本发明属于铝合金型材制造领域，涉及一种6082铝合金厚壁管材生产工艺。
背景技术：
6xxx系合金是变形铝合金中最重要的压力加工合金，是以镁和硅为主要合金元素的铝合金，其主要强化相是镁和硅形成的金属间化合物mg2si，属于可热处理强化的铝合金。6xxx系合金具有中等强度，良好的塑性，优良的焊接性和耐腐蚀性，以及无应力腐蚀开裂倾向。因此，6xxx系合金是世界上应用最为广泛的铝合金。6082铝合金是6xxx合金中的主要合金成员，6082属al-mg-si系热处理可强化铝合金，具有良好的可成型性、可焊接性和可机加工性，同时具有中等强度，主要用于机械结构方面，型材种类有棒材、板材、管材和型材等。近年来，随着航空航天、轨道交通等先进装备制造业的发展，越来越多的结构件采用铝合金厚壁管材，因此对铝合金管材的力学性能以及断后伸长率提出了更高的要求。在保证铝合金管材具有较高强度的同时又要保证铝合金管材表面质量，各家厂商都有不同的成型工艺，其中影响铝合金管材表面质量的因素有很多，如铸锭表面质量、模具结构、挤压工艺等，但影响铝合金管材性能的重要因素是挤压工艺及热处理工艺，因而在铝合金管材挤压生产过程中，合适的合金成分以及合适的挤压工艺选择，在这里显得尤为重要。技术实现要素：有鉴于此，本发明为了解决通过现有生产工艺制备的6082铝合金厚壁管材力学性能以及断后伸长率不能满足生产要求的问题，提供一种6082铝合金厚壁管材生产工艺，通过合理选择6082铝合金厚壁管材生产过程中的挤压工艺参数及热处理工艺参数，在改善6082合金型材表面质量的同时提高6082合金的断后伸长率(大于10％)及耐腐蚀性能，最终使制备的6082铝合金厚壁管材产品满足生产要求。为达到上述目的，本发明提供一种6082铝合金厚壁管材生产工艺，包括如下步骤：a、配料：按照如下重量份数比配制铝合金原料：si1.19～1.24％、mg0.94～0.99％、cu0.2～0.4％、mn0.84～0.89％、cr0.13～0.18％、ti0.11～0.18％、fe0.19～0.24％、zn≤0.05％，其余单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量al，将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，熔炼温度为700～750℃，将熔炼后的液态铝合金经静置、精炼、扒渣、在线除气、过滤工序后，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；b、均匀化：将铝合金铸锭在均质炉中进行均匀化处理，均匀化处理的温度为550～560℃，保温时间为8～12h，出炉后的铝合金铸锭强风冷却至室温；c、铸锭、挤压筒和模具加热：铝合金铸锭在加热炉中加热温度控制在510～540℃，挤压筒加热温度控制在430～450℃，模具加热温度控制在460～500℃，挤压机的挤压筒上装有液氮冷却装置，吸收挤压过程中产生的热量，保证挤压过程挤压筒温度不变；d、挤压：将加热后的铝合金铸锭置于挤压机的挤压筒中进行挤压，得到6082铝合金厚壁管材，其中挤压速度为4～5m/min，挤压机在线牵引力控制在50～100kg；e、在线淬火：将挤压后6082铝合金厚壁管材进行穿水冷却，冷却速度不低于60℃/s，保证铝合金厚壁管材基体中获得高的过饱和固溶体，其中铝合金厚壁管材穿水冷却的过程中，挤压机出口至穿水冷却水槽进口处的铝合金厚壁管材四周喷射有液氮，防止铝合金厚壁管材穿水过程中冷却水回流至挤压机模孔中，同时也防止挤压后铝合金厚壁管材表面发生氧化；f、拉伸矫直：将淬火后的铝合金厚壁管材冷却至室温后进行拉伸矫直，拉伸量控制在0.5～1.5％；g、时效强化：将拉伸矫直后的铝合金厚壁管材在150±5℃的温度下人工时效10h，在200±5℃的温度下人工时效2h。