一种a356铝合金挤压成型方法
【专利摘要】本发明公开了一种A356铝合金挤压成型方法,包括将A356铝合金铸锭重熔浇注制成挤压坯锭,将坯锭预热并保温,然后将预热后的坯锭迅速转移到已加热到一定温度的挤压筒中,利用挤压机将坯锭挤压到挤压模具型腔中,最后获得高致密度、高力学性能的A356铝合金型材。通过本发明所述的技术方案实施,操作方法简单,便于控制,提高铸造A356铝合金的致密度、细化晶粒尺寸、细化硅相,提高合金的力学性能。
【专利说明】
一种A356铝合金挤压成型方法
技术领域
[0001] 本发明涉及有色金属加工成型方法,具体一种A356铝合金挤压成型方法。
【背景技术】
[0002] A356铝合金是目前应用范围最广的铝硅合金,具有密度低、高比强度等特点,被广 泛应用与汽车、航空、航天等领域。A356铝合金主要以铸件形式存在,但是在铸造过程中,易 形成气孔、粗大晶粒和粗大的硅相,这将降低铸件的致密度和力学性能。通过热挤压成型技 术,可以焊合铸件中的气孔、细化晶粒、细化硅相,改善合金的致密度和力学性能。文献《挤 压铸造对A356铝合金组织的影响》李峰等公开了以Al-Si系多元A356铝合金为研究对象,通 过挤压铸造成形,研究了挤压铸造过程中A356铝合金组织变化规律。它采用的技术方案主 要是:首先将A356铝合金切割成块并熔化,然后将金属模具预热到350Γ后,放置在压力机 上,将A356铝合金溶液进行挤压铸造。虽然其通过挤压铸造可以大大减少或消除气孔、裂纹 等铸造缺陷,提高其硬度,但是提高其硬度的同时采用此技术方案得到的制品抗拉强度和 延伸率均较低。
[0003]故目前使抗拉强度和延伸率都得以提高的A356铝合金挤压成型的方法有待研究 和发现。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种A356铝合金挤压成型技术,采用该挤压成型技术后能够 提高A356合金的致密度、细化晶粒、细化硅相,提高合金的力学性能。
[0005] 为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
[0006] -种A356铝合金挤压成型方法,包括以下步骤:
[0007] (1)制备挤压坯锭:将A356铝合金铸锭加热熔化,然后浇注制成A356铝合金挤压坯 锭,再将A356铝合金挤压坯锭预热并保温;
[0008] (2)热挤压:将加热后的A356坯锭转移到已预热的挤压筒中,然后利用挤压机将坯 锭挤压到挤压模具型腔中制成挤压产品。
[0009] 步骤(1)中,优选的,A356铝合金铸锭加热熔化温度和浇注温度为630~750°C。 A356铝合金铸锭的加热融化处理为后续获得抗拉强度和延伸率都较高的产品提供良好基 础。
[0010]步骤(1)中,浇注制成A356铝合金挤压坯锭后,冷却,车去表面氧化皮,去除表面杂 质,然后再进行所述的预热并保温。
[0011]步骤(1)中,为了使得合金金属流动的更加均匀,A356铝合金挤压坯锭预热温度和 保温时间十分重要。优选的,将A356铝合金挤压坯锭预热温度设置为400~480°C,保温时间 为2~8h,通过此预热保温处理,此时合金成分均匀,变形抗力较低,合金塑性良好,易变形 加工,同时此步骤可保证产品获得均匀良好的组织性能。经过大量实验验证与分析,当加热 温度小于400°C、保温时间小于2h时,此时合金元素不能得到很好的扩散,成分很难实现均 匀化,同时挤压成型困难,当加热温度大于480°C、保温时间大于8h时,晶粒粗化,虽然延伸 率较高,但是抗拉强度降低,影响材料性能。
[0012] 步骤⑵中,优选的,挤压筒预热温度为400~450°C,挤压速度为5~lOmm/s,挤压 比为60~80。将挤压筒预热的目的是与预热后的A356合金保持一致,防止降低挤压件表面 温度,影响金属流动性及组织形态的均匀性。当不对挤压筒进行预热时,得到的产品其合金 微观组织不均匀。另外,还需要对挤压垫和挤压模具进行预热,预热温度与挤压筒的相同, 经过大量实验和分析,得到将挤压筒预热温度设置为400~450°C时,产品的微观组织形态 和力学性能较佳。挤压速度太低,降低生产效率,挤压速度过高,虽然延伸率较高,但是产品 抗拉强度降低,易导致产品热裂。
