一种大直径铝合金管材的生产工艺的制作方法

本发明属于铝合金加工制造领域，涉及一种大直径铝合金管材的生产工艺。

背景技术：

随着我国铝挤压工业的发展，铝合金管材在交通、建筑、航海、矿山及科研等领域需求量越来越大，但对管材的尺寸精度及外表质量要求较高。国内对大规格管材的研究较少，大口径的挤压管材外形尺寸要求精度很高，特别是管材的表面质量、直线度要求很严，生产难度很大。而现有的工艺加工大直径铝合金管材，经过淬火容易产生变形，不能满足大直径铝合金管材的要求。因此，急需一种适用于大直径铝合金管材的生产工艺，解决现有工艺经淬火后容易变形的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种大直径铝合金管材的生产工艺，通过一种新型的大口径管材挤压方法，解决我国十几年关于大口径铝合金管材生产的技术难题，同时能够解决轧制、拉拔等工艺对于铝合金管材生产口径较小、生产工艺复杂、能耗较高、污染大及辅助设备消耗大等缺点。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大直径铝合金管材的生产工艺，包括选择铸锭、铸锭预热、挤压、拉伸矫直、整形和时效处理步骤，所述铸锭预热的预热温度为490-510℃，所述挤压的条件为在模具温度445-455℃、挤压筒温度为420-460℃、挤压系数18.2，挤压速度1.74m/min，挤压成型时管材表面温度490-510℃，挤压后采用在线水雾淬火，控制管材出淬火区之后温度为200-246℃。采用此工艺挤压，能够减少管材的变形量。

本发明中，所述铸锭的质量百分比如下的原料制成：si：0.6-0.7％；fe：0.2％；cu：0.4％；mg：0.6-0.7％；cr：0.1-0.2％；zn：0.15-0.2％；mn：0.3-0.4％；ti≤0.1％；mn+cr：0.4-0.5％；余量：al。

优选的，所述拉伸矫直为将直径为610mm的填充物塞到管材内进行拉伸矫直。填充物的作用为保证管材在拉伸矫直过程中各部位受力均匀，同时也减少了拉伸矫直机机夹住管材端部后造成管材在长度方向上的变形量。

本发明中，所述整形为使用整形器整形，所述整形器为与管材圆弧相契合的圆弧板材与气缸焊合而成。

本发明中，所述整形器包括底座1、支架2、位移装置、支撑装置7、压力控制系统13、双向油缸11和矫正压轮12，所述底座1表面设置有位移装置、所述位移装置上还设置有支撑管材的支撑装置7，所述底座1一端还设置有支架，所述支架2上设置有带支撑杆ⅰ的压力控制系统13，所述压力控制系统13的支撑杆ⅰ与所述位移装置移动方向平行且在位于位移装置一端设置有双向油缸11，所述双向油缸11上两端设置有圆弧形矫正压轮12。

优选的，所述圆弧形矫正压轮12与双向油缸11通过支撑杆ⅱ连接，所述支撑杆ⅱ优选为千斤顶，更优选为支撑杆ⅱ通过圆弧形矫正压轮12与双向油缸11可拆卸连接。

优选的，所述位移装置由滑道4和滑轴5组成，所述滑道4设置于底座1表面，所述滑轴5与滑道4连接。

本发明中，所述支架2上还设置有提供位移装置移动的动力装置6和设置有测距仪14的连接杆3。

本发明中，所述支撑装置7上设置有滑轮组8，所述滑轮组通过设置有滑轮转动机构15的传送杆相连接，所述滑轮转动机构15由电机9和斜齿轮10组成，所述电机9和斜齿轮10通过传动杆连接，所述斜齿轮10控制滑轮组8旋转。

本发明中，所述时效处理为175℃，6小时。

本发明的有益效果在于：本发明公开了一种大直径铝合金管材的生产工艺，通过改善成分配比与挤压工艺参数，改善了大直径铝合金管材的产品性能，解决了铝合金管材易产生的缩尾缺陷，避免低粗晶环产生，各方面的力学效果均能达到使用标准。

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为大直径铝合金管材矫形装置结构图；

图2为矫形装置矫正压轮矫正管材截面图；

图3为滑轮转动机构放大图。

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。

实施例1

一种大直径铝合金管材的生产工艺，包括如下步骤：

(1)选择型材原料配比如下的铸锭：si：0.6-0.7％；fe：0.2％；cu：0.4％；mg：0.6-0.7％；cr：0.1-0.2％；zn：0.15-0.2％；mn：0.3-0.4％；ti≤0.1％；mn+cr：0.4-0.5％；余量：al；

