一種無縫鋁合金管的制造方法技術

一種無縫鋁合金管的制造方法，包括空心管坯的制作，冷軋步驟，其特征在于：空心管坯的制作采用擠壓鑄造的方式，管坯內孔用鋼質模芯，模具內表面及模芯表面預熱至２８０～３２０℃，澆注溫度為７００～７４０℃，從澆鑄結束到加壓開始的靜置時間不超過４秒，比壓４５～１４０Ｍｐａ，保壓時間為６０～１２０秒。本發明專利技術工藝流程簡短，對設備要求低，成品率高，特別適合小批量、多品種精密管材的生產。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及鋁合金管的制備技術，特別提供了一種無縫鋁合金管的短工藝流程制備方法。鋁及其合金具有相對密度小，比強度高等特點，在飛機制造、汽車制造、船舶制造等工業上應用十分廣泛。硬鋁是鋁合金中強度較高的一類，其中LY12屬于高強度硬鋁，在經淬火時效處理后有較高的強度和合格的塑性，是航空工業應用最廣泛的一種硬鋁。無縫鋁合金管的傳統生產工藝核心部分包含以下內容管坯準備、熱擠壓、軋(拔、擠)管、精整。具體地可以有兩條工藝路線，其一是實心鑄錠，鍛、軋、擠開坯后熱穿孔，熱擠，冷軋(拔、擠)；或者空心鑄錠，熱擠，冷軋(拔、擠)。在以上的工藝流程中其中熱擠開坯是最關鍵的一道工序，其成本和效率決定了無縫鋁合金管的成本及生產效率。熱擠是無縫鋁合金管生產中的第一道主變形工序，主要是將鋁合金空心鑄錠或穿孔擠壓料經熱擠壓機擠出成為管材。在擠壓過程中管材易出現各種擠壓缺陷，如壁厚不均、表面劃傷、橫向裂紋、縱向裂紋及分層等。尤其對于LY12，它在鋁合金擠壓的難易程度分級中屬于最難擠的V級，擠壓溫度高，熱變形阻抗大，熱擠壓無縫管的成品率僅為60-70％。另外傳統工藝設備要求高，生產批量要求大，不適應小批量、多品種精密管材的生產。本專利技術的目的在于提供，其工藝流程簡短，對設備要求低，成品率高，特別適合小批量、多品種精密管材的生產。本專利技術提供了，包括空心管坯的制作，管坯鑄錠熱處理和冷軋步驟，其特征在于空心管坯的制作采用擠壓鑄造的方式，管坯內孔用鋼質模芯，模具內表面及模芯表面預熱至280～320℃，澆注溫度為700～740℃，從澆鑄結束到加壓開始的靜置時間不超過4秒，比壓45～140Mpa，保壓時間為最好60～120秒。本專利技術無縫鋁合金管的制造方法中，擠壓鑄造的脫模劑可以采用常規的脫模劑，以石墨為佳。本專利技術無縫鋁合金管的制造方法中，冷軋前對管坯鑄錠進行熱處理，熱處理溫度為485～505℃，熱處理時間為6～12小時。本專利技術將擠壓鑄造工藝應用于無縫管材的制造，專利技術了一種新的無縫鋁合金管材生產工藝。擠壓鑄造是20世紀70年代在國際上興起的一項新的材料加工工藝，它是使液態金屬在較高的機械壓力下凝固和成型，從而獲得優質鑄件的一種工藝方法。該工藝目前在國內外受到廣泛重視，是具有廣闊應用前景的一項材料成型技術。新的無縫管材生產工藝的特點是將擠壓鑄造技術與合適的熱處理工藝相結合，從而大幅度提高鑄錠的機械性能，并使之接近或達到同種合金鍛件的水平。因此新工藝生產的空心鑄錠可以不經過熱壓力加工開坯的過程而直接冷軋。新工藝由于跳過了傳統工藝中的管坯準備和熱擠壓過程，從而避免了傳統工藝過程中的各種缺陷，同時提高了材料的利用率。具體說明如下采用擠壓鑄造，管坯內孔用鋼質模芯，為減小澆鑄時液態金屬對模具的熱沖擊創造一個較好的凝固溫度場，模具內表面及模芯表面預熱至300℃左右。脫模劑為石墨，可以保護模具內表面不被高溫熔融鋁合金侵蝕，并且減少脫模時鑄件與模具內表面的摩擦。由于澆鑄溫度過低液態金屬容易過早凝固，溫度過高又容易加劇鑄錠的偏析傾向，故澆注溫度為700～740℃。從澆鑄結束到加壓開始的靜置時間不應超過4秒，以防止加壓前液態金屬的部分凝固。比壓大小直接影響鑄錠的性能，比壓過小鑄錠的組織與性能的提高不明顯，而比壓過大一方面加重了設備的負荷，影響設備壽命，另一方面過大的比壓也會加劇鑄錠中的偏析傾向。因此根據實驗結果將比壓限制在45～140MPa。保壓時間為60～120秒，以保證鑄錠完全凝固為準。對于硬鋁鑄錠，熱處理是非常關鍵的一道工序。鑄錠的熱處理溫度為485～505℃。溫度過低熱處理效果不佳，溫度過高鑄錠易發生過燒。