一種筆記本電腦用鋁合金板材生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種筆記本電腦用鋁合金板材生產(chǎn)工藝，包括步驟：鑄錠化學(xué)成分控制；鑄錠均熱，將鑄錠加熱至470～500℃，保溫10～50小時；鑄錠加熱；熱軋毛料；剪切；冷軋；矯直；鋸切；包裝；所述鑄錠化學(xué)成分控制包括：將鋁合金中的Mg含量控制在2.2%～2.4%，Cr含量控制在0.15%～0.20%，控制鋁合金中的廢料使用量小于35%，并且在鑄錠熔鑄過程中加入晶粒細(xì)化劑。與現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝相比較，本方案降低了鑄錠的內(nèi)部組織宏觀偏析，有效控制雜質(zhì)含量，減少熔鑄過程難溶中間相的產(chǎn)生數(shù)量及尺寸，對細(xì)化晶粒、控制粗大化合物有很好的效果。本方案實現(xiàn)了大規(guī)格鑄錠成分均勻控制，解決了鋁合金板材內(nèi)部組織不均勻的問題。
【專利說明】一種筆記本電腦用鋁合金板材生產(chǎn)工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁合金板材生產(chǎn)工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種筆記本電腦用鋁合金板材生產(chǎn)工藝?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]鋁合金是以鋁為基的合金總稱，鋁合金具有質(zhì)堅量輕、散熱性好、抗壓性強的特點。鋁合金筆記本電腦外殼，能充分滿足其高度集成化、輕薄化、微型化、抗摔撞以及電磁屏蔽和散熱的要求。目前，高端筆記本電腦用鋁合金板材主要是5052合金。5052合金是鋁鎂合金，該合金中各兀素的含量為:Si (娃)的含量不大于0.25%、Cu (銅)的含量不大于0.10%、Mg (鎂)的含量在2.2%~2.8%之間、Zn (鋅)的含量不大于0.10%、Mn (錳)的含量不大于
0.10%、Cr (鉻)的含量在0.15%~0.35%之間、Fe (鐵)的含量不大于0.40%、Al (鋁)的含量為余量。
[0003]現(xiàn)有筆記本電腦用鋁合金板材的生產(chǎn)工藝主要是依靠冷變形提高板材力學(xué)性能強度，然后通過熱處理、精整工藝，使強度與平直度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，但加工易變形且內(nèi)部組織不均勻，影響用戶使用。如圖1所示，現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝具體步驟如下:
[0004]鑄錠加熱:將鑄錠加熱至400~500°C ；
[0005]熱軋毛料:熱軋毛料厚度為成品厚度的1.3~1.5倍；熱軋毛料長度等于I~5倍的成品長度與精整余量的和再除以1.3~1.5，精整余量指矯直端頭或拉伸鉗口量；熱軋毛料寬度等于成品寬度與切邊余量的和；道次變形量(每一個道次的變形大小或變形率)控制在5~25mm ；
[0006]剪切；
[0007]預(yù)先全退火:金屬溫度加熱至300~500°C，保溫3~10小時，然后出爐空冷至室溫，使金屬具有良好的塑性變形能力，易于后序冷軋加工；
[0008]冷軋:片式冷軋至成品厚度，冷變形量為20~25% ；
[0009]矯直(拉伸):采用輥式矯直或移動鉗口夾持拉伸，使板材平直度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)或用戶使用要求；
[0010]穩(wěn)定化處理:將金屬加熱至100~200°C，保溫I~30小時，然后出爐空冷至室溫;
[0011]鋸切、包裝:將最終成品加工成用戶所需尺寸，然后包裝發(fā)給用戶使用。
[0012]在現(xiàn)有技術(shù)中，該鋁合金中Mg的用量范圍是2.2~2.8%，Cr的用量范圍是0.15~
