鋁合金槽型件的制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種鋁合金槽型件的制備工藝，在制造過程中鋁合金型材變形小、廢品率低，節能環保。鋁合金型材的制作過程依次包括以下步驟：1）熔煉、壓鑄成鋁鑄棒；2）擠壓成型；3）時效處理；4）冷處理。本發明通過對合金元素的合理優化匹配，提高鋁合金型材的強度、耐腐蝕性能和耐氣候性能等，使室溫抗拉強度可達480～530MPa，平均晶粒尺寸可達0.018～0.035mm，通過控制型材擠出速度和擠壓壓力，在水冷狀態下，型材廢品率大為降低、成型穩定，且增加了鋁材料的內部組織的均勻性與晶粒的細化，改善了鋁合金型材的質量與加工性能。
【專利說明】鋁合金槽型件的制備工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋁合金型材制備領域，具體涉及一種鋁合金槽型件的制備工藝。
【背景技術】
[0002]鋁合金型材是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶，建筑、裝修及化學工業中已大量應用；尤其隨著房地產行業的火熱拓展，鋁合金型材已成為當前建筑中重要的外墻內地圍護表現形式，體現了現代建筑的新理念，由于鋁合金型材強度大，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，已得到了廣泛的應用。但是現有的鋁合金槽型件的強度、耐腐蝕性以及耐氣候性能無法滿足建筑物的要求，而且在制造過程中鋁合金型材變形較大、廢品率較高。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題在于提供一種鋁合金槽型件的制備工藝，在制造過程中鋁合金型材變形小、廢品率低，節能環保。
[0004]為解決上述現有的技術問題，本發明采用如下方案:鋁合金槽型件的制備工藝，制作過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，升溫至爐內原料開始軟化下塌時，向熔液表面撒上一層覆蓋劑覆蓋，當爐料完全熔化后，扒出表面浮渣，保持熔煉爐內溫度為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，再利用精煉劑對鋁合金熔體進行精煉處理，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小雜質帶到表面，從而降低鋁液中的氫含量，最后在靜置爐內鑄造得到鋁鑄棒；
[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、擠壓模具加溫到470°C ±15°C并保溫2?2.5小時，然后將鋁棒和模具裝載入擠壓機中，以300mm?500mm/分鐘的速度擠出，其中擠壓機的擠壓時壓力控制為180±20kg/m2，水冷得到擠壓型材；
[0007]3)對擠壓型材進行一級時效熱處理，溫度為450?520°C、時間30?120min，然后將其水冷至室溫后，再進行二級時效熱處理，溫度為150?250°C、時間2?12h，再空冷至室溫得到時效型材；
[0008]4)時效型材重新固溶淬火后20分鐘內，置于液氮中進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，保溫時間為15?45min。
[0009]作為優選，所述步驟I)中，將制備鋁合金槽型件的原料加入熔煉爐，升溫至爐內原料開始軟化下塌時，向熔液表面撒上一層覆蓋劑覆蓋，當爐料完全熔化后，扒出表面浮渣，保持熔煉爐內溫度為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，再利用精煉劑對鋁合金熔體進行精煉處理，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小雜質帶到表面，從而降低鋁液中的氫含量，最后在靜置爐內鑄造得到鋁鑄棒。
[0010]作為優選，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、擠壓模具加溫到470°C并保溫2小時，然后將鋁棒和模具裝載入擠壓機中，以400mm/分鐘的速度擠出，其中擠壓機的擠壓時壓力控制為180kg/m2，水冷得到擠壓型材。
[0011]作為優選，所述步驟3)中，對擠壓型材進行一級時效熱處理，溫度為450°C、時間80min，然后將其水冷至室溫后，再進行二級時效熱處理，溫度為200°C、時間8h，再空冷至室溫得到時效型材；
[0012]作為優選，所述步驟4)中，時效型材重新固溶淬火后15分鐘內，置于液氮中進行冷處理后得到鋁合金槽型件，其中，冷處理溫度為-200°C，保溫時間為20min。
[0013]有益效果:
[0014]本發明采用上述技術方案提供的鋁合金槽型件的制造工藝，通過控制原料熔煉、壓鑄、型材擠出速度和擠壓壓力以及時效熱處理工藝，使得廢品率大為降低、成型穩定，且增加了鋁合金槽型件的內部組織的均勻性與晶粒的細化，改善了鋁合金槽型件的質量與加工性能，大大提高了鋁合金槽型件的強度、耐腐蝕性能和耐氣候性能等，使室溫抗拉強度可達480?530MPa，平均晶粒尺寸可達0.018?0.035謹。
