一种5a01合金厚板配套焊丝的制造方法
【专利摘要】一种5A01合金厚板配套焊丝的制造方法，它涉及一种铝合金焊丝的制造方法。本发明要解决现有舰船使用的5A01合金厚板配套焊丝的焊接接头强度低、抗腐蚀能力不高的问题。步骤：一、制备铝合金熔液；二、制备铸棒；三、制备铝合金铸锭；四、退火；五、加热铝合金铸锭；六、制备铝合金挤压线材；七、中间退火；八、拉伸；九、光亮化处理。优点：一、焊接接头的抗拉强度达到255N/mm2、非比例延伸强度115N/mm2、断后延伸率6%；二、焊接接头的抗剥落腐蚀强度大于E级，耐应力腐蚀性能焊接接头试样施加应力为焊接接头的95%Rp0.2，其阳极腐蚀寿命≥300min。本发明主要用于制备5A01合金厚板配套焊丝。
【专利说明】一种5A01合金厚板配套焊丝的制造方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铝合金焊丝的制造方法。
【背景技术】
[0002]目前，5A01合金厚板主要用作舰艇、航母或航天器上要求强度高同时要求焊接性好的结构部件，需要一种配套用的焊丝，要求此种配套焊丝的焊接接头的抗拉强度能够达到235N/mm2、非比例延伸强度115N/mm2、断后延伸率6%、焊接接头的抗剥落腐蚀强度大于E级，耐应力腐蚀性能焊接接头试样施加应力为焊接接头的95%RP(1.2，其阳极腐蚀寿命^ 300min，但现有工艺生产的焊丝无法满足5A01合金厚板的应用要求。
【发明内容】
[0003]本发明要解决现有舰船使用的5A01合金厚板配套焊丝的焊接接头强度低、抗腐蚀能力不高的问题，而提供一种5A01合金厚板配套焊丝的制造方法。
[0004]一种5A01合金厚板配套焊丝的制造方法是按以下步骤完成的:
[0005]一、制备铝合金溶液:首先按质量分数5.4%~6.l%Mg、0.12%~0.18%Cr、0.01%~0.l%Cu、0.3% ~0.6%Mn、0.0001% ~0.15%T1、0.11% ~0.19%Zr、0.01% ~0.25%Zn、0.01% ~0.15%S1、0.01%~0.2%Fe和余量为铝称取铝锭、铝锰合金、铝锆合金、铝钛合金、铝铬合金、铜锭和镁锭，然后在温度为720V~760°C的熔炼炉中熔炼3h~4h，得到合金熔液；
[0006]二、制备铸棒:在铸造温度为725°C~745°C、铸造速度为80mm/min~85mm/min、冷却水温度为10°c~20°C和冷却水强度为0.0lMPa~0.03MPa的条件下将步骤一得到的铝合金溶液铸造成直径为162mm的铸棒；室温条件下使用锯床将所制备的直径为162mm的铸棒切断成长度为350mm~355mm的铸棒；
[0007]三、制备铝合金铸锭:室温条件下使用刨床将长度为350mm~355mm的铸棒车去表面的铸造氧化皮，得到直径为157mm~159mm的铝合金铸锭；
[0008]四、退火:将步骤三得到的直径为157mm~159mm的铝合金铸锭在均火炉中以20C /min的升温速率从室温升温至460°C~475°C，并在温度为460°C~475°C的条件下保温24h，出炉后自然冷却至室温得到退火后的铝合金铸锭；
[0009]五、加热铝合金铸锭:将步骤四得到的退火后的铝合金铸锭放入温度为350°C~420°C的电阻加热炉中加热，加热时间为2h，得到热铝合金铸锭；
[0010]六、制备铝合金挤压线材:将步骤五得到的热铝合金铸锭在温度为420°C~450°C的条件下使用铝合金棒材模具挤压，得到Φ?ο?~ΦΙΙπιπι的铝合金挤压线材；