0.35%，廢料的使用量范圍為40%~60%。由于鋁合金鑄錠在熔鑄過程中，會產(chǎn)生吸氣、氧化以及金屬及非金屬夾雜等現(xiàn)象，并且受到在線除氣、雜質(zhì)控制、鑄造溫度、凝固速度以及添加元素等的影響，鑄錠易出現(xiàn)內(nèi)部宏觀偏析、氣體及雜質(zhì)含量高、內(nèi)部晶粒組織差異大等缺陷，同時伴隨一些缺陷組織，而后續(xù)加工又無法有效消除這些缺陷，所以會將缺陷遺傳給最終產(chǎn)品?？梢姡F(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的板材存在內(nèi)部組織不均勻的缺陷。
[0013]另外，預(yù)先退火的步驟需要時間較長，增加了加工成本且延長了交貨周期。熱軋毛料預(yù)留的厚度較大，冷軋加工道次較多，且隨著冷變形量的增加，板型控制難度就會成倍增加，冷軋軋制板型差，就會給后序的矯直(拉伸)步驟帶來很多的困難，導(dǎo)致產(chǎn)品不平度時常超標(biāo)(該產(chǎn)品要求平直度不大于0.4mm/m)。5052鋁合金中Mg含量為2.2~2.8%，含有一定Mg含量的鋁合金，冷變形后產(chǎn)品的性能具有不穩(wěn)定性，在室溫下經(jīng)過一段時間的停放，力學(xué)性能會逐漸下降，即所謂的時效軟化。含Mg量較高的鋁合金隨著冷變形量的增加，其時效軟化效果就越明顯，所以，為了穩(wěn)定板材的力學(xué)性能，保證其長時間停放后不會軟化，必須通過穩(wěn)定化處理來穩(wěn)定產(chǎn)品性能。然而，穩(wěn)定化處理過程勢必會降低產(chǎn)品的屈服強度，因此，易導(dǎo)致客戶在機加工過程中容易出現(xiàn)粘刀的現(xiàn)象，且易發(fā)生加工變形。
[0014]此外，羽毛狀晶、浮游晶、揪樹組織等是鋁合金半連續(xù)鑄錠的組織缺陷，大變形量的軋制工藝可以將其碾碎，對其形貌有一定的改變，但是不能完全消除，陽極氧化處理后呈現(xiàn)條狀花紋，影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。筆記本電腦用5052鋁合金厚板，其加工后需進(jìn)行陽極氧化處理，陽極氧化后經(jīng)常在板材厚度方向呈現(xiàn)明(暗)條紋。熔鑄鑄造溫度、凝固速度等會影響羽毛狀晶、浮游晶或揪樹組織等的產(chǎn)生。現(xiàn)有的熔鑄溫度為680~760°C，凝固速度為45~65mm/min，羽毛狀晶、浮游晶和揪樹組織等缺陷組織較明顯。
[0015]因此，如何解決筆記本電腦用鋁合金板材內(nèi)部組織不均勻的問題，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]有鑒于此，本發(fā)明提供一種筆記本電腦用鋁合金板材生產(chǎn)工藝，用于解決鋁合金板材內(nèi)部組織不均勻的問題。
[0017]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種筆記本電腦用鋁合金板材生產(chǎn)工藝，包括以下步驟:
[0018]鑄錠化學(xué)成 分控制；
[0019]鑄錠均熱；
[0020]鑄錠加熱；
[0021]熱軋毛料；
[0022]剪切；
[0023]冷軋；
[0024]矯直；
[0025]鋸切；
[0026]包裝；
[0027]所述鑄錠化學(xué)成分控制包括:將鋁合金中的Mg含量控制在2.2%~2.4%，Cr含量控制在0.15%~0.20%,控制鋁合金中的廢料使用量小于35%，并且在鑄錠熔鑄過程中加入晶粒細(xì)化劑；所述鑄錠均熱為:將鑄錠加熱至470°C~500°C，并保溫10~50小時。
[0028]優(yōu)選地,在所述熱軋毛料步驟中控制熱軋的道次變形量為5mm~45mm。
[0029]優(yōu)選地，在所述熱軋毛料步驟中控制熱軋毛料的厚度為成品板材厚度的1.1~
1.2 倍。
[0030]優(yōu)選地，所述矯直為采用移動鉗口夾持板材進(jìn)行拉伸矯直。
[0031 ] 優(yōu)選地，在所述矯直步驟中對板材的拉伸量控制在1.0%~3.5%。[0032]優(yōu)選地，所述晶粒細(xì)化劑為Al-Ti。
[0033]優(yōu)選地，所述鑄錠化學(xué)成分控制中的熔鑄溫度控制在720°C~740V，鑄錠的凝固速度控制在53~59mm/min。