进一步，步骤a精炼过程中加入al-5ti-b丝精炼剂，在线除气采用双转子，氩气流量为3.2～7.1m3/h，氯气流量为0～0.05m3/h，转子转速为400～700r/min，过滤采用双层过滤板过滤。进一步，步骤a采用半连续水冷铸造方式将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭。进一步，步骤b将均匀化处理后的铝合金铸棒锯切成1.2m的短铝合金铸锭，并使用车床对短铝合金铸锭表层的铸态表皮进行车削处理，车削厚度为8mm。进一步，步骤c中铝合金铸锭在加热炉中加热方式为梯度加热，铝合金铸锭头端温度控制在530±10℃，尾端温度控制在520±10℃。进一步，步骤c和步骤d中挤压机选择18mn非标卧式挤压机，挤压系数为30～60。进一步，步骤e中挤压后铝合金厚壁管材进入淬火区时温度不低于530℃。进一步，步骤e挤压机出口至穿水冷却水槽进口处的铝合金厚壁管材四周套设有直径大于铝合金厚壁管的圆形出气管，出气管上均匀开设有若干出气孔，出气管通过与出气管相通的液氮管道固定在穿水冷却水槽上，液氮管道远离出气管的一端连接高压液氮罐。进一步，步骤e穿水冷却水槽上安装有气缸，气缸的伸缩杆上固定连接液氮管道，通过气缸控制液氮管道上圆形出气管的伸缩。本发明的有益效果在于：1、本发明所公开的6082铝合金厚壁管材生产工艺，对6082铝合金合金成分进行了改进，将cu的合金成分从0.05～0.1％提高到0.2～0.4％，其主要原因是cu元素对al-mg-si系合金有固溶强化的作用，可以改变合金析出序列，形成新的强化相，促进硬化速率，同时适量的cu元素可以使合金铸态组织得到细化，提高硬度。将ti的合金成分从≤0.05％提高到0.11～0.18％，其主要原因是ti元素可以明显细化6082铝合金晶粒，使组织更加均匀，抑制偏析，减少裂纹和缩孔的出现，从而提高合金塑性，改善成形性。2、通过本发明所公开的6082铝合金厚壁管材生产工艺所生产的6082铝合金厚壁管材具有较高的淬火敏感性，因此选用穿水冷却的方式进行在线淬火，在穿水冷却水槽上安装气缸，气缸的伸缩杆上连接液氮管道，液氮管道的前端连接与液氮管道相通且四周分布出气孔的圆形出气管，通过挤压机挤压后的铝合金厚壁管材穿过出气管后进入穿水冷却水槽进行淬火，液氮管道上连接液氮罐，打开液氮罐，液氮罐中的液氮向液氮管道、出气管中充入氮气，氮气通过出气管内壁上的出气孔吹在铝合金厚壁管材上，一方面能防止刚挤压出的高温厚壁管材暴露在空气中表面发生氧化，一方面也能防止厚壁管材淬火过程中的冷却水沿着厚壁管材回流至挤压机的模孔中，造成挤压机的炸裂。3、本发明所公开的6082铝合金厚壁管材生产工艺，拉伸矫直后的铝合金厚壁管材在150±5℃的温度下人工时效10h，在200±5℃的温度下人工时效2h，通过这种双级时效处理后，铝合金晶内析出大量的θ′相，晶界析出相球化且析出相之间的间距增大，能有效提高6082合金的电导率、表面质量和抗腐蚀性能，同时使合金具有较高的强度和断后伸长率。附图说明为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：图1为本发明6082铝合金厚壁管材生产工艺所使用穿水冷却水槽的结构示意图。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。说明书附图中的附图标记包括：穿水冷却水槽1、凹槽2、气缸3、第二液氮管道4、气压表5、出气管6、出气孔7、支撑平台8、第一液氮管道9。如图1所示的穿水淬火用多功能水槽，包括穿水冷却水槽1和固定安装在穿水冷却水槽1左侧和右侧的两个支撑平台8，每个支撑平台8上均固定安装有气缸3，支撑平台8远离凹槽2一侧的底部呈弧形状，气缸3固定安装在该弧形槽内，防止气缸3来回摆动。