(2)铸锭预热：将制备好的铸锭预热到490℃；

(3)挤压：在模具温度445℃、挤压筒温度为420℃、挤压系数18.2，挤压速度1.74m/min，挤压成型时管材表面温度490℃，挤压后采用在线水雾淬火，控制管材出淬火区之后温度为200℃；

(4)拉伸矫直：将直径为610mm的填充物塞到管材内进行拉伸矫直；

(5)整形：使用整形器整形，整形器为与管材圆弧相契合的圆弧板材与气缸焊合而成，圆弧板材长度为60mm，使用气缸对管材不符合标准的地方进行整形处理。

(6)时效处理：175℃、6小时。

本实施例中铸锭的制备方法按照cn104561704a公开的中国专利制得。

实施例2

一种大直径铝合金管材的生产工艺，包括如下步骤：

(1)选择型材原料配比如下的铸锭，si：0.6-0.7％；fe：0.2％；cu：0.4％；mg：0.6-0.7％；cr：0.1-0.2％；zn：0.15-0.2％；mn：0.3-0.4％；ti≤0.1％；mn+cr：0.4-0.5％；余量：al；

(2)铸锭预热：将制备好的铸锭预热到510℃；

(3)挤压：在模具温度455℃、挤压筒温度为460℃、挤压系数18.2，挤压速度1.74m/min，挤压成型时管材表面温度510℃，挤压后采用在线水雾淬火，控制管材出淬火区之后温度为246℃；

(4)拉伸矫直：将直径为610mm的填充物塞到管材内进行拉伸矫直；

(5)整形：使用整形器整形，整形器为与管材圆弧相契合的圆弧板材与气缸焊合而成，圆弧板材长度为60mm，使用气缸对管材不符合标准的地方进行整形处理。

(6)时效处理：175℃、6小时。

本实施例中铸锭的制备方法按照cn104561704a公开的中国专利制得。

检测按照上述方法制备的大直径铝合金管材性能，结果显示φ626mm铝合金管材力学性能为：抗拉强度≥240mpa，屈服强度≥180mpa，断后伸长率≥17％，hbw≥75，电导率≥26ms/m公称外径偏差0.5mm，厚壁偏差0.3mm。

实施例中的整形器结构如图1所示，包括支撑着整个装置的底座1、支架2、位移装置、支撑装置7、压力控制系统13、双向油缸11和矫正压轮12。其底座1表面设置有位移装置用于控制管材左右移动，位移装置上还设置有支撑管材的支撑装置7，支撑装置7优选为上端呈u型的支撑架。底座1一端还设置有支架，支架2上设置有带支撑杆ⅰ的压力控制系统13，控制双向油缸提供压力的大小，压力控制系统13的支撑杆ⅰ与所述位移装置移动方向平行且在位于位移装置一端设置有双向油缸11，所述双向油缸11上两端设置有圆弧形矫正压轮12。压力控制系统13控制双向油缸11提供压力的大小，为矫正压轮施加压力，使该矫正压轮外径设计成与管材16内径相同，使其工作时能够与管材内径相互契合。矫正压轮12通过支撑杆ⅱ的动力，对管材进行挤压，实现对管材的矫直，可拆卸的连接在双向油缸上，通过不同半径的管材选取不同圆弧形面积的压轮。

上述位移装置优选由滑道4和滑轴5组成，所述滑道4设置于底座1表面，所述滑轴5与滑道4连接。

上述所述支撑装置7上设置有滑轮组8，所述滑轮组通过设置有滑轮转动机构15的传送杆相连接，轮转动机构放大图如图3所示。优选的，滑轮转动机构15由电机9和斜齿轮10组成，且电机9和斜齿轮10通过传动杆连接，通过斜齿轮使两个滑轮旋转进而控制型材旋转，电机为型材的转动提供动力源。

本发明中，支架2上还设置有提供滑轴移动的动力装置6，该动力装置6优选为气缸，气缸为滑轴在滑道上移动提供动力源；此外支架2上还设置有连接杆3，所述连接杆3设置有测距仪14，测距仪14优选为激光测距仪，激光测距仪通过测得型材表面到本身的距离，间接的测出型材的外径的大小。

工作过程：将管材16固定于支撑装置7上，截面图如图2所示，开启激光测距仪，同时通过气缸缓慢的将滑轴向右侧推动，管材也随着向右侧运动，若发现激光测距仪测得的距离与设定的距离误差在操作允许的范围，则气缸停止工作，管材静止，此时启动双向油缸开关，矫正压轮对管材实现矫正，当矫正到误差允许的范围内，油缸停止工作，气缸继续工作，直到整个面全部被矫正。当管材走到末端的时候，关闭气缸，电机工作，通过一组斜齿轮带动一组主动滑轮转动，同时带动管材旋转90°后，气缸回收做反向的运动，来矫正管材另一个曲面，当运动到图1的状态时，一个工作流程完毕。

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。