[0013] 另外,合适的挤压比也是形成性质优异的铝合金挤压型材的重要因素,经过大量 实验验证和分析,将挤压比设置在60~80时,产品的综合性能好,当挤压比小于60时,动态 再结晶不充分,组织不均匀,影响材料性能,当挤压比大于80时,增加挤压力摩擦力,生产效 率较低。
[0014] 步骤(2)中,经过大量实验和分析,得到将挤压模具预热温度设置为400~450°C 时,产品的微观组织形态和力学性能较佳。
[0015] 本发明的有益效果是:
[0016] (1)通过本发明所述的技术方案实施,操作方法简单,便于控制,提高铸造 A356铝 合金的致密度、细化晶粒尺寸、细化硅相,粒径平均尺寸为38μπι,显著提高合金的力学性能-抗拉强度和延伸率。
[0017] (2)合金挤压后,合金微观组织相比铸锭均匀,粗大的树枝晶消失,晶粒明显细化, 有利于增加晶界强化和塑性的提高。脆性、粗针状的硅相被破碎、细化,减少针状硅相尖端 形成的应力集中,增强变形的协调性,有利于合金强度的提高和塑性的改善。同时,合金挤 压后,气孔、疏松等铸造缺陷被焊合。
【附图说明】
[0018] 图1为Α356铝合金挤压结构示意图;
[0019]图2为Α356铝合金铸锭低倍显微组织形貌;
[0020]图3为Α356铝合金铸锭高倍显微组织形貌;
[0021]图4为Α356铝合金热挤压棒材低倍显微组织形貌;
[0022]图5为Α356铝合金热挤压棒材高倍显微组织形貌。
[0023] 其中,1-挤压轴,2-挤压筒,3-挤压垫,4-加热电阻丝,5-Α356铝合金挤压坯锭,6-热电偶,7-挤压模具腔,8-挤压模具,9-Α356铝合金挤压型材。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明进行详细的操作说明:
[0025]本发明采用热挤压法对Α356铝合金坯锭进行挤压成型,其中挤压坯锭通过熔炼炉 将铸锭熔化、浇注制备。相关工艺参数:熔化温度和浇注温度为630~750°C。挤压坯锭直径 Φ 50 ~125mm,高度 50 ~450mm。
[0026]挤压坯锭车去表面氧化皮,去除表面杂质,放入加热炉中加热到一定温度,并保温 一定时间,进行均匀化处理。此时,合金成分均匀,变形抗力较低,合金塑性良好,易变形加 工。相关工艺参数:挤压坯锭加热温度为400~450°C,保温时间为2~8h。
[0027] 如图1所示,通过挤压轴1和挤压垫3将预热好的挤压坯锭5迅速送入利用加热电阻 丝4预热到一定温度的挤压筒2中,然后再挤压到挤压模具腔7中的挤压模具8中,最后形成 A356铝合金挤压型材9。相关工艺参数:挤压坯锭直径为Φ 50~125,高度为50~450mm;挤压 筒温度为400~450 °C,挤压模具温度为400~450 °C,挤压比为60~80,挤压速度为5~10mm/ So
[0028] 本发明的具体实施例:
[0029] 实施例1
[0030] A356铝合金热挤压成型方法,该方法包括以下步骤:
[0031] (1)制备挤压坯锭:将商用A356铝合金铸锭放入电阻炉中加热到750°C熔化,将合 金液浇注入模具中,浇注温度为750°C,铸造出直径为125mm,高度为100mm的A356铝合金挤 压坯锭,车去表面氧化皮1~2mm,去除表面杂质。
[0032] (2)预热挤压坯锭,实现合金的均匀化处理,预热温度为400°C,保温时间8h。预热 挤压筒、挤压垫和挤压模具温度为450°C。
[0033] (3)热挤压工艺:将预热好的挤压模具放入挤压模具腔中,将预热好的A356挤压坯 锭、挤压垫迅速挤压进预热好的挤压筒中进行挤压。挤压比为80,挤压速度为5mm/s。