液氮管道包括安装在出气管6水平方向外侧的第一液氮管道9和与第一液氮管道9相通的第二液氮管道4，第二液氮管道4呈l型，第二液氮管道4的直线段放置在气缸3外侧的支撑平台8上，支撑平台8外侧固定安装有防止第二液氮管道4滑落的挡板。第二液氮管道4的弯折段与第一液氮管道9相通，气缸3的伸缩杆与第二液氮管道4的弯折段固定连接。第二液氮管道4的弯折段安装有控制液氮管道内液氮进入出气孔7的气阀和显示液氮管道内液氮气压的气压表5。l型第二液氮管的弯折处呈圆弧状，第二液氮管与第一液氮管的连接处也呈圆弧状。穿水冷却水槽1一侧开设有放置待淬火型材的凹槽2，靠近凹槽2一侧的液氮管道上连接有与第一液氮管道9相通的环形出气管6，出气管6的内壁上均匀开设8个带单向出气阀的出气孔7，出气孔7上可拆卸安装有不锈钢材质的气嘴，气嘴使用一段时间后可以进行更换。高压液氮罐安装在第二液氮管道4的尾端，为出气管6上的出气孔7提供液氮。该穿水淬火用多功能水槽使用时，将穿水冷却水槽1的凹槽2口贴紧挤压机的出料口位置，通过挤压机挤压出的待淬火铝型材依次穿过环形的出气管6和凹槽2，在穿水冷却水槽1内进行穿水冷却，通过气缸3调节气缸3伸缩杆的伸出程度，进而调节环形出气管6与挤压机出料口之间的距离，使得环形出气管6靠在挤压机尾端，开启高压液氮罐上的阀门和第二液氮管道4上的气阀，通过气压表5观察第二液氮罐内液氮的气压，出气管6上出气孔7中不断喷出液氮，液氮环绕在刚挤压后的铝型材表面，对铝型材表面起到惰性气体保护的作用，防止铝型材表面直接暴露在空气中造成型材表面发生氧化。同时从出气孔7排出的液氮还能将型材穿水冷却过程中回流至挤压机附近的冷却水吹至穿水冷却水槽1中，防止型材穿水冷却过程中，冷却水沿着型材倒流至挤压机的模具中造成挤压机中模具的炸裂或者损坏，减少模具和挤压机的使用寿命。实施例1一种6082铝合金厚壁管材生产工艺，包括如下步骤：a、配料：计算各铝合金原料用量并按配比准备铝合金原料，铝合金原料各元素质量百分数配比如下：元素simgcumncrtifezn杂质al含量1.190.940.200.840.130.110.190.050.10余量将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，熔炼温度为700℃，将熔炼后的液态铝合金经静置、精炼、扒渣、在线除气、过滤工序后，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；b、均匀化：将铝合金铸锭在均质炉中进行均匀化处理，均匀化处理的温度为550℃，保温时间为12h，出炉后的铝合金铸锭强风冷却至室温；c、铸锭、挤压筒和模具加热：铝合金铸锭在加热炉中加热方式为梯度加热，铝合金铸锭头端温度控制在530±5℃，尾端温度控制在520±5℃，挤压筒加热温度控制在435±5℃，模具加热温度控制在495±5℃，挤压机选择18mn非标卧式挤压机，挤压系数为60，挤压机的挤压筒上装有液氮冷却装置，吸收挤压过程中产生的热量，保证挤压过程挤压筒温度不变；d、挤压：将加热后的铝合金铸锭置于挤压机的挤压筒中进行挤压，得到6082铝合金厚壁管材，其中挤压速度为4～5m/min，挤压机在线牵引力控制在8～100kg；e、在线淬火：将挤压后6082铝合金厚壁管材进行穿水冷却，冷却速度为65℃/s，挤压后铝合金厚壁管材进入淬火区时温度为540℃，保证铝合金厚壁管材基体中获得高的过饱和固溶体，其中铝合金厚壁管材穿水冷却的过程中，挤压机出口至如图1所示穿水冷却水槽进口处的铝合金厚壁管材四周套设有直径大于铝合金厚壁管的圆形出气管，出气管上均匀开设8个出气孔，出气管通过与出气管相通的液氮管道固定在穿水冷却水槽上，液氮管道远离出气管的一端连接高压液氮罐，打开高压液氮罐，液氮罐中液氮向液氮管道、出气管中充入氮气，氮气通过出气管内壁上的出气孔吹在铝合金厚壁管材上，一方面能防止刚挤压出的高温厚壁管材暴露在空气中表面发生氧化，一方面也能防止厚壁管材淬火过程中的冷却水沿着厚壁管材回流至挤压机的模孔中，造成挤压机的炸裂；f、拉伸矫直：淬火后的铝合金厚壁管材冷却至室温后进行拉伸矫直，拉伸量控制在1.5％；g、时效强化：将拉伸矫直后的铝合金厚壁管材在150±5℃的温度下人工时效10h，在200±5℃的温度下人工时效2h。