CN1695883A - 铝合金风动工具管材的制造方法 - Google Patents

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Abstract

铝合金风动工具管材的制造方法，它涉及一种铝合金管材的制造方法。本发明解决了由传统工艺制成的铝合金风动工具管不能满足机械强度和表面质量要求的问题。本发明由以下步骤完成：a.将Cu含量占铝合金总重量4.50～4.80％的铝合金空心铸锭加热到400～450℃后挤压，压力为20～54MN；b.将挤压的铝合金管材在430～450℃之间退火处理，保温3小时后冷却；c.将冷却后的铝合金管材冷拉，拉伸的工作带为2～3mm；d.将拉伸后的铝合金管材在500～505℃之间淬火处理，保温40分钟；e.将淬火后的铝合金管材整径精整制成成品。本制造方法简单，容易操作，可保证铝合金风动工具管材具有足够的强度。

Description

铝合金风动工具管材的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种铝合金管材的制造方法，具体涉及一种铝合金风动工具管材的制造方法。
背景技术：
采矿用凿岩机的风动工具管过去一直使用钢管，为了减轻凿岩机的重量，国外从七十年代起就开始用比重小、强度高的铝合金管替代钢管作为凿岩机的风动工具管。由于凿岩机在工作时要产生高频振动，凿岩机的风动工具管不仅要承受凿岩机工作时产生的高频振动，而且还要支撑凿岩机的机身，并且风动工具管的内孔还配有活塞作为气缸。因此，要求铝合金风动工具管具有足够的强度，良好的抗疲劳强度和精确的内孔尺寸以及优良的表面质量，采用传统的加工工艺制成的铝合金风动工具管无法满足上述的机械性能指标，因此不能保证凿岩机长期正常工作。
发明内容：
本发明的目的是为解决已有采用传统工艺制成的铝合金风动工具管不能满足机械强度和表面质量要求的问题而提供的一种铝合金风动工具管材的制造方法。它由以下步骤完成：a、将Cu含量占铝合金总重量4.50～4.80％的铝合金空心铸锭进行加热，加热到400～450℃后进行挤压，挤压压力为20～54MN；b、将经过挤压的铝合金管材进行退火处理，退火温度为430～450℃，保温3小时，自然冷却至室温；c、将经过冷却后的铝合金管材在室温下用拉伸芯头进行冷拉，冷拉过程中使用润滑剂，拉伸的工作带为2～3mm；d、将经过拉伸后的铝合金管材进行淬火处理，淬火温度为500～505℃，保温40min；e、将经过淬火处理后的铝合金管材进行整径精整处理，制成成品。
本发明具有以下有益效果：1、本发明是将Cu含量占铝合金总重量4.50～4.80％的铝合金空心铸锭经过热挤压、退火、拉伸、淬火、整径工艺制成铝合金风动工具管材，其制造方法简单，容易操作。2、由于本发明所选用的铝合金铸锭控制了Cu的含量，从而可使加工出来的铝合金风动工具管材的力学性能提高10MPa，抗拉强度达到400MPa以上，提高了管材的耐磨性能和使用寿命。3、本发明在拉伸过程中使用润滑剂，可提高管材拉伸毛料的表面质量，有效的控制了擦伤废品的产生。4、选用山东鳞片状石墨和气缸油作为润滑剂可使润滑效果更好，而且还不易残留。5、本产品经过拉伸可使拉伸变形率达到10～12％，可大大的提高铝合金风动工具管材的强度。6、本产品在拉伸时使用拉伸芯头可提高管材的表面光洁度和尺寸精度。7、该制造方法简单，容易操作，由该制造方法生产出来的铝合金风动工具管材具有足够的强度，良好的抗疲劳强度，精确的内孔尺寸及优良的表面质量，可支撑凿岩机长期正常作业，并能承受凿岩机工作时产生的高频振动。
具体实施方式：
具体实施方式一：本实施方式的铝合金风动工具管材的制造方法，它由以下步骤完成：a、将Cu含量占铝合金总重量4.50～4.80％的铝合金空心铸锭进行加热，加热到400～450℃后进行挤压，挤压压力为20～54MN；b、将经过挤压的铝合金管材进行退火处理，退火温度为430～450℃，保温3小时，自然冷却至室温；c、将经过冷却后的铝合金管材在室温下用拉伸芯头进行冷拉，拉伸过程中使用润滑剂，拉伸的工作带为2～3mm；d、将经过拉伸后的铝合金管材进行淬火处理，淬火温度为500～505℃，保温40min；e、将经过淬火处理后的铝合金管材进行整径精整处理，制成成品。
抗拉强度Rm＝350～380mm2/N，伸长率A＝10～12％，规定非比例延伸长度Rp0.2＝195～200mm2/N。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：a步骤中将Cu含量占铝合金总重量4.51％的铝合金空心铸锭进行加热，加热到405℃后进行挤压，挤压压力为24MN；b步骤的退火温度为435℃；c步骤的拉伸工作带为2.1mm；d步骤的淬火温度为501℃。
抗拉强度Rm＝355mm2/N，伸长率A＝10.5％，规定非比例延伸长度Rp0.2＝196mm2/N。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：a步骤中将Cu含量占铝合金总重量4.79％的铝合金空心铸锭进行加热，加热到445℃后进行挤压，挤压压力为50MN；b步骤的退火温度为445℃；c步骤的拉伸工作带为2.9mm；d步骤的淬火温度为504℃。
抗拉强度Rm＝375mm2/N，伸长率A＝11.5％，规定非比例延伸长度Rp0.2＝199mm2/N。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：a步骤中将Cu含量占铝合金总重量4.65％的铝合金空心铸锭进行加热，加热到425℃后进行挤压，挤压压力为37MN；b步骤的退火温度为440℃；c步骤的拉伸工作带为2.5mm；d步骤的淬火温度为503℃。
