温度分段控制的等温挤压工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种温度分段控制的等温挤压工艺，属于冶金技术领域。该温度分段控制的等温挤压工艺主要包括铸棒加热、在线热剥皮和挤压；其中，铸棒加热采用梯度加热，铸棒头部温度为460?480℃，头、尾部温差在10?50℃之间。本发明采用梯度加热，并控制铸棒的头、尾部温差，使加热好的铝合金铸棒从头部到尾部沿轴线温度逐渐降低，形成温度梯度，从而实现等温挤压，保证挤压型材的品质。此外，本发明在铝合金铸棒加热后进行在线自动热剥皮，去除铝合金铸棒的表面氧化层，减少粘铝、挤压痕、模线，稳定端面尺寸，提高挤压型材的表面质量和成品率。
【专利说明】
温度分段控制的等温挤压工艺
技术领域
[0001]本发明涉及一种等温挤压工艺，尤其涉及一种温度分段控制的等温挤压工艺，属于冶金技术领域。【背景技术】
[0002]铝合金挤压型材以其质轻、高强、优异的加工性能、焊接性能和表面处理性能，以及可循环利用等特性，被广泛应用于航空、航天、舰船、汽车等领域，成为发展国民经济与提高人民物质生活和文化生活水平的重要基础材料，社会需求量持续增长。而随着经济的发展和技术的不断完善，对铝合金挤压型材的工艺、质量、稳定性、产能等方面的要求也越来越尚。
[0003]目前，随着铝挤压工业和技术的飞速发展，出现了舌型模挤压、平面组合模挤压、 大断面挤压、水冷模挤压、扁挤压、宽展挤压、精密气、水(雾)冷却在线淬火挤压、高效反向挤压、等温挤压等技术。扩大了铝材的品种，提高了挤压速度、生产效率和产品质量以及稳定性。
[0004]其中，等温挤压技术是较为常用的一种挤压方法，通常有两种实现方式，一种是通过铝棒温度控制的方法，一种是通过挤压速度曲线控制的方法。如中国发明专利(公开号: CN103100575A)公开的是一种速度分段控制的等温挤压方法，但是，这种通过挤压速度曲线控制的方法，由于铝合金铸棒在挤压过程中，挤压容室和铝合金铸棒之间的相对运动产生了摩擦热，如果铝合金铸棒进入挤压容室的温度沿长度方向恒定，挤压过程中挤压速度保持不变，铝合金铸棒后部材料在经历了较长路径的摩擦过程，进入变形区域时的温度已经升高，从而导致前端出口处铝合金挤压型材温度和力学性能沿长度方向变化。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种挤压型材表面质量优异、成品率高的温度分段控制的等温挤压工艺。
[0006]本发明的目的可通过下列技术方案来实现:温度分段控制的等温挤压工艺，所述等温挤压工艺主要包括铸棒加热、在线热剥皮和挤压；
[0007]其中，所述铸棒加热采用梯度加热，铸棒头部温度为460-480°C，头、尾部温差在 10-50 °C 之间。
[0008]本发明采用温度分段控制的等温挤压工艺，挤压前对铝合金铸棒采用梯度加热， 控制铝合金铸棒头、尾部的温差在可控范围内，从而使加热好的铝合金铸棒从头部到尾部沿轴线温度逐渐降低，形成温度梯度。因为，铝合金铸棒在挤压时产生的挤压热可以逐渐提高铝合金铸棒后部的温度，使进入变形区域时铝合金铸棒的温度保持恒定，从而实现等温挤压，保证挤压型材的品质。[〇〇〇9]此外，为了减少粘铝、挤压痕、模线，稳定端面尺寸等挤压型材的质量，本发明在铝合金铸棒加热后进行在线自动热剥皮，去除铝合金铸棒的表面氧化层。因为，挤压型材使用的铝合金铸棒，是用半连续铸造的方法生产的。其表面存在着成层、拉裂、冷隔、成分偏析、 偏析瘤等缺陷，如果不把这些缺陷清除掉，势必影响制品的表面质量和内在质量。而且，本发明铝合金铸棒在线热剥皮后直接进入挤压筒进行挤压，铸棒表面洁净，氧化层很薄，不会影响制品的质量。但是，如果先对铸棒进行表面车削加工，然后进行梯度加热、挤压，或者梯度加热后对铸棒的表面不进行处理，铝合金铸棒表面较厚的氧化层势必会影响制品的质量。因为，铝的氧化物相对于基体金属而言，很脆且硬。塑性变形时在强大的剪切应力作用下易于破碎，破碎后的氧化层具有磨料的性质，不仅加大摩擦，而且被压入制品表面，形成硬质点，在挤压拉伸过程中，这些硬质点会破坏金属的连续性，造成条状擦伤。