实施例2实施例2与实施例1的区别在于，步骤a中铝合金原料各元素质量百分数配比如下：元素simgcumncrtifezn杂质al含量1.240.990.400.890.180.180.240.050.10余量熔炼温度为750℃。实施例3实施例3与实施例1的区别在于，步骤b中将铝合金铸锭在均质炉中进行均匀化处理，均匀化处理的温度为560℃，保温时间为10h，出炉后的铝合金铸锭强风冷却至室温。实施例4实施例4与实施例3的区别在于，步骤c中铝合金铸锭头端温度控制在530±5℃，尾端温度控制在520±5℃，挤压筒加热温度控制在445±5℃，模具加热温度控制在465±5℃，挤压机选择18mn非标卧式挤压机，挤压系数为50。实施例5实施例5与实施例3的区别在于，步骤e中将挤压后6082铝合金厚壁管材进行穿水冷却，冷却速度为75℃/s，挤压后铝合金厚壁管材进入淬火区时温度为550℃。实施例6实施例6与实施例3的区别在于，步骤f中拉伸量控制在1.0％。对比例一种6082铝合金厚壁管材生产工艺，包括如下步骤：a、配料：计算各铝合金原料用量并按配比准备铝合金原料，铝合金原料各元素质量百分数配比如下：元素simgcumncrtifezn杂质al含量1.190.940.200.840.130.110.190.050.10余量将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，熔炼温度为700℃，将熔炼后的液态铝合金经静置、精炼、扒渣、在线除气、过滤工序后，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；b、均匀化：将铝合金铸锭在均质炉中进行均匀化处理，均匀化处理的温度为550℃，保温时间为12h，出炉后的铝合金铸锭强风冷却至室温；c、铸锭、挤压筒和模具加热：铝合金铸锭在加热炉中加热温度控制在520±10℃，挤压筒加热温度控制在435±5℃，模具加热温度控制在495±5℃，挤压机选择18mn非标卧式挤压机，挤压系数为60，挤压机的挤压筒上装有液氮冷却装置，吸收挤压过程中产生的热量，保证挤压过程挤压筒温度不变；d、挤压：将加热后的铝合金铸锭置于挤压机的挤压筒中进行挤压，得到6082铝合金厚壁管材，其中挤压速度为4～5m/min，挤压机在线牵引力控制在8～100kg；e、在线淬火：将挤压后6082铝合金厚壁管材进行穿水冷却，冷却速度为65℃/s，挤压后铝合金厚壁管材进入淬火区时温度为540℃，保证铝合金厚壁管材基体中获得高的过饱和固溶体；f、拉伸矫直：淬火后的铝合金厚壁管材冷却至室温后进行拉伸矫直，拉伸量控制在1.5％；g、时效强化：将拉伸矫直后的铝合金厚壁管材在180±5℃的温度下人工时效12h。实施例1～6和对比例制得的6082铝合金厚壁管材的力学性能结果见表一：表一由上表可以看出，采用本发明规定的工艺方法生产得到的6082铝合金厚壁管材的力学性能均能满足高速动车组的用材要求，屈服强度在350～360mpa之间，抗拉强度在345～355mpa之间，延伸率在12.5％～13％之间，通过本发明挤压工艺参数及热处理工艺参数生产的厚壁管材，拉毛、颗粒等表面缺陷降低，管材无拉裂等缺陷，在改善6082铝合金厚壁管材表面质量的同时提高了6082合金的断后伸长率(大于10％)及耐腐蚀性能，经力学性能试验验证，强度符合要求，断后伸长率明显提高，抗腐蚀能力强。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