一种铝合金铸棒的制备工艺
阅读说明：本技术 一种铝合金铸棒的制备工艺 (Preparation process of aluminum alloy cast rod ) 是由 崔清磊 王满意 于 2021-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种铝合金铸棒的制备工艺,包括如下步骤：采用卧式正向挤压机对铝合金铸件进行挤压,将铝棒加热到400～430℃后输送至挤压筒内,挤压筒的温度为400～420℃,挤压速度为0.5～1mm/s；在挤压棒材头端打孔、固定,装入立式淬火炉进行淬火处理,固溶温度为480～510℃,固溶保温时间大于45分钟；将型材矫直,并在尾部取样做组织检测；将矫直的型材进行36～60h的自然时效处理；在型材的头、尾部取样进行力学性能测试。本发明修改优化现有的合金生产工艺,使得铝合金挤压棒材获得良好的力学性能及很浅的粗晶环。(The invention provides a preparation process of an aluminum alloy cast rod, which comprises the following steps: extruding the aluminum alloy casting by using a horizontal forward extruder, heating the aluminum bar to 400-430 ℃, and conveying the aluminum bar into an extrusion cylinder, wherein the temperature of the extrusion cylinder is 400-420 ℃, and the extrusion speed is 0.5-1 mm/s; punching and fixing the head end of an extruded bar, and putting the extruded bar into a vertical quenching furnace for quenching treatment, wherein the solid solution temperature is 480-510 ℃, and the solid solution heat preservation time is more than 45 minutes; straightening the section bar, and sampling at the tail part for tissue detection; carrying out natural aging treatment on the straightened section for 36-60 h; and sampling at the head and the tail of the section bar to carry out mechanical property test. The invention modifies and optimizes the existing alloy production process, so that the aluminum alloy extruded bar obtains good mechanical property and shallow coarse crystal ring.)
技术领域
本发明涉及铝合金加工工艺技术领域，具体涉及一种铝合金铸棒的制备工艺。
背景技术
2A12铝合金是一种典型的高强度Al-Cu-Mg系铝合金，广泛用作军工和民用结构件，但是，该合金正向挤压制品经淬火后极易产生粗晶环缺陷。长期的生产实践验证表明，2A12铝合金制品粗晶环深度很难控制。产生于铝合金挤压制品表层呈环形或月牙状的粗晶环，其晶粒尺寸姣正常区域的可能增大数倍，显著降低材料的力学性能、焊接性能、可切削性，从而限制了2A12铝合金挤压制品的广泛应用。
国内外学者对于2A12铝合金的热处理工艺、力学性能方面的较多研究。但对于2A12铝合金的挤压棒材粗晶环问题，如何从整个生产流程上进行有效控制的系统性研究，目前报道不多。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种铝合金铸棒的制备工艺，修改优化现有的合金生产工艺，使得铝合金挤压棒材获得良好的力学性能及很浅的粗晶环。
