鋁合金槽型件的制備工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種鋁合金槽型件的制備工藝，在制造過(guò)程中鋁合金型材變形小、廢品率低，節(jié)能環(huán)保。鋁合金型材的制作過(guò)程依次包括以下步驟：1）熔煉、壓鑄成鋁鑄棒；2）擠壓成型；3）時(shí)效處理；4）冷處理。本發(fā)明通過(guò)對(duì)合金元素的合理優(yōu)化匹配，提高鋁合金型材的強(qiáng)度、耐腐蝕性能和耐氣候性能等，使室溫抗拉強(qiáng)度可達(dá)480～530MPa，平均晶粒尺寸可達(dá)0.018～0.035mm，通過(guò)控制型材擠出速度和擠壓壓力，在水冷狀態(tài)下，型材廢品率大為降低、成型穩(wěn)定，且增加了鋁材料的內(nèi)部組織的均勻性與晶粒的細(xì)化，改善了鋁合金型材的質(zhì)量與加工性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】鋁合金槽型件的制備工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁合金型材制備領(lǐng)域，具體涉及一種鋁合金槽型件的制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金型材是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車(chē)、機(jī)械制造、船舶，建筑、裝修及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用；尤其隨著房地產(chǎn)行業(yè)的火熱拓展，鋁合金型材已成為當(dāng)前建筑中重要的外墻內(nèi)地圍護(hù)表現(xiàn)形式，體現(xiàn)了現(xiàn)代建筑的新理念，由于鋁合金型材強(qiáng)度大，不易生銹，跟普通鋼材相比，重量較輕，更加有利于建筑工程的施工建設(shè)，已得到了廣泛的應(yīng)用。但是現(xiàn)有的鋁合金槽型件的強(qiáng)度、耐腐蝕性以及耐氣候性能無(wú)法滿(mǎn)足建筑物的要求，而且在制造過(guò)程中鋁合金型材變形較大、廢品率較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種鋁合金槽型件的制備工藝，在制造過(guò)程中鋁合金型材變形小、廢品率低，節(jié)能環(huán)保。
[0004]為解決上述現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下方案:鋁合金槽型件的制備工藝，制作過(guò)程依次包括以下步驟:
[0005]I)熔煉、壓鑄成鋁鑄棒:將制備鋁合金槽型件的原料加入熔煉爐，升溫至爐內(nèi)原料開(kāi)始軟化下塌時(shí)，向熔液表面撒上一層覆蓋劑覆蓋，當(dāng)爐料完全熔化后，扒出表面浮渣，保持熔煉爐內(nèi)溫度為730°C?760°C，采用電磁攪拌器攪拌熔體10?20min使熔池里各處溫度均勻一致，再利用精煉劑對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行精煉處理，然后將熔體輸注到溫度范圍在720°C?740°C的靜置爐中保持20?30min，然后利用氬氣將鋁合金熔體中的氫及細(xì)小雜質(zhì)帶到表面，從而降低鋁液中的氫含量，最后在靜置爐內(nèi)鑄造得到鋁鑄棒；
[0006]2)將鋁鑄棒在惰性氣體中加溫到460°C 土 15°C并保溫2.5?3小時(shí)、擠壓模具加溫到470°C ±15°C并保溫2?2.5小時(shí)，然后將鋁棒和模具裝載入擠壓機(jī)中，以300mm?500mm/分鐘的速度擠出，其中擠壓機(jī)的擠壓時(shí)壓力控制為180±20kg/m2，水冷得到擠壓型材；