[0034]本發(fā)明提供了一種筆記本電腦用鋁合金板材生產(chǎn)工藝，包括步驟:鑄錠化學(xué)成分控制；鑄錠均熱；鑄錠加熱；熱軋毛料；剪切；冷軋；矯直；鋸切；包裝；所述鑄錠化學(xué)成分控制包括:將鋁合金中的Mg含量控制在2.2%~2.4%，Cr含量控制在0.15%~0.20%,控制鋁合金中的廢料使用量小于35%，并且在鑄錠熔鑄過程中加入晶粒細(xì)化劑；所述鑄錠均熱為:將鑄錠加熱至470°C~500°C，并保溫10~50小時。
[0035]與現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝相比較，本方案在鑄錠化學(xué)成分控制中將Mg、Cr的含量降低，從而降低鑄錠的內(nèi)部組織宏觀偏析；降低了配料時廢料的使用量，有效控制Fe、S1、Mn等雜質(zhì)含量，減少熔鑄過程Al-Fe、Al-Fe-Mn等難溶中間相的產(chǎn)生數(shù)量及尺寸，降低鑄錠的內(nèi)部組織宏觀偏析；并且在熔鑄過程中使用晶粒細(xì)化劑，不僅可以有效控制羽毛狀晶、浮游晶、揪樹組織等缺陷，同時對細(xì)化晶粒、控制粗大化合物有很好的效果。由于本方案在鑄錠加熱步驟前加入了鑄錠化學(xué)成分控制步驟，通過鑄錠化學(xué)成分均勻性與精確性控制技術(shù)，實現(xiàn)了大規(guī)格鑄錠成分均勻控制，并且鑄錠均熱有助于消除鑄錠內(nèi)部組織的宏觀偏析，所以，本方案解決了鋁合金板材內(nèi)部組織不均勻的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0037]圖1為現(xiàn)有技術(shù)筆記本電腦用鋁合金板材生產(chǎn)工藝流程示意圖；
[0038]圖2為本發(fā)明具體實施`例方案提供的筆記本電腦用鋁合金板材生產(chǎn)工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0039]本發(fā)明的核心是提供一種筆記本電腦用鋁合金板材生產(chǎn)工藝，用于解決鋁合金板材內(nèi)部組織不均勻的問題。
[0040]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0041]請參照圖2，圖2為本發(fā)明具體實施例方案提供的筆記本電腦用鋁合金板材生產(chǎn)工藝流程示意圖。本發(fā)明提供了一種筆記本電腦用鋁合金板材生產(chǎn)工藝，本方案的具體步驟如下:
[0042]鑄錠化學(xué)成分控制；
[0043]鑄錠均熱；
[0044]鑄錠加熱，將鑄錠加熱至400°C~500°C ；[0045]熱軋毛料；
[0046]剪切；
[0047]冷軋，片式冷軋至成品厚度；
[0048]矯直； [0049]鋸切和包裝，將最終成品加工成用戶所需尺寸，然后包裝發(fā)給用戶使用。
[0050]其中，上述鑄錠化學(xué)成分控制步驟具體包括:將鋁合金中的Mg含量控制在2.2%~
2.4%，Cr含量控制在0.15%~0.20%，更優(yōu)選的，可以將Mg和Cr的含量按標(biāo)準(zhǔn)含量的下限控制，即Mg含量為2.2%，Cr含量為0.15%，降低Mg和Cr的含量可以降低鑄錠的內(nèi)部組織宏觀偏析；控制鋁合金中的廢料使用量小于35%，降低配料時廢料的使用量，可以有效控制Fe、S1、Mn等雜質(zhì)含量，減少熔鑄過程Al_Fe、Al-Fe-Mn等難溶中間相的產(chǎn)生數(shù)量及尺寸，降低鑄錠的內(nèi)部組織宏觀偏析；并且在鑄錠熔鑄過程中加入Al-Ti或Al-T1-B等晶粒細(xì)化劑，不僅可以有效控制羽毛狀晶、浮游晶、揪樹組織等缺陷，同時對細(xì)化晶粒、控制粗大化合物有很好的效果。鑄錠均熱是指對鑄錠進(jìn)行均勻化處理，將鑄錠加熱至470°C~500°C，并保溫10~50小時。鑄錠均熱可以消除鑄錠內(nèi)部組織及成分的宏觀偏析，改善鑄錠的內(nèi)部組織和后續(xù)加工性能。
[0051]由于本方案在鑄錠加熱步驟前加入了鑄錠化學(xué)成分控制步驟，通過鑄錠化學(xué)成分均勻性與精確性控制技術(shù)，實現(xiàn)了大規(guī)格鑄錠成分均勻控制，并且鑄錠均熱有助于消除鑄錠內(nèi)部組織的宏觀偏析，所以，本方案解決了鋁合金板材內(nèi)部組織不均勻的問題。
[0052]優(yōu)選地，鑄錠化學(xué)成分控制步驟中的鑄錠熔鑄溫度控制在720 V~740°C，鑄錠的凝固速度控制在53~59mm/min，可以有效控制羽毛狀晶、浮游晶、揪樹組織等缺陷。