为解决上述技术问题，本发明提供一种铝合金铸棒的制备工艺，包括如下步骤：
采用卧式正向挤压机对铝合金铸件进行挤压，将铝棒加热到400～430℃后输送至挤压筒内，挤压筒的温度为400～420℃，挤压速度为0.5～1mm/s；
在挤压棒材头端打孔、固定，装入立式淬火炉进行淬火处理，固溶温度为480～510℃，固溶保温时间大于45分钟；
将型材矫直，并在尾部取样做组织检测；
将矫直的型材进行36～60h的自然时效处理；
在型材的头、尾部取样进行力学性能测试。
进一步的，铝合金铸棒的化学成分满足以下条件：以质量百分比计算，硅≤0.5%、铁≤0.5%、铜3.8～4.9%、锰0.3～0.9%、镁1.2～1.8%、锌≤0.3%、镍≤0.5%、钛≤0.15%，余者为铝。
进一步的，铝合金铸棒的化学成分满足以下条件：以质量百分比计算，硅0.129%、铁0.188%、铜4.34%、锰0.566%、镁1.55%、锌0.13%、镍0.102%、钛0.06%，余者为铝。
进一步的，铝合金铸件的挤压系数为20.89。
进一步的，卧式正向挤压机的模具采用的导流板宽度不大于30mm或无导流板。
进一步的，淬火的方式采用水淬。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
1、大大提高铝合金棒材的抗拉强度以及屈服强度，使得抗拉强度达到488Mpa，屈服强度达到349Mpa。
2、粗晶环的厚度≤0.4mm的合格品更多，显著提高铝合金棒材的力学性能和抗疲劳性能，表面更加光滑且利于后续加工。
3、铝合金棒材挤压成型废料长度大大降低，提高了生产的效率且生产固定单位铝合金棒材耗费的人力物力大大降低。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例提供了一种铝合金铸棒的制备工艺，包括如下步骤：
采用卧式正向挤压机对铝合金铸件进行挤压，将铝棒加热到415℃后输送至挤压筒内，挤压筒的温度为410℃，挤压速度为0.75mm/s；
在挤压棒材头端打孔、固定，装入立式淬火炉进行淬火处理，固溶温度为495℃，固溶保温时间大于45分钟；
将型材矫直，并在尾部取样做组织检测；
将矫直的型材进行48h的自然时效处理；
在型材的头、尾部取样进行力学性能测试。
铝合金铸棒的化学成分满足以下条件：以质量百分比计算，硅0.129%、铁0.188%、铜4.34%、锰0.566%、镁1.55%、锌0.13%、镍0.102%、钛0.06%，余者为铝。
铝合金铸件的挤压系数为20.89。
卧式正向挤压机的模具无导流板。
淬火的方式采用水淬。
实施例二
本实施例提供了一种铝合金铸棒的制备工艺，包括如下步骤：
采用卧式正向挤压机对铝合金铸件进行挤压，将铝棒加热到410℃后输送至挤压筒内，挤压筒的温度为405℃，挤压速度为0.6mm/s；
在挤压棒材头端打孔、固定，装入立式淬火炉进行淬火处理，固溶温度为490℃，固溶保温时间大于45分钟；
将型材矫直，并在尾部取样做组织检测；
将矫直的型材进行48h的自然时效处理；
在型材的头、尾部取样进行力学性能测试。
铝合金铸棒的化学成分满足以下条件：以质量百分比计算，硅0.129%、铁0.188%、铜4.34%、锰0.566%、镁1.55%、锌0.13%、镍0.102%、钛0.06%，余者为铝。
铝合金铸件的挤压系数为20.89。
卧式正向挤压机的模具无导流板。
淬火的方式采用水淬。
实施例三
本实施例提供了一种铝合金铸棒的制备工艺，包括如下步骤：
采用卧式正向挤压机对铝合金铸件进行挤压，将铝棒加热到420℃后输送至挤压筒内，挤压筒的温度为415℃，挤压速度为0.9mm/s；
在挤压棒材头端打孔、固定，装入立式淬火炉进行淬火处理，固溶温度为500℃，固溶保温时间大于45分钟；
将型材矫直，并在尾部取样做组织检测；
将矫直的型材进行48h的自然时效处理；
在型材的头、尾部取样进行力学性能测试。
铝合金铸棒的化学成分满足以下条件：以质量百分比计算，硅0.129%、铁0.188%、铜4.34%、锰0.566%、镁1.55%、锌0.13%、镍0.102%、钛0.06%，余者为铝。
铝合金铸件的挤压系数为20.89。
卧式正向挤压机的模具无导流板。
淬火的方式采用水淬。
实施例一至实施例三对工艺条件进行调整，最终棒材在头、尾部取样进行力学性能测试。金相组织使用MR3000金相显微镜进行观察，腐蚀溶液为NaOH试剂，使用WDW-100力学性能试验机对棒材进行力学性能测试。按照GB/T6892-2015标准进行检测，力学性能如下：