[0007]3)對(duì)擠壓型材進(jìn)行一級(jí)時(shí)效熱處理，溫度為450?520°C、時(shí)間30?120min，然后將其水冷至室溫后，再進(jìn)行二級(jí)時(shí)效熱處理，溫度為150?250°C、時(shí)間2?12h，再空冷至室溫得到時(shí)效型材；
[0008]4)時(shí)效型材重新固溶淬火后20分鐘內(nèi)，置于液氮中進(jìn)行冷處理后得到鋁合金槽型件，其中，冷處理溫度為-200°C?-185°C，保溫時(shí)間為15?45min。
[0009]作為優(yōu)選，所述步驟I)中，將制備鋁合金槽型件的原料加入熔煉爐，升溫至爐內(nèi)原料開(kāi)始軟化下塌時(shí)，向熔液表面撒上一層覆蓋劑覆蓋，當(dāng)爐料完全熔化后，扒出表面浮渣，保持熔煉爐內(nèi)溫度為730°C，采用電磁攪拌器攪拌熔體10使熔池里各處溫度均勻一致，再利用精煉劑對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行精煉處理，然后將熔體輸注到溫度范圍在720°C的靜置爐中保持20min，然后利用氬氣將鋁合金熔體中的氫及細(xì)小雜質(zhì)帶到表面，從而降低鋁液中的氫含量，最后在靜置爐內(nèi)鑄造得到鋁鑄棒。
[0010]作為優(yōu)選，所述步驟2)中，將鋁鑄棒在惰性氣體中加溫到460°C并保溫2.5小時(shí)、擠壓模具加溫到470°C并保溫2小時(shí)，然后將鋁棒和模具裝載入擠壓機(jī)中，以400mm/分鐘的速度擠出，其中擠壓機(jī)的擠壓時(shí)壓力控制為180kg/m2，水冷得到擠壓型材。
[0011]作為優(yōu)選，所述步驟3)中，對(duì)擠壓型材進(jìn)行一級(jí)時(shí)效熱處理，溫度為450°C、時(shí)間80min，然后將其水冷至室溫后，再進(jìn)行二級(jí)時(shí)效熱處理，溫度為200°C、時(shí)間8h，再空冷至室溫得到時(shí)效型材；
[0012]作為優(yōu)選，所述步驟4)中，時(shí)效型材重新固溶淬火后15分鐘內(nèi)，置于液氮中進(jìn)行冷處理后得到鋁合金槽型件，其中，冷處理溫度為-200°C，保溫時(shí)間為20min。
[0013]有益效果:
[0014]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案提供的鋁合金槽型件的制造工藝，通過(guò)控制原料熔煉、壓鑄、型材擠出速度和擠壓壓力以及時(shí)效熱處理工藝，使得廢品率大為降低、成型穩(wěn)定，且增加了鋁合金槽型件的內(nèi)部組織的均勻性與晶粒的細(xì)化，改善了鋁合金槽型件的質(zhì)量與加工性能，大大提高了鋁合金槽型件的強(qiáng)度、耐腐蝕性能和耐氣候性能等，使室溫抗拉強(qiáng)度可達(dá)480?530MPa，平均晶粒尺寸可達(dá)0.018?0.035謹(jǐn)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例一:鋁合金槽型件的制造工藝，依次包括以下步驟:1)熔煉、壓鑄成鋁鑄棒:將所要制造的鋁合金槽型件原料加入熔煉爐，升溫至爐料開(kāi)始軟化下塌時(shí)，向熔液表面撒上一層覆蓋劑覆蓋，保持熔煉爐內(nèi)溫度為730°C，當(dāng)爐料完全熔化后，采用電磁攪拌器攪拌熔體IOmin使熔池里各處溫度均勻一致，再利用精煉劑對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行精煉處理，然后利用氬氣將鋁合金熔體中的氫及細(xì)小雜質(zhì)帶到表面，從而降低鋁液中的氫含量，然后將熔體輸注到溫度范圍在720°C的靜置爐中保持20min，最后將靜置爐內(nèi)的熔體鑄造得到鋁鑄棒；2)將鋁鑄棒在惰性氣體中加溫到460°C ±15°C并保溫2.5小時(shí)、擠壓模具加溫到4700C ±15°C并保溫2小時(shí)，然后將鋁棒和模具裝載入擠壓機(jī)中，以300_/分鐘的速度擠出，其中擠壓機(jī)的擠壓時(shí)壓力控制為180±20kg/m2，水冷至80°C以下后得到擠壓型材；3)對(duì)擠壓型材進(jìn)行一級(jí)時(shí)效熱處理，溫度為450°C、時(shí)間30min，然后將其水冷至室溫后，再進(jìn)行二級(jí)時(shí)效熱處理，溫度為150°C、時(shí)間2h，再空冷至室溫得到時(shí)效型材；4)時(shí)效型材重新固溶淬火后20分鐘內(nèi)，置于液氮中進(jìn)行冷處理后得到鋁合金槽型件，其中，冷處理溫度為-200°C，保溫時(shí)間為15min。
[0016]上述方法特別適合于制造按質(zhì)量百分比計(jì)包括以下組分的鋁合金型材:Mg:
1.5%, Si:1.2%, Mn:0.03%, Cu:0.20%, Fe:0.05%, T1:0.03%, Cr:0.03%, Zr:0.03%, P:0.12%,Sn:0.20%，其余為Al ;當(dāng)然也可制造其他組分的鋁合金型材。
[0017]實(shí)施例二:與實(shí)施例一的不同之處在于，所制造的鋁合金槽型件按質(zhì)量百分比計(jì)包括以下組分:Mg:1.9%, Si:1.4%, Mn:0.06%, Cu:0.50%, Fe:0.25%, T1:0.08%, Cr:0.06%,Zr:0.06%, P:0.20%, Sn:0.30%，其余為Al ;該鋁合金槽型件的制造工藝依次包括以下步驟:1)熔煉、壓鑄成鋁鑄棒:將上述原料加入熔煉爐，升溫至爐料開(kāi)始軟化下塌時(shí)，向熔液表面撒上一層覆蓋劑覆蓋，保持熔煉爐內(nèi)溫度為760°C，當(dāng)爐料完全熔化后，采用電磁攪拌器攪拌熔體20min使熔池里各處溫度均勻一致，再利用精煉劑對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行精煉處理，然后利用氬氣將鋁合金熔體中的氫及細(xì)小雜質(zhì)帶到表面，然后將熔體輸注到溫度范圍在740°C的靜置爐中保持30min從而降低鋁液中的氫含量，最后將靜置爐內(nèi)的熔體鑄造得到鋁鑄棒；2)將鋁鑄棒在惰性氣體中加溫到460°C ±15°C并保溫3小時(shí)、擠壓模具加溫到4700C ±15°C并保溫2.5小時(shí)，然后將鋁棒和模具裝載入擠壓機(jī)中，以500mm/分鐘的速度擠出，其中擠壓機(jī)的擠壓時(shí)壓力控制為180±20kg/m2，水冷至80°C以下后得到擠壓型材；3)對(duì)擠壓型材進(jìn)行一級(jí)時(shí)效熱處理，溫度為520°C、時(shí)間120min，然后將其水冷至室溫后，再進(jìn)行二級(jí)時(shí)效熱處理，溫度為250°C、時(shí)間12h，再空冷至室溫得到時(shí)效型材；4)時(shí)效型材重新固溶淬火后20分鐘內(nèi)，置于液氮中進(jìn)行冷處理后得到鋁合金槽型件，其中，冷處理溫度為-185 °C，保溫時(shí)間為45min。
[0018]實(shí)施例三:與實(shí)施例一的不同之處在于，所制造的鋁合金槽型件按質(zhì)量百分比計(jì)包括以下組分:Mg:1.8%, Si:1.3%, Mn:0.04%, Cu:0.30%, Fe:0.15%, T1:0.06%, Cr:0.05%,Zr:0.05%, P:0.15%，Sn:0.25%，其余為Al ;該鋁合金槽型件的制作工藝依次包括以下步驟:I)熔煉、壓鑄成鋁鑄棒:將上述原料加入熔煉爐，升溫至爐料開(kāi)始軟化下塌時(shí)，向熔液表面撒上一層覆蓋劑覆蓋，保持熔煉爐內(nèi)溫度為740°C，當(dāng)爐料完全熔化后，采用電磁攪拌器攪拌熔體15min使熔池里各處溫度均勻一致，再利用精煉劑對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行精煉處理，然后利用氬氣將鋁合金熔體中的氫及細(xì)小雜質(zhì)帶到表面，從而降低鋁液中的氫含量，然后將熔體輸注到溫度范圍在730°C的靜置爐中保持25min，最后將靜置爐內(nèi)的熔體鑄造得到鋁鑄棒；2)將鋁鑄棒在惰性氣體中加溫到460°C ±15°C并保溫2.5小時(shí)、擠壓模具加溫到4700C ±15°C并保溫2.5小時(shí)，然后將鋁棒和模具裝載入擠壓機(jī)中，以400mm/分鐘的速度擠出，其中擠壓機(jī)的擠壓時(shí)壓力控制為180±20kg/m2，水冷至80°C以下后得到擠壓型材；3)對(duì)擠壓型材進(jìn)行一級(jí)時(shí)效熱處理，溫度為500°C、時(shí)間80min，然后將其水冷至室溫后，再進(jìn)行二級(jí)時(shí)效熱處理，溫度為200°C、時(shí)間6h，再空冷至室溫得到時(shí)效型材；4)時(shí)效型材重新固溶淬火后20分鐘內(nèi)，置于液氮中進(jìn)行冷處理后得到鋁合金槽型件，其中，冷處理溫度為-190°C，保溫時(shí)間為30min。
[0019]實(shí)施例四:與實(shí)施例一的不同之處在于，所制造的鋁合金槽型件按質(zhì)量百分比計(jì)包括以下組分:Mg:1.5%, Si:1.4%, Mn:0.05%, Cu:0.40%, Fe:0.20%, T1:0.05%, Cr:0.05%,Zr:0.04%, P:0.16%，Sn:0.24%，其余為Al ;該鋁合金槽型件的制作過(guò)程依次包括以下步驟:I)熔煉、壓鑄成鋁鑄棒:將上述原料加入熔煉爐，升溫至爐料開(kāi)始軟化下塌時(shí)，向熔液表面撒上一層覆蓋劑覆蓋，保持熔煉爐內(nèi)溫度為730°C，當(dāng)爐料完全熔化后，采用電磁攪拌器攪拌熔體20min使熔池里各處溫度均勻一致，再利用精煉劑對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行精煉處理，然后將熔體輸注到溫度范圍在720°C的靜置爐中保持30min，然后利用氬氣將鋁合金熔體中的氫及細(xì)小雜質(zhì)帶到表面，從而降低鋁液中的氫含量，最后在靜置爐內(nèi)鑄造得到鋁鑄棒；2)將鋁鑄棒在惰性氣體中加溫到460°C ±15°C并保溫3小時(shí)、擠壓模具加溫到470°C ±15°C并保溫2小時(shí)，然后將鋁棒和模具裝載入擠壓機(jī)中，以500_/分鐘的速度擠出，其中擠壓機(jī)的擠壓時(shí)壓力控制為180±20kg/m2，水冷至80°C以下后得到擠壓型材；3)對(duì)擠壓型材進(jìn)行一級(jí)時(shí)效熱處理，溫度為520°C、時(shí)間60min，然后將其水冷至室溫后，再進(jìn)行二級(jí)時(shí)效熱處理，溫度為200°C、時(shí)間8h，再空冷至室溫得到時(shí)效型材；4)時(shí)效型材重新固溶淬火后20分鐘內(nèi)，置于液氮中進(jìn)行冷處理后得到鋁合金槽型件，其中，冷處理溫度為-185°C，保溫時(shí)間為 45min。[0020]本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化熔鑄、成型及淬火工藝，使得制備的產(chǎn)品晶粒組織深度細(xì)化，室溫抗拉強(qiáng)度可達(dá)450?500MPa，伸長(zhǎng)率可達(dá)5?7%，平均晶粒尺寸可達(dá)0.018?0.035mm。同時(shí)，本發(fā)明還優(yōu)化了產(chǎn)品組分，按質(zhì)量百分比計(jì)該鋁合金槽型件包括以下組分:Mg:1.5%?
1.9%, S1:1.2% ?1.4%, Mn:0.03% ?0.06%, Cu:0.20% ?0.50%, Fe:0.05% ?0.25%, Ti:
0.03% ?0.08%, Cr:0.03% ?0.06%, Zr:0.03% ?0.06%, P:0.12% ?0.20%, Sn:0.20% ?