[0011]七、中间退火:将步骤六得到的φ IOmm~ΦΙΙπιπι的铝合金挤压线放入退火炉中以40C /min升温速率从室温升到370°C~410°C进行中间退火，并在温度为370°C~410°C的条件下保温90min，得到退火后的热的ΦΙΟι?πι~ΦΙΙπιπι的铝合金挤压线；
[0012]八、拉伸:将步骤七得到的经过退火后的热的ΦΙΟπιπι~ΦΙΙπιπι的铝合金挤压线在拉伸道次变形率为30%~40%的条件下通过拉伸模具进行拉伸，拉伸至直径为Φ3πιπι~Φ5_为止，得到拉伸后的铝合金线材；
[0013]九、光亮化处理:首先将步骤八得到的拉伸后的铝合金线材先放入质量浓度为20%~30%的NaOH溶液中进行碱洗,然后使用清水将其冲洗干净,其次放入质量浓度为25%~35%的HNO3溶液中进行酸洗，最后使用清水将其冲洗干净，得到5Α01合金厚板配套用的焊丝。
[0014]本发明制备的一种5Α01合金厚板配套焊丝中杂质Si为0.01%~0.15%、Fe为0.01%~0.2%，且Si和Fe的质量分数和为m，0.02% ^ m ^ 0.35%，其他单个杂质的质量分数为n，0.0001% ^ η ( 0.05 %，此范围内的杂质对5A01合金厚板配套焊丝的性能没有影响。
[0015]本发明通过优化合金成分，优化退火制度，达到了 5A01合金厚板配套焊丝的综合性能需求。本发明制备的一种5A01合金厚板配套焊丝的化学成分、表面质量均良好，工业生产中焊接性能良好，综合力学性能优良。通过GB/T228《金属材料室温拉伸性能试验方法》试验抗拉强度不小于255N/mm2，非比例延伸强度不小于115N/mm2，断后伸长率不小于6% ;按GJB1742-93附录B《铝镁系合金抗应力腐蚀试验方法》对本发明制备的一种5A01合金厚板配套焊丝进行测试，测试结果为耐应力腐蚀性能焊接接头试样施加应力为焊接接头的95%Rpa2，阳极腐蚀寿命 300min。按GJB1742-93附录A《铝镁系合金抗剥落腐蚀试验方法》对本发明制备的一种5A01合金厚板配套焊丝进行测试，测试结果为焊接接头的抗剥落腐蚀强度大于E级。
[0016]本发明制备的一种5A01合金厚板配套焊丝适合用做5A01厚板的配套焊丝。【具体实施方式】
[0017]【具体实施方式】一:本实施方式是一种5A01合金厚板配套焊丝的制造方法，具体是按以下步骤完成的:
[0018]一、制备铝合金溶液:首先按质量分数 、0.11% ~0.19%Zr、0.01% ~0.25%Zn、0.01% ~
0.15%S1、0.01%~0.2%Fe和余量为铝称取铝锭、铝锰合金、铝锆合金、铝钛合金、铝铬合金、铜锭和镁锭，然后在温度为720V~760°C的熔炼炉中熔炼3h~4h，得到合金熔液；
[0019]二、制备铸棒:在铸造温度为725°C~745°C、铸造速度为80mm/min~85mm/min、冷却水温度为10°c~20°C和冷却水强度为0.0lMPa~0.03MPa的条件下将步骤一得到的铝合金溶液铸造成直径为162mm的铸棒；室温条件下使用锯床将所制备的直径为162mm的铸棒切断成长度为350mm~355mm的铸棒；
[0020]三、制备铝合金铸锭:室温条件下使用刨床将长度为350mm~355mm的铸棒车去表面的铸造氧化皮，得到直径为157mm~159mm的铝合金铸锭；
[0021]四、退火:将步骤三得到的直径为157mm~159mm的铝合金铸锭在均火炉中以20C /min的升温速率从室温升温至460°C~475°C，并在温度为460°C~475°C的条件下保温24h，出炉后自然冷却至室温得到退火后的铝合金铸锭；
[0022]五、加热铝合金铸锭:将步骤四得到的退火后的铝合金铸锭放入温度为350°C~420°C的电阻加热炉中加热，加热时间为2h，得到热铝合金铸锭；