实施例四
本实施例提供了一种铝合金铸棒的制备工艺，包括如下步骤：
采用卧式正向挤压机对铝合金铸件进行挤压，将铝棒加热到415℃后输送至挤压筒内，挤压筒的温度为410℃，挤压速度为0.75mm/s；
在挤压棒材头端打孔、固定，装入立式淬火炉进行淬火处理，固溶温度为495℃，固溶保温时间大于45分钟；
将型材矫直，并在尾部取样做组织检测；
将矫直的型材进行48h的自然时效处理；
在型材的头、尾部取样进行力学性能测试。
铝合金铸棒的化学成分满足以下条件：以质量百分比计算，硅0.129%、铁0.188%、铜4.34%、锰0.566%、镁1.55%、锌0.13%、镍0.102%、钛0.06%，余者为铝。
铝合金铸件的挤压系数为20.89。
卧式正向挤压机的模具采用的导流板宽度为30mm。
淬火的方式采用水淬。
实施例五
本实施例提供了一种铝合金铸棒的制备工艺，包括如下步骤：
采用卧式正向挤压机对铝合金铸件进行挤压，将铝棒加热到415℃后输送至挤压筒内，挤压筒的温度为410℃，挤压速度为0.75mm/s；
在挤压棒材头端打孔、固定，装入立式淬火炉进行淬火处理，固溶温度为495℃，固溶保温时间大于45分钟；
将型材矫直，并在尾部取样做组织检测；
将矫直的型材进行48h的自然时效处理；
在型材的头、尾部取样进行力学性能测试。
铝合金铸棒的化学成分满足以下条件：以质量百分比计算，硅0.129%、铁0.188%、铜4.34%、锰0.566%、镁1.55%、锌0.13%、镍0.102%、钛0.06%，余者为铝。
铝合金铸件的挤压系数为20.89。
卧式正向挤压机的模具采用的导流板宽度为15mm。
淬火的方式采用水淬。
实施例一、实施例四、实施例五对同一工艺制度不同模具结构条件下的力学性能进行检测，最终棒材在头、尾部取样进行力学性能测试。金相组织使用MR3000金相显微镜进行观察，腐蚀溶液为NaOH试剂，使用WDW-100力学性能试验机对棒材进行力学性能测试。按照GB/T6892-2015标准进行检测，力学性能如下：
抗拉强度（Mpa）
屈服强度（Mpa）
延伸率
（粗晶环≤0.4mm）废料长度（m）
实施例一
488
349
13%
0.75
实施例四
432
323
16%
1.4
实施例五
456
341
15%
1.1
实施例六
本实施例提供了一种铝合金铸棒的制备工艺，包括如下步骤：
采用卧式正向挤压机对铝合金铸件进行挤压，将铝棒加热到415℃后输送至挤压筒内，挤压筒的温度为410℃，挤压速度为0.75mm/s；
在挤压棒材头端打孔、固定，装入立式淬火炉进行淬火处理，固溶温度为495℃，固溶保温时间大于45分钟；
将型材矫直，并在尾部取样做组织检测；
将矫直的型材进行48h的自然时效处理；
在型材的头、尾部取样进行力学性能测试。
铝合金铸棒的化学成分满足以下条件：以质量百分比计算，硅0.136%、铁0.192%、铜4.01%、锰0.423%、镁1.29%、锌0.13%、镍0.114%、钛0.06%，余者为铝。
铝合金铸件的挤压系数为20.89。
卧式正向挤压机的模具无导流板。
淬火的方式采用水淬。
实施例七
本实施例提供了一种铝合金铸棒的制备工艺，包括如下步骤：
采用卧式正向挤压机对铝合金铸件进行挤压，将铝棒加热到415℃后输送至挤压筒内，挤压筒的温度为410℃，挤压速度为0.75mm/s；
在挤压棒材头端打孔、固定，装入立式淬火炉进行淬火处理，固溶温度为495℃，固溶保温时间大于45分钟；
将型材矫直，并在尾部取样做组织检测；
将矫直的型材进行48h的自然时效处理；
在型材的头、尾部取样进行力学性能测试。
铝合金铸棒的化学成分满足以下条件：以质量百分比计算，硅0.123%、铁0.185%、铜4.78%、锰0.796%、镁1.74%、锌0.15%、镍0.998%、钛0.06%，余者为铝。
铝合金铸件的挤压系数为20.89。
卧式正向挤压机的模具无导流板。
淬火的方式采用水淬。
实施例一、实施例六、实施例七对同一工艺制度不同成分配方条件下的力学性能进行检测，最终棒材在头、尾部取样进行力学性能测试。金相组织使用MR3000金相显微镜进行观察，腐蚀溶液为NaOH试剂，使用WDW-100力学性能试验机对棒材进行力学性能测试。按照GB/T6892-2015标准进行检测，力学性能如下：
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。