CN117139402A - 一种挤压复合的铝合金型材及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种挤压复合的铝合金型材的生产方法，包括：（1）制坯：根据最终产品中不同牌号铝合金的结合形状，确定组合坯料的组合方式和结合线形状，将至少两种不同型号的铝合金坯料按照所述组合方式固定在一起；（2）挤压成型：将组合坯料加热到一定温度，再送入挤压室中进行挤压，使组合坯料从分流模块被分割成多股金属流，然后在高温、高压、大变形的条件下焊合在一起，再从规定的型材模口出料，即可获得铝合金型材。本发明将不同牌号的铝合金挤压焊合为一体，结合紧密，结合强度高，可同时满足力学性能、焊接性等多方面性能需求。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金生产技术领域，具体涉及一种挤压复合的铝合金型材及其生产方法。
背景技术
随着汽车工业、航空航天、原子能、电子工业及通讯技术的发展，单一的金属材料往往受到综合性能的不足、高昂的制造成本以及自然资源的匮乏等因素的影响，很难同时满足力学性能、导电性、焊接性和抗蚀性等多方面特定性能的要求。因此，需要把不同性能的同种或异质金属通过不同的连接方法复合为一体，形成一种适合于工程设计应用的双金属复合材料。
双金属复合材料是利用复合技术使两种不同性能的金属在界面处实现牢固的冶金、化学或机械结合，从而获得一种具有组合性能的新型材料。例如不同牌号的铝合金具有不同的性能优势，7系铝合金比6系铝合金的强度高，但焊接性不如6系铝合金，而层状复合材料可充分利用各种材料的性能优势。但是，现有铝合金层状复合材料一种是采用层叠轧制、包覆轧制、包覆挤压的生产方式，使2种或2种以上物理、化学或力学性能不同的金属，在界面上实现牢固结合。层叠轧制和包覆轧制仅能生产结构简单的复合板材。包覆挤压可生产棒材、板材、型材等，但材料只能包覆分布，形式单一，应用范围有限。而以包覆挤压的方式，采用分流组合模生产复杂截面空心复合铝合金型材，外层金属流动极不规则，复合铝合金型材的材料分布难以控制。铝合金层状复合材料另一种是采用胶接、焊接、螺纹连接等方式，将两种或两种以上牌号的铝合金型材复合在一起，但结合紧密性差、结合强度低，生产效率低。
有鉴于此，本发明提供了一种用挤压复合工艺生产的铝合金型材，不同牌号铝合金为层叠分布，通过高温、高压、大变形量成形，将两种或两种以上牌号的铝合金通过挤压焊合在一起，不但可以满足力学性能、焊接性等多方面性能需求，而且不同牌号铝合金之间结合紧密、结合强度高，材料分布方式多元化，材料分布易控制，型材挤压过程中即实现焊合，生产效率高。
例如：专利文献CN108466468A公开了一种差温挤压制备双金属复合铝合金型材的方法，包括至少两个层状组元，即覆层金属材料和被包覆金属材料，各层之间通过差温挤压机械结合，经热处理工艺处理后界面过渡层产生结构转变并实现界面强化；所述覆层金属材料和被包覆金属材料为铝合金、镁合金、铜合金、锌合金材料的任意组合。但是该文献采用包覆挤压的方法生产复合铝合金型材，型材中不同的材料为包覆分布，形式单一，型材应用范围有限；而且以包覆挤压的方式，采用分流组合模生产复杂截面空心复合铝合金型材，外层金属流动极不规则，复合铝合金型材的材料分布难以控制。与其相比，本发明采用层叠挤压的方式生产复合铝合金型材，型材中材料的分布可根据需求进行调整，材料分布易控制，材料分布方式多元化，型材应用范围广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种挤压复合的铝合金型材及其生产方法，型材中不同牌号的铝合金之间结合紧密，结合强度高，以解决现有技术中包覆挤压复合铝合金型材材料分布方式单一，型材应用范围有限，复杂截面空心型材材料分布难以控制的问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
本发明的一种挤压复合的铝合金型材的生产方法，其特征在于，包括：
(1)制坯：根据最终产品中不同牌号铝合金的结合形状，确定组合坯料的组合方式和结合线形状，将至少两种不同型号的铝合金坯料按照所述组合方式固定在一起；
(2)挤压成型：将所述组合坯料加热到一定温度，再送入挤压室中进行挤压，使所述组合坯料从分流模块被分割成多股金属流，然后在高温、高压、大变形的条件下焊合在一起，再从规定的型材模口出料，即可获得铝合金型材。
优选地，所述挤压室为圆筒状或扁筒状，所述组合坯料的结合形状为圆形或扁形。
优选的，所述组合坯料被加热到300～600℃，再送入挤压室中进行挤压。
优选地，所述固定为焊接，包括点焊、条焊、搭接焊。
优选地，所述焊合的高温、高压、大变形条件为温度300～600℃、焊合压力在20MPa以上、变形量在10以上。铝合金坯料经过分流模，被分流模模桥分割成多股金属流，并流入分流模块和型材模口之间的焊合室；在焊合室，多股金属流汇合并受到极大的三向压应力作用，产生较大塑性变形，在高温、高压、大变形的条件下被焊合为一体。严格控制型材模口工作带结构，在挤压过程中，保证多股金属流汇合处始终处于三向压应力状态，防止不同型号的铝合金因塑性不同而产生流动不均匀，造成焊合后的界面相对滑动而开裂。