[0053]優(yōu)選地，熱軋毛料步驟具體包括:熱軋毛料厚度為成品厚度的1.1~1.2倍；熱軋毛料長度等于I~5倍的成品長度與精整余量的和再除以1.1~1.2，精整余量指矯直端頭或拉伸鉗口量；熱軋毛料寬度等于成品寬度與切邊余量的和，控制熱軋的道次變形量為5mm ~45mm。
[0054]一般情況下，鑄錠在軋制變形前，其內(nèi)部組織為鑄造組織，塑性較差，所以在開始軋制的前幾道次，加工量(率)及軋制速度不宜過大，以保證軋件由鑄態(tài)組織安全過渡到變形組織。軋制的中間時段，在各條件允許的情況下(指各個軋制參數(shù)不超設(shè)備符合，同時潤滑劑的潤滑及冷卻良好)盡量增大道次變形量(率)，使軋制變形深入軋件內(nèi)部，減少芯部與表層的不均勻變形，使內(nèi)部的組織更均勻，同時能夠提高軋制效率，降低生產(chǎn)成本。例如，鑄錠厚度為480mm，熱軋目標(biāo)厚度為12mm。原有道次變形量為5mm~25mm，軋制總道次為24~26道次，改進(jìn)后道次變形量為5mm~45mm，軋制總道次為16~18道次。熱軋時增加道次變形量，有利于充分破碎鑄錠內(nèi)部組織，使其內(nèi)部組織更加均勻、一致，特別在熱軋的后期，熱軋的道次變形率必須達(dá)到40~60%(最少需3~5道次)，對板材內(nèi)部組織均勻性有顯著的改善，對控制板材內(nèi)部與表層組織形貌及尺寸均勻一致至關(guān)重要。同時，減少了軋制道次，增加了道次變形熱，有利于提高熱軋終軋溫度與產(chǎn)品塑性，便于取消預(yù)先退火。
[0055]需要說明的是，降低熱軋毛料厚度的同時，增加了熱軋毛料的總長度。例如，鑄錠規(guī)格:480_ X 1260_ X 2000_、成品規(guī)格:10_ X 1260_ X 2000_，原有熱軋毛料厚度為13.5mm、長度為71m，本方案熱軋毛料厚度為11.5mm、長度為83m，冷軋前分別切長度1.48m和1.74m各48片，冷軋后成品均為48片，不影響最終的成品產(chǎn)出量。[0056]由于本方案中熱軋毛料的厚度減小，所以，冷軋變形量也得以降低，本方案中的冷變形量降低至10~15%，同時，便于冷軋板型控制。另外降低Mg含量及冷軋變形量，可以降低產(chǎn)品的時效軟化效應(yīng)，同時取消穩(wěn)定化處理，便于提高產(chǎn)品的屈服強度，有利于用戶后續(xù)加工不粘刀。
[0057]需要說明的是，本方案中對冷軋工藝的優(yōu)化主要是根據(jù)熱軋毛料厚度、寬度及板材橫斷面形貌選擇合理的原始輥型，其核心是根據(jù)板材橫斷面形貌作為主要依據(jù)來選擇合理的冷軋原始輥型。所有軋制必須首先選擇合理的原始輥型，并在軋制過程中進(jìn)行合理的控制和調(diào)整，才能獲得厚度均一、表面平直的良好板材。軋輥原始凸度的確定要遵循變形的相似原理，需考慮工作輥輥身溫差所造成的熱膨脹、軋輥受力所產(chǎn)生的撓度、工作輥的彈性壓扁以及來料板凸度等因素的影響。通常情況下，用軋輥的原始凸度和熱凸度來抵消軋輥受力后的撓曲，抵消后的軋輥凸度要與來料板凸度相對應(yīng)。例如，來料板凸度較小，則冷軋原始輥型應(yīng)選用平輥；來料板凸度較大，則冷軋原始輥型應(yīng)選用凹凸度(負(fù))輥型；來料板凸度為負(fù)凸度，則冷軋原始輥型應(yīng)選用正凸度(正)輥型。另外，配合軋制對中及合理的道次變形量，使軋后板材四周邊角呈矩形，就能保證冷軋后的板型良好。軋制對中是指板材在軋制時必須對準(zhǔn)軋制水平中心線，這樣軋制的板材平直、變形均勻。
[0058]需要說明的是:冷軋其一是控制產(chǎn)品性能，保證最終產(chǎn)品的性能滿足客戶的使用要求，滿足客戶后序加工不粘刀；其次冷軋材用小變形量控制軋制板型，對最終產(chǎn)品的高精度尺寸(主要是不平度)要求提供條件，同時冷軋小變形量可以有效改善熱軋后期大的道次加工率帶來的內(nèi)部應(yīng)力不均(此時起一定的作用，不能完全消除)，為后序拉伸充分消除板材內(nèi)部殘余應(yīng)力做鋪墊。
