5083船舶用铝合金带劲板及其挤压工艺的制作方法

文档序号:11246584阅读:1535来源:国知局
本发明属于铝合金
技术领域
,涉及一种5083船舶用铝合金带劲板及其挤压工艺。
背景技术
:船舶的工作环境要求其结构材料具有高的比强度、韧性、耐蚀性、抗疲劳、抗冲击及良好的焊接性等综合性能,尤其是行驶在海洋环境中的船舶,因海水含有大量的cl-,是一种典型的电解溶液,具有很强的腐蚀性,在这种强腐蚀环境及应力作用下,更要求船用材料具有优异的抗电化学腐蚀及抗应力腐蚀性能。在传统材料中,虽然钢铁及高分子基复合材料在船舶制造中有大量的应用,但是铝合金材料具有钢铁及高分子材料不具备的一系列综合性能,高比强度和耐蚀性、优良的加工成形性和焊接性、易回收及抗老化等特点使得铝合金在船舶制造上的应用越来越多,并且潜力巨大、前景广阔。目前5xxx系铝合金,具有较高的强度、良好的塑性、抗蚀性及焊接性,在制作船板、船外壳、船体下层结构中显示了其重要地位,是建立船体结构的重要材料。现有的船舶用铝合金带劲板,原合金成分为6082,t6状态供货,t6是指铝合金型材从挤压机内挤出后用水冷使铝材瞬时降温,使铝型材达到更高的硬度要求。实际生产时采用穿水进行淬火,铸锭加热温度490-520℃,制品速度3.0-5.0m/min,型材淬火后温度在20℃左右。此产品经(170-180)℃×8h时效后包装交货,其各项检测结果虽然满足技术协议标准要求,但其焊接性和抗腐蚀性一般。为了获得更好的焊接性能和更加优良的抗腐蚀性能,提高船舶的使用寿命,采用合金化程度更高性能更好的5083合金进行挤压生产。技术实现要素:有鉴于此,本发明为了解决现有的船舶用铝合金带劲板焊接性和抗腐蚀性不佳的问题,提供一种5083船舶用铝合金带劲板及其挤压工艺。为达到上述目的,本发明提供一种5083船舶用铝合金带劲板,铝合金带劲板的配方由以下元素组分按照重量百分比配制而成:0.05~0.10%的si,0.05~0.10%的fe,0.65~0.70%的mn,4.0~4.4%的mg,0.10~0.15%的cr,zn含量≤0.15%,ti含量≤0.05%,其余单个杂质含量≤0.05%,杂质合计≤0.15%,余量为al,各组分的重量百分比总和为100%。进一步,铝合金带劲板配方各元素组分及重量百分比为0.10%的si,0.10%的fe,0.65~0.70%的mn,4.0~4.2%的mg,0.10~0.15%的cr,0.15%的zn,0.05%的ti,其余单个杂质含量≤0.02%,杂质合计≤0.12%,余量为al,各组分的重量百分比总和为100%。进一步,铝合金带劲板配方各元素组分及重量百分比为0.10%的si,0.08%的fe,0.65~0.70%的mn,4.2~4.4%的mg,0.10~0.15%的cr,0.12%的zn,0.05%的ti,其余单个杂质含量≤0.02%,杂质合计≤0.10%,余量为al,各组分的重量百分比总和为100%。一种5083船舶用铝合金带劲板的挤压工艺,包括如下步骤:a、将5083铝合金铸锭进行预处理,预处理后的铸锭在520~540℃均质化退火16h后,放入挤压机的挤压筒中;b、将产品模具加热至490~500℃,挤压机的挤压筒加热至420~430℃,将装有产品模具的工作台与挤压机的挤压筒配合夹紧;c、挤压筒内的挤压筒以1.0~2.5m/min的挤压速度向产品模具运行,对铝合金铸锭进行挤压,铝合金铸锭从产品模具的模孔中挤出,得到铝合金板材,其中铝合金铸锭采用分段梯度加热方式,挤压筒头部的加热温度为470~480℃,中部的加热温度为450~460℃,尾部的加热温度为440~450℃;d、将步骤c制得的铝合金板材进行淬火处理,淬火前的铝合金板材温度为430~450℃,淬火方式为风冷和雾化冷却同步的方式,淬火后的铝合金板材温度为20~30℃;e、将淬火后的铝合金板材进球化退火处理,温度为350℃,时效时间为3~5h。进一步,步骤a中铝合金铸锭预处理的过程包括配料、熔炼、铸造和锯切车皮,所述铸造过程在2t液压半连续铸造机中进行铸造,熔炼温度为700~720℃。