[0034] 在此过程中,由于外力的挤压和合金内部的剪切作用,A356铝合金挤压前后微观 组织形貌发生明显的变化。如图2、图3所示,挤压前合金铸锭中存在气孔等铸造缺陷,合金 的凝固组织为粗大的树枝晶和粗大针状的Si相。如图4、5所示,合金挤压后,合金微观组织 相比铸锭均匀,粗大的树枝晶消失,晶粒明显细化,有利于增加晶界强化和塑性的提高。脆 性、粗针状的硅相被破碎、细化,减少针状硅相尖端形成的应力集中,增强变形的协调性,有 利于合金强度的提高和塑性的改善。同时,合金挤压后,气孔、疏松等铸造缺陷被焊合。A356 错合金挤压后的力学性能$父铸态大幅度提尚,如表1所不。
[0035] 表 1
[0036]
[0037] 实施例2
[0038] A356铝合金热挤压成型方法,该方法包括以下步骤:
[0039] (1)制备挤压坯锭:将商用A356铝合金铸锭放入电阻炉中加热到650°C熔化,将合 金液浇注入模具中,浇注温度为650°C,铸造出直径为125mm的A356铝合金挤压坯锭,车去表 面氧化皮1~2mm,去除表面杂质。
[0040] (2)预热挤压坯锭,实现合金的均匀化处理,预热温度为480°C,保温时间2h。预热 挤压筒、挤压垫和挤压模具温度为400 °C。
[0041] (3)热挤压工艺:将预热好的挤压模具放入挤压模具腔中,将预热好的A356挤压坯 锭、挤压垫迅速挤压进预热好的挤压筒中进行挤压。挤压比为60,挤压速度为lOmm/s。
[0042]本实施例2中A356铝合金挤压后的力学性能较铸态大幅度提高,抗拉强度为 250MPa,延伸率为15%。
[0043] 实施例3
[0044] A356铝合金热挤压成型方法,该方法包括以下步骤:
[0045] (1)制备挤压坯锭:将商用A356铝合金铸锭放入电阻炉中加热到700°C熔化,将合 金液浇注入模具中,浇注温度为700°C,铸造出直径为125mm的A356铝合金挤压坯锭,车去表 面氧化皮1~2mm,去除表面杂质。
[0046] (2)预热挤压坯锭,实现合金的均匀化处理,预热温度为450°C,保温时间5h。预热 挤压筒、挤压垫和挤压模具温度为430°C。
[0047] (3)热挤压工艺:将预热好的挤压模具放入挤压模具腔中,将预热好的A356挤压坯 锭、挤压垫迅速挤压进预热好的挤压筒中进行挤压。挤压比为70,挤压速度为8mm/s。
[0048] 本实施例3中A356铝合金挤压后的力学性能较铸态大幅度提高,抗拉强度为 241MPa,延伸率为18%。
【主权项】
1. 一种A356铝合金挤压成型方法,其特征是,包括以下步骤: (1) 制备挤压坯锭:将A356铝合金铸锭加热熔化,然后浇注制成A356铝合金挤压坯锭, 再将A356铝合金挤压坯锭预热并保温; (2) 热挤压:将预热后的A356坯锭转移到已预热的挤压筒中,然后利用挤压机将坯锭挤 压到挤压模具型腔中制成挤压产品。2. 如权利要求1所述的A356铝合金挤压成型方法,其特征是:步骤(1)中,A356铝合金铸 锭加热熔化温度和浇注温度为630~750 °C。3. 如权利要求1所述的A356铝合金挤压成型方法,其特征是:步骤(1)中,浇注制成A356 铝合金挤压坯锭后,冷却,车去表面氧化皮,去除表面杂质,然后再进行所述的预热并保温。4. 如权利要求1所述的A356铝合金挤压成型方法,其特征是:步骤(1)中,A356铝合金挤 压还锭的预热温度为400~480°C。5. 如权利要求1所述的A356铝合金挤压成型方法,其特征是:步骤(1)中,A356铝合金挤 压坯锭的保温时间为2~8h。6. 如权利要求1所述的A356铝合金挤压成型方法,其特征是:步骤(2)中,挤压筒预热温 度为400~450°C。7. 如权利要求1所述的A356铝合金挤压成型方法,其特征是:步骤(2)中,挤压速度为5 ~10mm/s〇8. 如权利要求1所述的A356铝合金挤压成型方法,其特征是:步骤⑵中,挤压比为60~ 80 〇9. 如权利要求1所述的A356铝合金挤压成型方法,其特征是:步骤(2)中,挤压模具预热 温度为400~450 °C。
【文档编号】B21C23/08GK105855309SQ201610192451
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】吴建华, 唐守秋, 周吉学, 刘运腾, 韩青有, 李卫红, 王金伟, 张琳琳, 陈燕飞
【申请人】山东省科学院新材料研究所