[0059]優(yōu)選地，本方案中的矯直為采用移動鉗口夾持板材進(jìn)行拉伸矯直，即采用純拉伸矯直，這樣有利于消除板材內(nèi)部的殘余應(yīng)力，防止后續(xù)加工變形，同時根據(jù)不同的產(chǎn)品厚度采用不同的拉伸量，拉伸量一般控制在1.0~3.5%，能夠在更精確、徹底地消除板材內(nèi)部應(yīng)力的同時不產(chǎn)生新的殘余應(yīng)力。對不同的合金、厚度規(guī)格的產(chǎn)品，采用拉伸消除板材內(nèi)部殘余應(yīng)力的拉伸量是不相同的，總的原則是板材越厚，需要拉伸的永久變形量越大。另外，由于冷軋軋制板型好，拉伸后板型能很好地滿足用戶平直度不大于0.4mm/m的要求。
[0060]通過上述具體實施例可知，本方案通過鑄錠化學(xué)成分均勻性、精確性控制技術(shù)，實現(xiàn)了大規(guī)格鑄錠成分均勻控制；通過鑄錠均熱、鑄錠加熱與軋制工藝優(yōu)化，實現(xiàn)了控制板材內(nèi)部組織均勻及軋制板型良好；采用變形量與終軋溫度相結(jié)合的熱軋工藝，對板材內(nèi)部組織及板型進(jìn)行控制；通過熱軋毛坯板型對冷軋輥進(jìn)行原始輥型設(shè)計，并結(jié)合冷軋道次分配，實現(xiàn)控制好冷軋板型；優(yōu)化精整工藝，不同厚度板材采用不同的拉伸率，確保板材內(nèi)部殘余應(yīng)力消除的最大化，確保板材加工不變形；優(yōu)化板材兩端頭鋸切量，鋸掉板材兩端夾持鉗口及殘余應(yīng)力消除死區(qū)。通過上述生產(chǎn)工藝可以開發(fā)得到厚度不小于8.0_、中等強度、內(nèi)部組織均勻、平直度好、加工不易變形的筆記本電腦用鋁合金板材。
[0061]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種筆記本電腦用鋁合金板材生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括以下步驟: 鑄錠化學(xué)成分控制； 鑄錠均熱； 鑄錠加熱； 熱軋毛料； 剪切； 冷軋； 矯直； 鋸切； 包裝； 所述鑄錠化學(xué)成分控制包括:將鋁合金中的Mg含量控制在2.2%~2.4%，Cr含量控制在0.15%~0.20%，控制鋁合金中的廢料使用量小于35%，并且在鑄錠熔鑄過程中加入晶粒細(xì)化劑；所述鑄錠均熱為:將鑄錠加熱至470°C~500°C，并保溫10~50小時。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筆記本電腦用鋁合金板材生產(chǎn)工藝，其特征在于，在所述熱軋毛料步驟中控制熱軋的道次變形量為5_~45_。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的筆記本電腦用鋁合金板材生產(chǎn)工藝，其特征在于，在所述熱軋毛料步驟中控制熱軋毛料的厚度為成品板材厚度的1.1~1.2倍。`
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筆記本電腦用鋁合金板材生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述矯直為采用移動鉗口夾持板材進(jìn)行拉伸矯直。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的筆記本電腦用鋁合金板材生產(chǎn)工藝，其特征在于，在所述矯直步驟中對板材的拉伸量控制在1.0%~3.5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的筆記本電腦用鋁合金板材生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述晶粒細(xì)化劑為Al-Ti。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的筆記本電腦用鋁合金板材生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述鑄錠化學(xué)成分控制中的熔鑄溫度控制在720°C~740°C，鑄錠的凝固速度控制在53~59mm/min。
【文檔編號】B22D27/20GK103556013SQ201310563938
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】李偉, 王軍, 陳定強 申請人:西南鋁業(yè)（集團）有限責(zé)任公司