【具體實施方式】
[0015]實施例一: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，升溫至爐料開始軟化下塌時，向熔液表面撒上一層覆蓋劑覆蓋，保持熔煉爐內溫度為730°C，當爐料完全熔化后，采用電磁攪拌器攪拌熔體IOmin使熔池里各處溫度均勻一致，再利用精煉劑對鋁合金熔體進行精煉處理，然后利用氬氣將鋁合金熔體中的氫及細小雜質帶到表面，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、擠壓模具加溫到4700C ±15°C并保溫2小時，然后將鋁棒和模具裝載入擠壓機中，以300_/分鐘的速度擠出，其中擠壓機的擠壓時壓力控制為180±20kg/m2，水冷至80°C以下后得到擠壓型材；3)對擠壓型材進行一級時效熱處理，溫度為450°C、時間30min，然后將其水冷至室溫后，再進行二級時效熱處理，溫度為150°C、時間2h，再空冷至室溫得到時效型材；4)時效型材重新固溶淬火后20分鐘內，置于液氮中進行冷處理后得到鋁合金槽型件，其中，冷處理溫度為-200°C，保溫時間為15min。
[0016]上述方法特別適合于制造按質量百分比計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 ;當然也可制造其他組分的鋁合金型材。
[0017]實施例二:與實施例一的不同之處在于，所制造的鋁合金槽型件按質量百分比計包括以下組分: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，升溫至爐料開始軟化下塌時，向熔液表面撒上一層覆蓋劑覆蓋，保持熔煉爐內溫度為760°C，當爐料完全熔化后，采用電磁攪拌器攪拌熔體20min使熔池里各處溫度均勻一致，再利用精煉劑對鋁合金熔體進行精煉處理，然后利用氬氣將鋁合金熔體中的氫及細小雜質帶到表面，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、擠壓模具加溫到4700C ±15°C并保溫2.5小時，然后將鋁棒和模具裝載入擠壓機中，以500mm/分鐘的速度擠出，其中擠壓機的擠壓時壓力控制為180±20kg/m2，水冷至80°C以下后得到擠壓型材；3)對擠壓型材進行一級時效熱處理，溫度為520°C、時間120min，然后將其水冷至室溫后，再進行二級時效熱處理，溫度為250°C、時間12h，再空冷至室溫得到時效型材；4)時效型材重新固溶淬火后20分鐘內，置于液氮中進行冷處理后得到鋁合金槽型件，其中，冷處理溫度為-185 °C，保溫時間為45min。
[0018]實施例三:與實施例一的不同之處在于，所制造的鋁合金槽型件按質量百分比計包括以下組分: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，升溫至爐料開始軟化下塌時，向熔液表面撒上一層覆蓋劑覆蓋，保持熔煉爐內溫度為740°C，當爐料完全熔化后，采用電磁攪拌器攪拌熔體15min使熔池里各處溫度均勻一致，再利用精煉劑對鋁合金熔體進行精煉處理，然后利用氬氣將鋁合金熔體中的氫及細小雜質帶到表面，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、擠壓模具加溫到4700C ±15°C并保溫2.5小時，然后將鋁棒和模具裝載入擠壓機中，以400mm/分鐘的速度擠出，其中擠壓機的擠壓時壓力控制為180±20kg/m2，水冷至80°C以下后得到擠壓型材；3)對擠壓型材進行一級時效熱處理，溫度為500°C、時間80min，然后將其水冷至室溫后，再進行二級時效熱處理，溫度為200°C、時間6h，再空冷至室溫得到時效型材；4)時效型材重新固溶淬火后20分鐘內，置于液氮中進行冷處理后得到鋁合金槽型件，其中，冷處理溫度為-190°C，保溫時間為30min。
[0019]實施例四:與實施例一的不同之處在于，所制造的鋁合金槽型件按質量百分比計包括以下組分: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，升溫至爐料開始軟化下塌時，向熔液表面撒上一層覆蓋劑覆蓋，保持熔煉爐內溫度為730°C，當爐料完全熔化后，采用電磁攪拌器攪拌熔體20min使熔池里各處溫度均勻一致，再利用精煉劑對鋁合金熔體進行精煉處理，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小雜質帶到表面，從而降低鋁液中的氫含量，最后在靜置爐內鑄造得到鋁鑄棒；2)將鋁鑄棒在惰性氣體中加溫到460°C ±15°C并保溫3小時、擠壓模具加溫到470°C ±15°C并保溫2小時，然后將鋁棒和模具裝載入擠壓機中，以500_/分鐘的速度擠出，其中擠壓機的擠壓時壓力控制為180±20kg/m2，水冷至80°C以下后得到擠壓型材；3)對擠壓型材進行一級時效熱處理，溫度為520°C、時間60min，然后將其水冷至室溫后，再進行二級時效熱處理，溫度為200°C、時間8h，再空冷至室溫得到時效型材；4)時效型材重新固溶淬火后20分鐘內，置于液氮中進行冷處理后得到鋁合金槽型件，其中，冷處理溫度為-185°C，保溫時間為 45min。