抗拉强度Rm＝365mm2/N，伸长率A＝11％，规定非比例延伸长度Rp0.2＝197.5mm2/N。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的润滑剂由以下组分并按照重量百分比组成：汽缸油50～60％、山东鳞片状石墨40～50％。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五的不同点是：所述的润滑剂由以下组分并按照重量百分比组成：汽缸油50％、山东鳞片状石墨50％。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五的不同点是：所述的润滑剂由以下组分并按照重量百分比组成：汽缸油60％、山东鳞片状石墨40％。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式五的不同点是：所述的润滑剂由以下组分并按照重量百分比组成：汽缸油55％、山东鳞片状石墨45％。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：本实施方式的铝合金空心铸锭由以下组分并按照重量百分比组成：Si≤0.70％、Fe≤0.60％、Cu：4.50～4.80％、Mn：0.50～0.70％、Mg：0.50～0.75％、Cr≤0.05％、Ni≤0.10％、Zn≤0.20％、Ti≤0.20％、其他单个杂质≤0.05％，其他杂质合计≤0.10％、Al：余量。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九的不同点是：本实施方式的铝合金中Fe和Ni的总量≤0.60％。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式九的不同点是：本实施方式的铝合金空心铸锭由以下组分并按照重量百分比组成：Si 0.35％、Fe：0.30％、Cu：4.65％、Mn：0.60％、Mg：0.63％、Cr：0.03％、Ni：0.05％、Zn：0.10％、Ti：0.10％、其他单个杂质：0.03％、其他杂质合计：0.05％、Al：余量。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式九的不同点是：本实施方式的铝合金空心铸锭由以下组分并按照重量百分比组成：Si：0.10％、Fe：0.10％、Cu：4.51％、Mn：0.51％、Mg：0.51％、Cr：0.01％、Ni：0.01％、Zn：0.01％、Ti：0.01％、其他单个杂质：0.01％、其他杂质合计：0.01％、Al：余量。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式九的不同点是：本实施方式的铝合金空心铸锭由以下组分并按照重量百分比组成：Si：0.60％、Fe：0.50％、Cu：4.79％、Mn：0.69％、Mg：0.74％、Cr：0.04％、Ni：0.09％、Zn：0.19％、Ti：0.19％、其他单个杂质：0.04％、其他杂质合计：0.09％、Al：余量。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式九的不同点是：本实施方式的铝合金空心铸锭由以下组分并按照重量百分比组成：Fe：0.15％、Cu：4.55％、Mn：0.58％、Mg：0.60％、Cr：0.02％、Ni：0.03％、Zn：0.08％、Ti：0.13％、其他单个杂质：0.02％、其他杂质合计：0.07％、Al：余量。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式九的不同点是：本实施方式的铝合金空心铸锭由以下组分并按照重量百分比组成：Si：0.50％、Cu：4.68％、Mn：0.68％、Mg：0.65％、Cr：0.05％、Ni：0.10％、Zn：0.20％、Ti：0.20％、其他单个杂质：0.04％、其他杂质合计：0.05％、Al：余量。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式九的不同点Si：0.70％、Fe：0.42％、Cu：4.5％、Mn：0.70％、Mg：0.75％、Ni：0.07％、Zn：0.18％、Ti：0.18％、其他单个杂质：0.01％、其他杂质合计：0.10％、Al：余量。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式九的不同点是：本实施方式的铝合金空心铸锭由以下组分并按照重量百分比组成：Si：0.20％、Fe：0.60％、Cu：4.80％、Mn：0.50％、Mg：0.50％、Cr：0.01％、Zn：0.13％、Ti：0.08％、Al：余量。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：本实施方式的铝合金空心铸锭由以下组分并按照重量百分比组成：Si：0.65％、Fe：0.20％、Cu：4.75％、Mn：0.53％、Mg：0.53％、Cr：0.03％、Ni：0.02％、Ti：0.03％、其他单个杂质：0.03％、其他杂质合计：0.07％、Al：余量。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式九的不同点是：本实施方式的铝合金空心铸锭由以下组分并按照重量百分比组成：Si：0.30％、Fe：0.40％、Cu：4.70％、Mn：0.63％、Mg：0.58％、Cr：0.02％、Ni：0.08％、Zn：0.03％、其他单个杂质：0.04％、其他杂质合计：0.09％、Al：余量。
具体实施方式二十：本实施方式与具体实施方式九的不同点是：本实施方式的铝合金空心铸锭由以下组分并按照重量百分比组成：Si：0.40％、Cu：4.77％、Mn：0.56％、Mg：0.73％、Cr：0.04％、Zn：0.16％、Ti：0.19％、其他单个杂质：0.05％、其他杂质合计：0.10％、Al：余量。
具体实施方式二十一：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：本实施方式由以下步骤完成：a、将Cu含量占铝合金总重量4.50～4.80％的2A11铝合金空心铸锭毛料(内径为106mm、外径为270mm)进行加热，加热到400～450℃后经水压机进行挤压拉伸，挤压压力为20～54MN；b、将经过挤压的铝合金空心铸锭毛料进行退火处理，退火温度为430～450℃，保温3小时，在保温炉中以小于等于30℃/h的速度冷却至270℃以下出炉后自然冷却至室温；c、将经过冷却后的铝合金管材毛料在室温下用拉伸芯头进行冷拉，冷拉过程中使用润滑剂，拉伸的工作带为2～3mm；d、将经过拉伸后的铝合金管材进行淬火处理，淬火温度为500～505℃，保温40min；e、将经过淬火处理后的铝合金管材整径1mm后再经辊式辊直机切头切尾，制成成品。
具体实施方式二十二：本实施方式与具体实施方式二十的不同点是：所述的润滑剂由以下组分并按照重量百分比组成：HG-72H汽缸油50～60％、山东鳞片状石墨40～50％。

