利要求5所述的一种H450铝合金的生产方法所用的分区式喷水淬火装置，其特征在于：所述高位在先喷水平台单元（1）包括内底面用于安装所述输送带（12）的U形底板（101），设置在所述U形底板（101）上的支撑柱（102），以及设置在所述支撑柱（102）上，且下表面用于安装所述喷嘴（11）和红外线测温仪（13）的顶板（103）。

7.根据权利要求6所述的一种H450铝合金的生产方法所用的分区式喷水淬火装置，其特征在于：所述低位在后喷水平台单元（2）包括两边分别连接两个所述倾斜连接板（3）的矩形底板（201），设置在所述矩形底板（201）上的矩形排水口（202），插接设置在所述矩形排水口（202）上，并用于调节排水速度的升降开槽板部（203），以及设置在所述升降开槽板部（203）上，并用于安装所述喷嘴（11）和红外线测温仪（13）的喷水板部（204）。

8.根据权利要求7所述的一种H450铝合金的生产方法所用的分区式喷水淬火装置，其特征在于：所述升降开槽板部（203）包括设置在所述矩形排水口（202）上的竖向矩形板（203a），设置在所述竖向矩形板（203a）上，并用于向下排水的横向矩形口（203b），以及设置在所述横向矩形口（203b）内顶面和竖向矩形板（203a）上表面之间，并用于安装所述喷水板部（204）的竖向安装口（203c）。

9.根据权利要求8所述的一种H450铝合金的生产方法所用的分区式喷水淬火装置，其特征在于：所述喷水板部（204）包括设置在所述竖向安装口（203c）上的插接矩形板（204a），以及分别设置在所述插接矩形板（204a）两个侧面上，并用于安装所述喷嘴（11）和红外线测温仪（13）的竖向通槽（204b）。

10.根据权利要求9所述的一种H450铝合金的生产方法所用的分区式喷水淬火装置，其特征在于：所述矩形底板（201）上表面上，位于所述升降开槽板部（203）的两侧位置处，均设有一个所述输送带（12），上方的所述输送带（12）的移动方向，与下方的所述输送带（12）的移动方向相互垂直，所述顶板（104）上设有横向主进水管（4），所述横向主进水管（4）和插接矩形板（204a）之间设有竖向分进水管（5）。