[0010]传统工艺中去除铝合金铸棒表面缺陷和氧化层的方法一般采用车床进行机械加工，这种方法不仅工作量大，生产效率低，而且产生大量碎肩，这些碎肩表面积大，在复熔时烧损率在10%左右，氧化烧损严重，造成大量金属资源的浪费。而本发明采用的在线自动热剥皮技术热剥皮厚度薄，呈块状，表面积小，复熔烧损率在3%左右，可以节省大量金属资源。而且，传统的车削加工时需要使用乳液冷却和润滑，在复熔时会产生大量的有害气体， 而本发明的在线热剥皮技术无需使用冷却和润滑剂，在复熔时自然也不会产生有害气体。
[0011]在上述的温度分段控制的等温挤压工艺中，所述铸棒尾部温度为430-450°C。
[0012]在上述的温度分段控制的等温挤压工艺中，所述铸棒采用电磁感应加热系统进行梯度加热。本发明采用电磁感应加热系统感应加热可以实现梯度加热过程中温度的精确控制，且加热速度快，环保无污染，便于操作，安全可靠。
[0013]在上述的温度分段控制的等温挤压工艺中，所述在线热剥皮的厚度为2-5mm，去除错合金铸棒表面缺陷和氧化层。[〇〇14]在上述的温度分段控制的等温挤压工艺中，所述在线热剥皮的速度为20-50mm/s。 由于铸棒梯度加热后头、尾部存在温度梯度，变形抗力和弹性形变不一样，所以在线热剥皮的速度控制对热剥皮的厚度的精度控制有一定影响。本发明进一步优选热剥皮的速度先递增后减速，头部初始速度为25-35mm/s、中部最高速度为40-50mm/s、尾部速度为20-25mm/s。
[0015]在上述的温度分段控制的等温挤压工艺中，所述挤压在挤压机的挤压筒中进行， 经过挤压模具挤出得到挤压型材，挤压筒温度为410-430°C，挤压模具温度为460-470°C，挤压杆推进速度为4.0-5.0mm/s，挤压出口温度为500-550 °C。
[0016]在上述的温度分段控制的等温挤压工艺中，所述挤压出口温度为520_540°C。[〇〇17]挤压过程中，挤压出口温度(即最高温度)是挤压过程中最重要的一个参数，它决定了挤压过程的成败，以及挤压得到的型材的组织性能是否均匀、稳定。而挤压出口温度取决于挤压筒的温度、挤压模具的温度、挤压速度等综合因素。因此，本发明通过综合限定挤压筒的温度、挤压模具的温度和挤压速度，将挤压出口温度控制在500_550°C，从而使挤压得到的型材的组织性能更均匀、稳定，保证得到的挤压型材的表面质量，提高挤压成品率。
[0018]作为优选，本发明挤压得到挤压型材后即进行在线淬火、矫直、时效等工艺。
[0019]与现有技术相比，本发明具有以下几个优点:
[0020]1.本发明采用温度分段控制的等温挤压工艺，保证挤压型材的品质。
[0021]2.本发明铸棒采用梯度加热，并控制铸棒的头、尾部温差，从而实现等温挤压。
[0022]3.本发明铝合金铸棒梯度加热后进行在线自然热剥皮，去除表面缺陷和氧化层， 提高挤压型材的表面质量和成品率。
[0023]4.本发明采用的在线自动热剥皮技术热剥皮厚度薄，呈块状，表面积小，复熔烧损率在3 %左右，可以节省大量金属资源;而且，复熔时不会产生有害气体。【具体实施方式】[〇〇24]以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。[〇〇25] 实施例1:[〇〇26]将铸棒采用电磁感应加热系统进行梯度加热，控制铸棒头部温度为480°C，铸棒尾部温度为430°C。然后将加热后的铸棒送入热剥皮机进行在线自动热剥皮，头部初始速度为 25mm/s、中部最高速度为40mm/s、尾部速度为20mm/s，热剥皮的厚度为2mm。热剥皮后将铸棒送入挤压筒中进行挤压，经过挤压模具挤出得到挤压型材，挤压机的挤压模具温度为460 °C，挤压筒温度为4KTC，挤压杆推进速度为4.0mm/s，挤压出口温度为500°C。挤压得到挤压型材后经过在线淬火、矫直、时效等工艺得到最终制品，其中，在线淬火出口温度<200°C， 淬火冷却强度>7°C/s，矫直处理的拉伸长度为1-2%。将制品进行检测，制品的表面质量较和性能稳定性较好，成品率达到83%以上。[〇〇27] 实施例2:[〇〇28]将铸棒采用电磁感应加热系统进行梯度加热，控制铸棒头部温度为470°C，铸棒尾部温度为440°C。然后将加热后的铸棒送入热剥皮机进行在线自动热剥皮，头部初始速度为 28mm/s、中部最高速度为45mm/s、尾部速度为22mm/s，热剥皮的厚度为3mm。热剥皮后将铸棒送入挤压筒中进行挤压，经过挤压模具挤出得到挤压型材，挤压机的挤压模具温度为465 °C，挤压筒温度为415°C，挤压杆推进速度为4.0mm/s，挤压出口温度为520°C。