[0023]六、制备铝合金挤压线材:将步骤五得到的热铝合金铸锭在温度为420°C~450°C的条件下使用铝合金棒材模具挤压，得到ΦΙΟπιπι~ΦΙΙπιπι的铝合金挤压线材；
[0024]七、中间退火:将步骤六得到的ΦΙΟπιπι~ΦΙΙπιπι的铝合金挤压线放入退火炉中以40C /min升温速率从室温升到370°C~410°C进行中间退火，并在温度为370°C~410°C的条件下保温90min，得到退火后的热的ΦΙΟπιπι~ΦΙΙπιπι的铝合金挤压线；
[0025]八、拉伸:将步骤七得到的经过退火后的热的ΦΙΟπιπι~ΦΙΙπιπι的铝合金挤压线在拉伸道次变形率为30%~40%的条件下通过拉伸模具进行拉伸，拉伸至直径为Φ3πιπι~Φ5πιπι为止，得到拉伸后的铝合金线材；
[0026]九、光亮化处理:首先将步骤八得到的拉伸后的铝合金线材先放入质量浓度为20%~30%的NaOH溶液中进行碱洗,然后使用清水将其冲洗干净,其次放入质量浓度为25%~35%的HNO3溶液中进行酸洗，最后使用清水将其冲洗干净，得到5Α01合金厚板配套用的焊丝。
[0027]本实施方式制备的一种5Α01合金厚板配套焊丝中杂质Si为0.01%~0.15%、Fe为0.01%~0.2%，且Si和Fe的质量分数和为m，0.02 < m < 0.35%，其他单个杂质的质量分数为n，0.0001 ^ n ^ 0.05%，此范围内的杂质对5Α01合金厚板配套焊丝的性能没有影响。
[0028]本实施方式通过优化合金成分，优化退火制度，达到了 5Α01合金厚板配套焊丝的综合性能需求。本实施方式制备的一种5Α01合金厚板配套焊丝的化学成分、表面质量均良好，工业生产中焊接性能良好，综合力学性能优良。通过GB/T228《金属材料室温拉伸性能试验方法》试验抗拉强度不小于255N/mm2，非比例延伸强度不小于115N/mm2，断后伸长率不小于6% ;按GJB1742-93附录B《铝镁系合金抗应力腐蚀试验方法》对本实施方式制备的一种5A01合金厚板配套焊丝进行测试，测试结果为耐应力腐蚀性能焊接接头试样施加应力为焊接接头的95%Rpa2，阳极腐蚀寿命≥300min。按GJB1742-93附录A《铝镁系合金抗剥落腐蚀试验方法》对本实施方式制备的一种5A01合金厚板配套焊丝进行测试，测试结果为焊接接头的抗剥落腐蚀强度大于E级，适合用于5A01厚板的配套焊丝。
[0029]本实施方式制备的一种5A01合金厚板配套焊丝适合用做5A01厚板的配套焊丝。
[0030]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同点是:步骤一中质量分数 5.8%Mg、0.14%Cr、0.01% ~0.05%Cu、0.5%Μη、0.0054%T1、0.14%Zr、0.01% ~0.25%Zn、
0.09%S1、0.18%Fe和余量为铝称取铝锭、铝锰合金、铝锆合金、铝钛合金、铝铬合金、铜锭和镁锭，然后在温度为740°C的熔炼炉中熔炼3.5h，得到合金熔液；其他步骤与【具体实施方式】一相同。
[0031]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一至二之一不同点是:步骤二中在铸造温度为730°C、铸造速度为82mm/min、冷却水温度为15°C和冷却水强度为0.02MPa的条件下将步骤一得到的铝合金溶液铸造成直径为162mm的铸棒。其他步骤与【具体实施方式】一至二相同。
[0032]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同点是:步骤二中室温条件下使用锯床将所制备的直径为162mm的铸棒切断成长度为350mm的铸棒。其他步骤与【具体实施方式】一至三相同。