本发明还提供采用所述的挤压复合的铝合金型材的生产方法获得的铝合金型材。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的铝合金型材由两种或两种以上牌号的铝合金通过挤压复合工艺形成，在高温和高压下组合坯料发生大变形量成形，将不同牌号的铝合金挤压焊合为一体，结合紧密，结合强度高，可同时满足力学性能、焊接性等多方面性能需求；不同牌号铝合金之间结合线形状可根据需要进行调整，材料分布方式多元化，型材应用范围广，材料分布易控制。
附图说明
图1-2是本发明的型材挤压设备示意图；
图3是本发明的型材挤压设备剖视示意图；
图4-5是分流模块和型材模口的结构示意图；
图6-9是坯料拼焊图；
图10-11是坯料流动示意图；
图12-13为两种不同型号的铝合金坯料挤压复合的铝合金型材。
图中：1-挤压室、2-分流模块、3-焊合室、4-型材模口；5-坯料A、6-坯料B、7-坯料结合线、8-型材焊接处、9-铝合金型材。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附后权利要求书限定的范围内。
实施例1
如图4-13所示，一种挤压复合的铝合金型材的生产方法，包括：
(1)制坯：根据最终铝合金型材中不同牌号铝合金的结合形状，确定组合坯料的组合方式和结合线形状，将6061铝合金坯料和7075铝合金坯料按照结合线形状通过点焊固定在一起；
(2)挤压成型：将组合坯料加热到温度为430℃，再送入挤压室中(如图1-3所示)，对组合坯料施加挤压力进行挤压，使组合坯料从分流模块被分割成多股金属流挤出，然后在焊合室的温度为460℃、焊合压力为50MPa、变形量15条件下焊合在一起，再从规定的型材模口出料，即可获得两种牌号铝合金复合的铝合金型材。
图12给出了该生产方法制作出来的6061和7075复合的铝合金型材，通过高温下挤压实现了焊合。
复合铝合金型材中6061材料与其它结构件进行焊接连接，7075材料为复合铝合金型材提供强度支撑。若铝合金型材只有7075材料，不与6061材料复合，则型材与其它结构件焊接连接时，只能7075材料参与焊接，焊接强度低。
表1焊接接头强度
按照GB/T 2651《焊接接头拉伸试验方法》的规定，分别测试6061/6063、7075/6063熔焊对接焊接接头的强度，如表1所示。6061/6063焊接接头强度比7075/6063高约60MPa，7075/6063焊接性差，极易产生热裂纹和接头软化。
实施例2
一种挤压复合的铝合金型材的生产方法，包括：
(1)制坯：根据最终铝合金型材中不同牌号铝合金的结合形状，确定组合坯料的组合方式和结合线形状，将1060铝合金坯料和7075铝合金坯料按照结合线形状通过点焊固定在一起；
(2)挤压成型：将组合坯料加热到温度为420℃，再送入挤压室中，对组合坯料施加挤压力进行挤压，使组合坯料从分流模块被分割成多股金属流挤出，然后在焊合室的温度为450℃、焊合压力为35MPa、变形量12条件下焊合在一起，再从规定的型材模口出料，即可获得两种牌号铝合金复合的铝合金型材。
图6给出了该生产方法制作出来的1060和7075复合的铝合金型材，通过高温下挤压实现了焊合。
1060材料为复合铝合金型材提供耐腐蚀保护，7075材料为复合铝合金型材提供强度支撑。若铝合金型材只有7075材料，不与1060材料复合，则7075材料与气体、液体等腐蚀环境直接接触，易产生腐蚀破坏，降低型材强度和使用寿命。
表21060材料力学性能测试
按照GB/T 10125《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》的规定，对1060和7075铝合金材料进行240h中性盐雾试验，并按照GB/T 228.1《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》规定，对1060和7075铝合金材料进行腐蚀前、后力学性能测试，结果如表2和表3所示。盐雾试验后，1060材料表面未出现明显腐蚀，力学性能未受影响；7075材料表面腐蚀严重，力学性能降低约50％。
表37075材料力学性能测试
Claims (6)
1.一种挤压复合的铝合金型材的生产方法，其特征在于，包括：
（1）制坯：根据最终产品中不同牌号铝合金的结合形状，确定组合坯料的组合方式和结合线形状，将至少两种不同型号的铝合金坯料按照所述组合方式固定在一起；
（2）挤压成型：将所述组合坯料加热到一定温度，再送入挤压室中进行挤压，使所述组合坯料从分流模块被分割成多股金属流，然后在高温、高压、大变形的条件下焊合在一起，再从规定的型材模口出料，即可获得铝合金型材。
2.根据权利要求1所述的铝合金型材的生产方法，其特征在于，所述挤压室为圆筒状或扁筒状，所述组合坯料的结合形状为圆形或扁形。
3.根据权利要求1所述的铝合金型材的生产方法，其特征在于，所述组合坯料被加热到300～600℃，再送入挤压室中进行挤压。
4.根据权利要求1所述的铝合金型材的生产方法，其特征在于，所述固定为焊接，包括点焊、条焊、搭接焊。
5.根据权利要求1所述的铝合金型材的生产方法，其特征在于，所述焊合的高温、高压、大变形条件为温度300～600℃、焊合压力在20MPa以上、变形量在10以上。
6.根据权利要求1～5任一所述的铝合金型材的生产方法获得的铝合金型材。
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