进一步,步骤a中预处理后的铸锭均质化退火过程在具有强制热风循环系统的电阻炉内进行。进一步,步骤b中挤压机为75mn铝挤压机,挤压筒直径为380mm,挤压筒的挤压比为67.5。进一步,步骤b中产品模具的外接圆直径为250mm,产品模具在铝合金带劲板壁厚较大、比周长小的部位作阻碍角,在铝合金带劲板壁厚较薄、比周长大的部位则作促流角。进一步,步骤d中风冷和雾化冷却的冷却速度为50~80℃/min。本发明的有益效果在于:1、通过该5083船舶用铝合金带劲板的挤压工艺制备的铝合金带劲板,综合性能达到了中国船级社(ccs)的标准要求,屈服强度为290mpa,抗拉强度达到355mpa,延伸率达到16%,并且其剥落腐蚀检测结果为最高的n级(无预期腐蚀),抗晶间腐蚀质量损失仅为2.5mg/cm2(标准要求小于15mg/cm2)。2、该5083船舶用铝合金带劲板为大断面挤压型材,外接圆直径达250mm,为国内目前为止最大的5083带劲板断面,金属流动不均,挤压难度高,断面形状上存在多种尺寸的薄壁厚结构。对于5083高镁铝合金的挤压生产,其合金本身金属流动性较差,为保证断面尺寸合格存在一定的难度。挤压后的铝合金带劲板存在壁薄、壁厚等尺寸不合格产品,通过多次修改模具结构,改变挤压过程中的供铝量,对挤压时供铝量不足的地方,增大供铝量;相反,供铝量过大的地方,减小供铝量。具体产品模具的修模方法为:在带劲板壁厚较大、比周长小的部位作阻碍角,以增加铝金属在此处的流动阻力,减缓流速,从而减小供铝量;而在壁厚较薄、比周长大的部位则作促流角,加快金属流速,从而增加供铝量。使生产的铝合金带劲板尺寸满足gb/t14846高精级要求。3、该5083船舶用铝合金带劲板经焊接后,弯曲度、扭拧度和平面间隙等检测结果均达到了gb/t14846高精级标准的要求。4、现有的船舶用铝合金带劲板断面产品在同行业中一直使用的是6082合金进行挤压生产,该5083船舶用铝合金带劲板挤压工艺通过优化选择挤压设备和调整挤压工艺,首次采用合金化程度更高的5083合金进行挤压生产,不仅填补了国内在5083合金薄壁大断面挤压型材生产的空白,有效解决了我国船用此类板材对进口的依赖性,并且5083合金本身其优良的焊接性能和抗腐蚀性能,可以大幅提高船舶产品的使用寿命,同时降低船舶在焊接过程中的制造难度,为我国的船舶制造业做出贡献。具体实施方式下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。挤压比(extrusionratio)是指挤压筒腔的横断面面积同挤压制品总横断面面积之比,也叫挤压系数。实施例1:一种5083船舶用铝合金带劲板的挤压工艺,包括如下步骤:a、配方的总质量为300kg,配方为:0.10%的si,0.10%的fe,0.65%的mn,4.0%的mg,0.15%的cr,0.15%的zn,0.05%的ti,其余单个杂质含量≤0.02%,杂质合计≤0.12%,余量为al,各组分的重量百分比总和为100%。将该配方的各元素均匀配合后置于熔炼炉中熔铸,熔炼炉的熔铸温度为720℃,熔铸过程在2t液压半连续铸造机中进行,铸造速度为60mm/min,得到铝合金铸锭;b、将步骤a制得的铝合金铸锭锯切、车皮后,在520~540℃均质化退火16h,放入挤压机的挤压筒中,挤压机为75mn铝挤压机,挤压筒直径为380mm,挤压筒的挤压比为67.5;c、将产品模具加热至490℃,挤压机的挤压筒加热至420℃,将装有产品模具的工作台与挤压机的挤压筒配合夹紧,产品模具的外接圆直径为250mm,产品模具在铝合金带劲板壁厚较大、比周长小的部位作阻碍角,在铝合金带劲板壁厚较薄、比周长大的部位则作促流角;d、挤压筒内的挤压筒以2.5m/min的挤压速度向产品模具运行,对铝合金铸锭进行挤压,铝合金铸锭从产品模具的模孔中挤出,得到铝合金板材,其中铝合金铸锭采用分段梯度加热方式,挤压筒头部的加热温度为470~480℃,中部的加热温度为450~460℃,尾部的加热温度为440~450℃;e、将步骤d制得的铝合金板材进行淬火处理,淬火前的铝合金板材温度为430~450℃,淬火方式为风冷和雾化冷却同步的方式,风冷和雾化冷却的冷却速度为50℃/min,淬火后的铝合金板材温度为20℃;f、将淬火后的铝合金板材进球化退火处理,温度为350℃,时效时间为3~5h。