[0033]【具体实施方式】五:本 实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同点是:步骤三中室温条件下使用刨床将长度为350mm的铸棒车去表面的铸造氧化皮，得到直径为157mm的铝合金铸锭。其他步骤与【具体实施方式】一至四相同。
[0034]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同点是:步骤六中在温度为430°C的条件下使用铝合金棒材模具挤压，得到Φ 10.5mm的铝合金挤压线材。其他步骤与【具体实施方式】一至五相同。
[0035]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同点是:步骤七中将Φ 10.5mm的铝合金挤压线放入退火炉中以4°C /min升温速率从室温升到380°C进行中间退火，并在温度为380°C的条件下保温90min。其他步骤与【具体实施方式】一至六相同。
[0036]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同点是:步骤八中将经过退火后的热的Φ10.5mm的铝合金挤压线在拉伸道次变形率为38%的条件下通过拉伸模具进行拉伸，拉伸至直径为Φ5πιπι为止，得到拉伸后的铝合金线材。其他步骤与【具体实施方式】一至七相同。
[0037]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一至八之一不同点是:步骤九中首先将步骤八得到的拉伸后的铝合金线材先放入质量浓度为20%的NaOH溶液中进行碱洗，然后使用清水将其冲洗干净，其次放入质量浓度为25%的HNO3溶液中进行酸洗,最后使用清水将其冲洗干净。其他步骤与【具体实施方式】一至八相同。
[0038]采用下述试验验证本发明效果:
[0039]试验一:一种5Α01合金厚板配套焊丝的制造方法是按以下步骤完成的:
[0040]一、制备铝合金溶液:首先按质量分数5.8%Mg、0.14%Cr、0.05%Cu、0.5%Mn、
0.0054%T1、0.14%Zr、0.2%Zn、0.09%S1、0.18%Fe和余量为铝称取铝锭、铝锰合金、铝锆合金、铝钛合金、铝铬合金、铜锭和镁锭，然后在温度为740°C的熔炼炉中熔炼3.5h，得到合金熔液；
[0041]二、制备铸棒:在铸造温度为730°C、铸造速度为82mm/min、冷却水温度为15°C和冷却水强度为0.02MPa的条件下将步骤一得到的铝合金溶液铸造成直径为162mm的铸棒；室温条件下使用锯床将所制备的直径为162_的铸棒切断成长度为350_的铸棒；
[0042]三、制备铝合金铸锭:室温条件下使用刨床将长度为350mm的铸棒车去表面的铸造氧化皮，得到直径为157mm的铝合金铸锭；
[0043]四、退火:将步骤三得到的直径为157mm的铝合金铸锭在均火炉中以2°C /min的升温速率从室温升温至470°C，并在温度为470°C的条件下保温24h，出炉后自然冷却至室温得到退火后的铝合金铸锭；
[0044]五、加热铝合金铸锭:将步骤四得到的退火后的铝合金铸锭放入温度为400°C的电阻加热炉中加热，加热时间为2h，得到热铝合金铸锭；
[0045]六、制备铝合金挤压线材:将步骤五得到的热铝合金铸锭在温度为430°C的条件下使用铝合金棒材模具挤压，得到Φ10.5mm的铝合金挤压线材；