挤压得到挤压型材后经过在线淬火、矫直、时效等工艺得到最终制品，其中，在线淬火出口温度<200°C， 淬火冷却强度>7°C/s，矫直处理的拉伸长度为1-2%。将制品进行检测，制品的表面质量较和性能稳定性较好，成品率达到85%以上。[〇〇29] 实施例3:[〇〇3〇]将铸棒采用电磁感应加热系统进行梯度加热，控制铸棒头部温度为475°C，铸棒尾部温度为450°C。然后将加热后的铸棒送入热剥皮机进行在线自动热剥皮，头部初始速度为 30mm/s、中部最高速度为46mm/s、尾部速度为23mm/s，热剥皮的厚度为4mm。热剥皮后将铸棒送入挤压筒中进行挤压，经过挤压模具挤出得到挤压型材，挤压机的挤压模具温度为465 °C，挤压筒温度为420°C，挤压杆推进速度为4.5mm/s，挤压出口温度为540°C。挤压得到挤压型材后经过在线淬火、矫直、时效等工艺得到最终制品，其中，在线淬火出口温度<200°C， 淬火冷却强度>7°C/s，矫直处理的拉伸长度为1-2%。将制品进行检测，制品的表面质量较和性能稳定性较好，成品率达到83%以上。
[0031] 实施例4:[〇〇32]将铸棒采用电磁感应加热系统进行梯度加热，控制铸棒头部温度为460°C，铸棒尾部温度为450°C。然后将加热后的铸棒送入热剥皮机进行在线自动热剥皮，头部初始速度为 35mm/s、中部最高速度为50mm/s、尾部速度为25mm/s，热剥皮的厚度为5mm。热剥皮后将铸棒送入挤压筒中进行挤压，经过挤压模具挤出得到挤压型材，挤压机的挤压模具温度为470 °C，挤压筒温度为430°C，挤压杆推进速度为5.0mm/s，挤压出口温度为550°C。挤压得到挤压型材后经过在线淬火、矫直、时效等工艺得到最终制品，其中，在线淬火出口温度<200°C， 淬火冷却强度>7°C/s，矫直处理的拉伸长度为1-2%。将制品进行检测，制品的表面质量较和性能稳定性较好，成品率达到83%以上。[〇〇33] 对比例1:
[0034]对比例1与实施例2的区别仅在于，对比例1的铸棒没有进行在线热剥皮。将对比例 1的制品进行检测，制品的表面有粘铝、挤压横、模线等缺陷，表面质量较差，性能不稳定性， 成品率只有约75%。
[0035]对比例2:
[0036]对比例2与实施例2的区别仅在于，对比例2的铸棒采用的是用传统的车床进行机械加工，铸棒表面车皮2mm，然后进行梯度加热并挤压。由于铸棒表面车皮后进行梯度加热， 铸棒表面仍然会有氧化层生层，所以将对比例2的制品进行检测，制品的表面会有条状擦伤，成品率只有63 %。
[0037]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。[〇〇38]尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
【主权项】
1.温度分段控制的等温挤压工艺，其特征在于，所述等温挤压工艺主要包括铸棒加热、 在线热剥皮和挤压；其中，所述铸棒加热采用梯度加热，铸棒头部温度为460-480°C，头、尾部温差在10-50 °C之间。2.根据权利要求1所述的温度分段控制的等温挤压工艺，其特征在于，所述铸棒尾部温 度为430-450 °C。3.根据权利要求1所述的温度分段控制的等温挤压工艺，其特征在于，所述铸棒采用电 磁感应加热系统进行梯度加热。4.根据权利要求1所述的温度分段控制的等温挤压工艺，其特征在于，所述在线热剥皮 的厚度为2_5mm。5.根据权利要求1所述的温度分段控制的等温挤压工艺，其特征在于，所述在线热剥皮 的速度为20_50mm/s。6.根据权利要求1所述的温度分段控制的等温挤压工艺，其特征在于，所述挤压在挤压 机的挤压筒中进行，经过挤压模具挤出得到挤压型材，挤压筒温度为410-430°C，挤压模具 温度为460-470 °C，挤压杆推进速度为4.0-5.0mm/s，挤压出口温度为500-550 °C。7.根据权利要求6所述的温度分段控制的等温挤压工艺，其特征在于，所述挤压出口温 度为 520-540 °C。
【文档编号】B21C31/00GK105945081SQ201610338644
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】张奇
【申请人】淮安和通汽车零部件有限公司