[0020]本發明通過優化熔鑄、成型及淬火工藝，使得制備的產品晶粒組織深度細化，室溫抗拉強度可達450?500MPa，伸長率可達5?7%，平均晶粒尺寸可達0.018?0.035mm。同時，本發明還優化了產品組分，按質量百分比計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、抗強酸、抗強堿，以及高強度、低密度的特點，用于鋁合金中，可耐二三百度的高溫，同時還能經受住零下一百多度的考驗，在這種低溫下，仍舊有很好的韌性而不發脆；適量的Fe有助于壓鑄，但含有大量的Fe會生成金屬化合物，形成硬點，并且含鐵量過1.2%時，會降低合金流動性，損害鑄件的品質，縮短壓鑄設備中金屬組件的壽命；Cr具有延展性，在常溫下對氧和濕氣都是穩定的，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，而且可阻礙再結晶的形核和長大過程，對合金有強化作用，還能改善合金韌性和降低應力腐蝕開裂敏感性；Zr具有優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度，能阻止鋁合金的再結晶過程，提高再結晶溫度，并能顯著細化再結晶晶粒，P、Sn能改善切削性能。
【權利要求】
1.鋁合金槽型件的制備工藝，其特征在于:制作過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，升溫至爐內原料開始軟化下塌時，向熔液表面撒上一層覆蓋劑覆蓋，當爐料完全熔化后，扒出表面浮渣，保持熔煉爐內溫度為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，再利用精煉劑對鋁合金熔體進行精煉處理，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小雜質帶到表面，從而降低鋁液中的氫含量，最后在靜置爐內鑄造得到鋁鑄棒； 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、擠壓模具加溫到4700C ±15°C并保溫2?2.5小時，然后將鋁棒和模具裝載入擠壓機中，以300mm?500mm/分鐘的速度擠出，其中擠壓機的擠壓時壓力控制為180±20kg/m2，水冷得到擠壓型材； 3)對擠壓型材進行一級時效熱處理，溫度為450?520°C、時間30?120min，然后將其水冷至室溫后，再進行二級時效熱處理，溫度為150?250°C、時間2?12h，再空冷至室溫得到時效型材； 4)時效型材重新固溶淬火后20分鐘內，置于液氮中進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，保溫時間為15?45min。
2.根據權利要求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，升溫至爐內原料開始軟化下塌時，向熔液表面撒上一層覆蓋劑覆蓋，當爐料完全熔化后，扒出表面浮渣，保持熔煉爐內溫度為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，再利用精煉劑對鋁合金熔體進行精煉處理，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小雜質帶到表面，從而降低鋁液中的氫含量，最后在靜置爐內鑄造得到鋁鑄棒。
3.根據權利要求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、擠壓模具加溫到470°C并保溫2小時，然后將鋁棒和模具裝載入擠壓機中，以400mm/分鐘的速度擠出，其中擠壓機的擠壓時壓力控制為180kg/m2，水冷得到擠壓型材。
4.根據權利要求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，對擠壓型材進行一級時效熱處理，溫度為450°C、時間80min，然后將其水冷至室溫后，再進行二級時效熱處理，溫度為200°C、時間8h，再空冷至室溫得到時效型材。
5.根據權利要求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，時效型材重新固溶淬火后15分鐘內，置于液氮中進行冷處理后得到鋁合金槽型件，其中，冷處理溫度為-200°C，保溫時間為20min。
【文檔編號】B23P15/00GK103659181SQ201310605945
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月25日 優先權日:2013年11月25日
【發明者】茹林寶 申請人:茹林寶