[0046]七、中间退火:将步骤六得到的Φ10.5mm的铝合金挤压线放入退火炉中以4°C /min升温速率从室温升到380°C进行中间退火，并在温度为380°C的条件下保温90min，得到退火后的热的Φ10.5mm的招合金挤压线；
[0047]八、拉伸:将步骤七得到的经过退火后的热的Φ 10.5mm的铝合金挤压线在拉伸道次变形率为38%的条件下通过拉伸模具进行拉伸，拉伸至直径为Φ5_为止，得到拉伸后的铝合金线材；[0048]九、光亮化处理:首先将步骤八得到的拉伸后的铝合金线材先放入质量浓度为20%的NaOH溶液中进行碱洗，然后使用清水将其冲洗干净，其次放入质量浓度为25%的HNO3溶液中进行酸洗，最后使用清水将其冲洗干净，得到5A01合金厚板配套用的焊丝。
[0049]本试验制备的一种5A01合金厚板配套焊丝中杂质Si为0.01%~0.15%、Fe为
0.01%~0.2%，且Si和Fe的质量分数和为m，0.02 < m < 0.35%，其他单个杂质的质量分数为n，0.0001 ^ n ^ 0.05%，此范围内的杂质对5Α01合金厚板配套焊丝的性能没有影响。
[0050]本试验通过优化合金成分，优化退火制度，达到了 5Α01合金厚板配套焊丝的综合性能需求。本试验制备的一种5Α01合金厚板配套焊丝的化学成分、表面质量均良好，工业生产中焊接性能良好，综合力学性能优良。通过GB/T228《金属材料室温拉伸性能试验方法》试验抗拉强度为255N/mm2，非比例延伸强度为115N/mm2，断后伸长率为6% ;按GJB1742-93附录B《铝镁系合金抗应力腐蚀试验方法》对试验制备的一种5A01合金厚板配套焊丝进行测试，测试结果为耐应力腐蚀性能焊接接头试样施加应力为焊接接头的95%RP(I 2，阳极腐蚀寿命为330min。按GJB1742-93附录A《铝镁系合金抗剥落腐蚀试验方法》对本试验制备的一种5A01合金厚板配套焊丝进行测试，测试结果为焊接接头的抗剥落腐蚀强度大于E级，适合用于5A01厚板的配套焊丝。
[0051]本试验制备 的一种5A01合金厚板配套焊丝适合用做5A01厚板的配套焊丝。
【权利要求】
1.一种5A01合金厚板配套焊丝的制造方法,其特征在于一种5A01合金厚板配套焊丝的制造方法是按以下步骤完成的: 一、制备铝合金溶液:首先按质量分数5.4%~6.l%Mg、0.12%~0.18%Cr、0.01%~0.l%Cu、0.3% ~0.6%Mn、0.0001% ~0.15%T1、0.11% ~0.19%Zr、0.01% ~0.25%Zn、0.01% ~0.15%S1、0.01%~0.2%Fe和余量为铝称取铝锭、铝锰合金、铝锆合金、铝钛合金、铝铬合金、铜锭和镁锭，然后在温度为720V~760°C的熔炼炉中熔炼3h~4h，得到合金熔液； 二、制备铸棒:在铸造温度为725°C~745°C、铸造速度为80mm/min~85mm/min、冷却水温度为10°C~20°C和冷却水强度为0.0lMPa~0.03MPa的条件下将步骤一得到的铝合金溶液铸造成直径为162_的铸棒；室温条件下使用锯床将所制备的直径为162_的铸棒切断成长度为350mm~355mm的铸棒； 三、制备铝合金铸锭:室温条件下使用刨床将长度为350_~355_的铸棒车去表面的铸造氧化皮，得到直径为157mm~159mm的铝合金铸锭； 四、退火:将步骤三得到的直径为157_~159_的铝合金铸锭在均火炉中以2°C/min的升温速率从室温升温至460°C~475°C，并在温度为460°C~475°C的条件下保温24h，出炉后自然冷却至室温得到退火后的铝合金铸锭； 五、加热铝合金铸锭:将步骤四得到的退火后的铝合金铸锭放入温度为350°C~420°C的电阻加热炉中加热，加热时间为2h，得到热铝合金铸锭； 六、制备铝合金挤压线材:将步骤五得到的热铝合金铸锭在温度为420°C~450°C的条件下使用招合金棒材模具挤压，得到Φ IOmm~Φ Ilmm的招合金挤压线材； 七、中间退火:将步骤六得到的ΦIOmm~Φ Ilmm的铝合金挤压线放入退火炉中以40C /min升温速率从室温升到370°C~410°C进行中间退火，并在温度为370°C~410°C的条件下保温90min，得到退火后的热的ΦΙΟι?