实施例2:一种5083船舶用铝合金带劲板的挤压工艺,包括如下步骤:a、配方的总质量为300kg,配方为:0.10%的si,0.08%的fe,0.70%的mn,4.4%的mg,0.15%的cr,0.12%的zn,0.05%的ti,其余单个杂质含量≤0.02%,杂质合计≤0.10%,余量为al,各组分的重量百分比总和为100%。将该配方的各元素均匀配合后置于熔炼炉中熔铸,熔炼炉的熔铸温度为700℃,熔铸过程在2t液压半连续铸造机中进行,铸造速度为90mm/min,得到铝合金铸锭;b、将步骤a制得的铝合金铸锭锯切、车皮后,在520~540℃均质化退火16h,放入挤压机的挤压筒中,挤压机为75mn铝挤压机,挤压筒直径为380mm,挤压筒的挤压比为67.5;c、将产品模具加热至490℃,挤压机的挤压筒加热至420℃,将装有产品模具的工作台与挤压机的挤压筒配合夹紧,产品模具的外接圆直径为250mm,产品模具在铝合金带劲板壁厚较大、比周长小的部位作阻碍角,在铝合金带劲板壁厚较薄、比周长大的部位则作促流角;d、挤压筒内的挤压筒以2.5m/min的挤压速度向产品模具运行,对铝合金铸锭进行挤压,铝合金铸锭从产品模具的模孔中挤出,得到铝合金板材,其中铝合金铸锭采用分段梯度加热方式,挤压筒头部的加热温度为470~480℃,中部的加热温度为450~460℃,尾部的加热温度为440~450℃;e、将步骤d制得的铝合金板材进行淬火处理,淬火前的铝合金板材温度为430~450℃,淬火方式为风冷和雾化冷却同步的方式,风冷和雾化冷却的冷却速度为80℃/min,淬火后的铝合金板材温度为30℃;f、将淬火后的铝合金板材进球化退火处理,温度为350℃,时效时间为3~5h。对实施例1和实施例2生产的铝合金带劲板进行剥落腐蚀行为的测试,测评结果如表1:由表1可以得知,实施例1制得的铝合金带劲板屈服强度为285mpa,抗拉强度为353mpa,延伸率达到了12.6%,抗晶间腐蚀质量损失为2.4mg/cm2,小于标准要求15mg/cm2,剥落腐蚀等级为最高的n级;实施例2制得的铝合金带劲板屈服强度为290mpa,抗拉强度为355mpa,延伸率达到了16%,抗晶间腐蚀质量损失为2.5mg/cm2,小于标准要求15mg/cm2,剥落腐蚀等级也为最高的n级,均未出现点蚀及剥落腐蚀现象,符合中国船级社(ccs)的标准要求。对实施例1和实施例2生产的铝合金带劲板进行剥落腐蚀行为的测试,测评结果如表2:平面间隙(mm)扭拧度(mm/m)弯曲度(mm/m)切斜度(°)实施例10.40.80.590实施例20.251.00.490由表2可以得知,实施例1制得的铝合金带劲板平面间隙为0.4mm,实施例2制得的铝合金带劲板平面间隙为0.25mm,均小于gb/t14846高精级标准的1.1mm;实施例1制得的铝合金带劲板扭拧度为0.8mm/m,实施例2制得的铝合金带劲板扭拧度为1.0mm/m,均小于gb/t14846高精级标准的6mm/m实施例1制得的铝合金带劲板弯曲度为0.5mm/m,实施例2制得的铝合金带劲板弯曲度为0.4mm/m,均小于gb/t14846高精级标准的2.5mm/m;因此,该5083船舶用铝合金带劲板挤压工艺制备的铝合金带劲板弯曲度、扭拧度和平面间隙检测结果均达到且超过gb/t14846高精级标准的要求。最后说明的是,以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。当前第1页12
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