熱處理時間為6～12小時即可有效提高鑄錠的機械性能。熱處理后的鑄錠在車去內外表面的氧化皮后即可進行冷軋。擠壓鑄造的空心管坯晶粒細小、組織致密，在經過合適的熱處理后內部偏析消除，機械性能大大提高，完全滿足冷軋無縫鋁合金管材的要求。鑄坯的道次變形量可達15～17％，超過鋁合金冷變形下8～15％的臨界變形量。下表可說明經過新工藝生產的無縫管材與傳統工藝生產的管材機械性能達到了同一水平(T6處理)。 實例1材料為LY12采用擠壓鑄造工藝，澆注溫度為740℃，靜置時間少于4秒，比壓為45Pa，保壓時間80秒。脫模后鑄錠在鹽浴爐中經485℃下4小時的均勻化處理。鑄錠尺寸為外徑85mm、壁厚22.5mm、長度300mm。LY12的工業化生產冷軋管材的道次變形量不大于20％。由于LD60軋機的軋輥尺寸所限，將管坯加工至外徑62mm、壁厚10mm。第一道次軋制后尺寸為外徑59mm、壁厚8.5mm，變形量約為17％。軋制后機械性能為σb＝422MPa、σ0.2＝275MPa、δ＝12％。第二道軋制后尺寸為外徑56mm、41mm、變形量18％。軋制后機械性能為σb＝426MPa、σ0.2＝285MPa、δ＝14％。軋制后的管材可繼續加工或直接作為成品管使用。實例2材料為ZL109采用擠壓鑄造工藝，澆注溫度為710℃，靜置時間少于4秒，比壓為70MPa，保壓時間60秒。脫模后鑄錠在鹽浴爐中經485℃下6小時的均勻化處理。鑄錠尺寸為外徑85mm、壁厚22.5mm、長度300mm。軋制前的機械性能為σb＝132MPa、σ0.2＝100MPa、δ＝20％。由于在傳統工藝中ZL109只能作為鑄造材料，無法加工為管材，因此該新工藝有可能制造出一種新的管材。下表可說明經過新工藝生產的無縫管材與傳統工藝生產的管材機械性能達到了同一水平。 實例3材料為LF5采用擠壓鑄造工藝，澆注溫度為710℃，靜置時間少于4秒，比壓為140MPa，保壓時間120秒。鑄錠尺寸為外徑85mm、壁厚22.5mm、長度300mm。軋制后機械性能為σb＝269MPa、σ0.2＝141MPa、δ＝25％。下表可說明經過新工藝生產的無縫管材與傳統工藝生產的管材機械性能達到了同一水平(T6處理)。權利要求1.，包括空心管坯的制作，冷軋步驟，其特征在于空心管坯的制作采用擠壓鑄造的方式，管坯內孔用鋼質模芯，模具內表面及模芯表面預熱至280～320℃，澆注溫度為700～740℃，從澆鑄結束到加壓開始的靜置時間不超過4秒，比壓45～140Mpa，保壓時間為60～120秒。2.按照權利要求1所述無縫鋁合金管的制造方法，其特征在于擠壓鑄造的脫模劑為石墨。3.按照權利要求1或2所述無縫鋁合金管的制造方法，其特征在于冷軋前對管坯鑄錠熱處理，熱處理溫度為485～505℃，熱處理時間為6～12小時。全文摘要，包括空心管坯的制作，冷軋步驟，其特征在于空心管坯的制作采用擠壓鑄造的方式，管坯內孔用鋼質模芯，模具內表面及模芯表面預熱至280～320℃，澆注溫度為700～740℃，從澆鑄結束到加壓開始的靜置時間不超過4秒，比壓45～140Mpa，保壓時間為60～120秒。本專利技術工藝流程簡短，對設備要求低，成品率高，特別適合小批量、多品種精密管材的生產。文檔編號B21B23/00GK1393297SQ0111414公開日2003年1月29日 申請日期2001年6月28日 優先權日2001年6月28日專利技術者鐘勇, 閻德勝, 蘇國躍, 楊柯 申請人:中國科學院金屬研究所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無縫鋁合金管的制造方法，包括空心管坯的制作，冷軋步驟，其特征在于：空心管坯的制作采用擠壓鑄造的方式，管坯內孔用鋼質模芯，模具內表面及模芯表面預熱至２８０～３２０℃，澆注溫度為７００～７４０℃，從澆鑄結束到加壓開始的靜置時間不超過４秒，比壓４５～１４０Ｍｐａ，保壓時間為６０～１２０秒。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：鐘勇，閆德勝，蘇國躍，楊柯，
申請(專利權)人：中國科學院金屬研究所，
類型：發明
國別省市：89[中國|沈陽]