πι~ΦΙΙι?πι的铝合金挤压线； 八、拉伸:将步骤七得到的经过退火后的热的ΦIOmm~Φ Ilmm的铝合金挤压线在拉伸道次变形率为30%~40%的条件下通过拉伸模具进行拉伸，拉伸至直径为Φ3ι?πι~Φ5ι?πι为止，得到拉伸后的铝合金线材； 九、光亮化处理:首先将步骤八得到的拉伸后的铝合金线材先放入质量浓度为20%~30%的NaOH溶液中进行碱洗，然后使用清水将其冲洗干净，其次放入质量浓度为25%~35%的HNO3溶液中进行酸洗，最后使用清水将其冲洗干净，得到5Α01合金厚板配套用的焊丝。
2.根据权利要求1所述的一种5Α01合金厚板配套焊丝的制造方法，其特征在于步骤一中质量分数 5.8%Mg、0.14%Cr、0.01% ~0.05%Cu、0.5%Μη、0.0054%T1、0.14%Zr、0.01% ~.0.25%Zn、0.09%S1、0.18%Fe和余量为铝称取铝锭、铝锰合金、铝锆合金、铝钛合金、铝铬合金、铜锭和镁锭，然后在温度为740°C的熔炼炉中熔炼3.5h，得到合金熔液。
3.根据权利要求1所述的一种5A01合金厚板配套焊丝的制造方法，其特征在于步骤二中在铸造温度为730°C、铸造速度为82mm/min、冷却水温度为15°C和冷却水强度为0.02MPa的条件下将步骤一得到的铝合金溶液铸造成直径为162mm的铸棒。
4.根据权利要求1所述的一种5A01合金厚板配套焊丝的制造方法，其特征在于步骤二中室温条件下使用锯床将所制备的直径为162mm的铸棒切断成长度为350mm的铸棒。
5.根据权利要求1所述的一种5A01合金厚板配套焊丝的制造方法，其特征在于步骤三中室温条件下用刨床将长度为350_的铸棒车去表面的铸造氧化皮，得到直径为157_的招合金铸-- ο
6.根据权利要求1所述的一种5Α01合金厚板配套焊丝的制造方法，其特征在于步骤六中在温度为430°C的条件下使用铝合金棒材模具挤压，得到Φ10.5mm的铝合金挤压线材。
7.根据权利要求1所述的一种5A01合金厚板配套焊丝的制造方法，其特征在于步骤七中将Φ10.5mm的铝合金挤压线放入退火炉中以4°C /min升温速率从室温升到380°C进行中间退火，并在温度为380°C的条件下保温90min。
8.根据权利要求1所述的一种5A01合金厚板配套焊丝的制造方法，其特征在于步骤八中将经过退火后的热的Φ10.5mm的铝合金挤压线在拉伸道次变形率为38%的条件下通过拉伸模具进行拉伸，拉伸至直径为Φ5πιπι为止，得到拉伸后的铝合金线材。
9.根据权利要求1所述的一种5Α01合金厚板配套焊丝的制造方法，其特征在于步骤九中首先将步骤八得到的 拉伸后的铝合金线材先放入质量浓度为20%的NaOH溶液中进行碱洗，然后使用清水将其冲洗干净，其次放入质量浓度为25%的HNO3溶液中进行酸洗,最后使用清水将其冲洗干净。
【文档编号】B23K35/40GK103464933SQ201310414779
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】韩颖, 吕新宇, 刘显东, 张克伟, 从福官, 王志超, 吕丹, 王海彬, 罗潇 申请人:东北轻合金有限责任公司