Claims (9)

1、一种铝合金风动工具管材的制造方法，其特征在于它由以下步骤完成：a、将Cu含量占铝合金总重量4.50～4.80％的铝合金空心铸锭进行加热，加热到400～450℃后进行挤压，挤压压力为20～54MN；b、将经过挤压的铝合金管材进行退火处理，退火温度为430～450℃，保温3小时，自然冷却至室温；c、将经过冷却后的铝合金管材在室温下用拉伸芯头进行冷拉，拉伸过程中使用润滑剂，拉伸的工作带为2～3mm；d、将经过拉伸后的铝合金管材进行淬火处理，淬火温度为500～505℃，保温40min；e、将经过淬火处理后的铝合金管材进行整径精整处理，制成成品。
2、根据权利要求1所述的铝合金风动工具管材的制造方法，其特征在于a步骤中将Cu含量占铝合金总重量4.51％的铝合金空心铸锭进行加热，加热到405℃后进行挤压，挤压压力为24MN；b步骤的退火温度为435℃；c步骤的拉伸工作带为2.1mm；d步骤的淬火温度为501℃。
3、根据权利要求1所述的铝合金风动工具管材的制造方法，其特征在于a步骤中将Cu含量占铝合金总重量4.79％的铝合金空心铸锭进行加热，加热到445℃后进行挤压，挤压压力为50MN；b步骤的退火温度为445℃；c步骤的拉伸工作带为2.9mm；d步骤的淬火温度为504℃。
4、根据权利要求1所述的铝合金风动工具管材的制造方法，其特征在于a步骤中将Cu含量占铝合金总重量4.65％的铝合金空心铸锭进行加热，加热到425℃后进行挤压，挤压压力为37MN；b步骤的退火温度为440℃；c步骤的拉伸工作带为2.5mm；d步骤的淬火温度为503℃。
5、根据权利要求1所述的铝合金风动工具管材的制造方法，其特征在于所述的润滑剂由以下组分并按照重量百分比组成：汽缸油50～60％、山东鳞片状石墨40～50％。
6、根据权利要求5所述的铝合金风动工具管材的制造方法，其特征在于所述的润滑剂由以下组分并按照重量百分比组成：汽缸油55％、山东鳞片状石墨45％。
7、根据权利要求1所述的铝合金风动工具管材的制造方法，其特征在于所述的铝合金空心铸锭由以下组分并按照重量百分比组成：Si≤0.70％、Fe≤0.60％、Cu：4.50～4.80％、Mn：0.50～0.70％、Mg：0.50～0.75％、Cr≤0.05％、Ni≤0.10％、Zn≤0.20％、Ti≤0.20％、其他单个杂质≤0.05，其他杂质合计≤0.10％、Al：余量。
8、根据权利要求7所述的铝合金风动工具管材的制造方法，其特征在于铝合金中Fe和Ni的总量≤0.60％。
9、根据权利要求7所述的铝合金风动工具管材的制造方法，其特征在于所述的铝合金空心铸锭由以下组分并按照重量百分比组成：Si：0.35％、Fe：0.30％、Cu：4.65％、Mn：0.60％、Mg：0.63％、Cr：0.03％、Ni：0.05％、Zn：0.10％、Ti：0.10％、其他单个杂质≤0.05，其他杂质合计≤0.10％、Al：余量。
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