0.30%，其余為Al ;如11具有良好的耐高溫、耐低溫、抗強(qiáng)酸、抗強(qiáng)堿，以及高強(qiáng)度、低密度的特點(diǎn)，用于鋁合金中，可耐二三百度的高溫，同時(shí)還能經(jīng)受住零下一百多度的考驗(yàn)，在這種低溫下，仍舊有很好的韌性而不發(fā)脆；適量的Fe有助于壓鑄，但含有大量的Fe會(huì)生成金屬化合物，形成硬點(diǎn)，并且含鐵量過(guò)1.2%時(shí)，會(huì)降低合金流動(dòng)性，損害鑄件的品質(zhì)，縮短壓鑄設(shè)備中金屬組件的壽命；Cr具有延展性，在常溫下對(duì)氧和濕氣都是穩(wěn)定的，不易生銹，用作鋁合金的添加劑，可耐光、耐熱，在鋁合金的表面形成抗腐蝕的表層，并且光亮美觀，而且可阻礙再結(jié)晶的形核和長(zhǎng)大過(guò)程，對(duì)合金有強(qiáng)化作用，還能改善合金韌性和降低應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏感性；Zr具有優(yōu)良的抗腐蝕性能和耐高溫性能，不易生銹，在鋁合金的表面易形成一層氧化膜，并且具有光澤；Mn能改善合金的高溫強(qiáng)度，能阻止鋁合金的再結(jié)晶過(guò)程，提高再結(jié)晶溫度，并能顯著細(xì)化再結(jié)晶晶粒，P、Sn能改善切削性能。
【權(quán)利要求】
1.鋁合金槽型件的制備工藝，其特征在于:制作過(guò)程依次包括以下步驟: 1)熔煉、壓鑄成鋁鑄棒:將制備鋁合金槽型件的原料加入熔煉爐，升溫至爐內(nèi)原料開(kāi)始軟化下塌時(shí)，向熔液表面撒上一層覆蓋劑覆蓋，當(dāng)爐料完全熔化后，扒出表面浮渣，保持熔煉爐內(nèi)溫度為730°C?760°C，采用電磁攪拌器攪拌熔體10?20min使熔池里各處溫度均勻一致，再利用精煉劑對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行精煉處理，然后將熔體輸注到溫度范圍在720°C?740°C的靜置爐中保持20?30min，然后利用氬氣將鋁合金熔體中的氫及細(xì)小雜質(zhì)帶到表面，從而降低鋁液中的氫含量，最后在靜置爐內(nèi)鑄造得到鋁鑄棒； 2)將鋁鑄棒在惰性氣體中加溫到460°C土 15°C并保溫2.5?3小時(shí)、擠壓模具加溫到4700C ±15°C并保溫2?2.5小時(shí)，然后將鋁棒和模具裝載入擠壓機(jī)中，以300mm?500mm/分鐘的速度擠出，其中擠壓機(jī)的擠壓時(shí)壓力控制為180±20kg/m2，水冷得到擠壓型材； 3)對(duì)擠壓型材進(jìn)行一級(jí)時(shí)效熱處理，溫度為450?520°C、時(shí)間30?120min，然后將其水冷至室溫后，再進(jìn)行二級(jí)時(shí)效熱處理，溫度為150?250°C、時(shí)間2?12h，再空冷至室溫得到時(shí)效型材； 4)時(shí)效型材重新固溶淬火后20分鐘內(nèi)，置于液氮中進(jìn)行冷處理后得到鋁合金槽型件，其中，冷處理溫度為-200°C?-185°C，保溫時(shí)間為15?45min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金槽型件的制備工藝，其特征在于:所述步驟I)中，將制備鋁合金槽型件的原料加入熔煉爐，升溫至爐內(nèi)原料開(kāi)始軟化下塌時(shí)，向熔液表面撒上一層覆蓋劑覆蓋，當(dāng)爐料完全熔化后，扒出表面浮渣，保持熔煉爐內(nèi)溫度為730°C，采用電磁攪拌器攪拌熔體10使熔池里各處溫度均勻一致，再利用精煉劑對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行精煉處理，然后將熔體輸注到溫度范圍在720°C的靜置爐中保持20min，然后利用氬氣將鋁合金熔體中的氫及細(xì)小雜質(zhì)帶到表面，從而降低鋁液中的氫含量，最后在靜置爐內(nèi)鑄造得到鋁鑄棒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金槽型件的制備工藝，其特征在于:所述步驟2)中，將鋁鑄棒在惰性氣體中加溫到460°C并保溫2.5小時(shí)、擠壓模具加溫到470°C并保溫2小時(shí)，然后將鋁棒和模具裝載入擠壓機(jī)中，以400mm/分鐘的速度擠出，其中擠壓機(jī)的擠壓時(shí)壓力控制為180kg/m2，水冷得到擠壓型材。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金槽型件的制備工藝，其特征在于:所述步驟3)中，對(duì)擠壓型材進(jìn)行一級(jí)時(shí)效熱處理，溫度為450°C、時(shí)間80min，然后將其水冷至室溫后，再進(jìn)行二級(jí)時(shí)效熱處理，溫度為200°C、時(shí)間8h，再空冷至室溫得到時(shí)效型材。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金槽型件的制備工藝，其特征在于:所述步驟4)中，時(shí)效型材重新固溶淬火后15分鐘內(nèi)，置于液氮中進(jìn)行冷處理后得到鋁合金槽型件，其中，冷處理溫度為-200°C，保溫時(shí)間為20min。
【文檔編號(hào)】B23P15/00GK103659181SQ201310605945
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】茹林寶 申請(qǐng)人:茹林寶