一种笔记本电脑用铝合金板材生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种笔记本电脑用铝合金板材生产工艺，包括步骤：铸锭化学成分控制；铸锭均热，将铸锭加热至470～500℃，保温10～50小时；铸锭加热；热轧毛料；剪切；冷轧；矫直；锯切；包装；所述铸锭化学成分控制包括：将铝合金中的Mg含量控制在2.2%～2.4%，Cr含量控制在0.15%～0.20%，控制铝合金中的废料使用量小于35%，并且在铸锭熔铸过程中加入晶粒细化剂。与现有的生产工艺相比较，本方案降低了铸锭的内部组织宏观偏析，有效控制杂质含量，减少熔铸过程难溶中间相的产生数量及尺寸，对细化晶粒、控制粗大化合物有很好的效果。本方案实现了大规格铸锭成分均匀控制，解决了铝合金板材内部组织不均匀的问题。
【专利说明】一种笔记本电脑用铝合金板材生产工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及铝合金板材生产工艺【技术领域】，尤其涉及一种笔记本电脑用铝合金板材生产工艺。【背景技术】
[0002]铝合金是以铝为基的合金总称，铝合金具有质坚量轻、散热性好、抗压性强的特点。铝合金笔记本电脑外壳，能充分满足其高度集成化、轻薄化、微型化、抗摔撞以及电磁屏蔽和散热的要求。目前，高端笔记本电脑用铝合金板材主要是5052合金。5052合金是铝镁合金，该合金中各兀素的含量为:Si (娃)的含量不大于0.25%、Cu (铜)的含量不大于0.10%、Mg (镁)的含量在2.2%~2.8%之间、Zn (锌)的含量不大于0.10%、Mn (锰)的含量不大于
0.10%、Cr (铬)的含量在0.15%~0.35%之间、Fe (铁)的含量不大于0.40%、Al (铝)的含量为余量。
[0003]现有笔记本电脑用铝合金板材的生产工艺主要是依靠冷变形提高板材力学性能强度，然后通过热处理、精整工艺，使强度与平直度达到标准要求，但加工易变形且内部组织不均匀，影响用户使用。如图1所示，现有的生产工艺具体步骤如下:
[0004]铸锭加热:将铸锭加热至400~500°C ；
[0005]热轧毛料:热轧毛料厚度为成品厚度的1.3~1.5倍；热轧毛料长度等于I~5倍的成品长度与精整余量的和再除以1.3~1.5，精整余量指矫直端头或拉伸钳口量；热轧毛料宽度等于成品宽度与切边余量的和；道次变形量(每一个道次的变形大小或变形率)控制在5~25mm ；
[0006]剪切；
[0007]预先全退火:金属温度加热至300~500°C，保温3~10小时，然后出炉空冷至室温，使金属具有良好的塑性变形能力，易于后序冷轧加工；
[0008]冷轧:片式冷轧至成品厚度，冷变形量为20~25% ；
[0009]矫直(拉伸):采用辊式矫直或移动钳口夹持拉伸，使板材平直度达到标准或用户使用要求；
[0010]稳定化处理:将金属加热至100~200°C，保温I~30小时，然后出炉空冷至室温;
[0011]锯切、包装:将最终成品加工成用户所需尺寸，然后包装发给用户使用。
[0012]在现有技术中，该铝合金中Mg的用量范围是2.2~2.8%，Cr的用量范围是0.15~
0.35%，废料的使用量范围为40%~60%。由于铝合金铸锭在熔铸过程中，会产生吸气、氧化以及金属及非金属夹杂等现象，并且受到在线除气、杂质控制、铸造温度、凝固速度以及添加元素等的影响，铸锭易出现内部宏观偏析、气体及杂质含量高、内部晶粒组织差异大等缺陷，同时伴随一些缺陷组织，而后续加工又无法有效消除这些缺陷，所以会将缺陷遗传给最终产品。可见，现有技术生产的板材存在内部组织不均匀的缺陷。
[0013]另外，预先退火的步骤需要时间较长，增加了加工成本且延长了交货周期。热轧毛料预留的厚度较大，冷轧加工道次较多，且随着冷变形量的增加，板型控制难度就会成倍增加，冷轧轧制板型差，就会给后序的矫直(拉伸)步骤带来很多的困难，导致产品不平度时常超标(该产品要求平直度不大于0.4mm/m)。5052铝合金中Mg含量为2.2~2.8%，含有一定Mg含量的铝合金，冷变形后产品的性能具有不稳定性，在室温下经过一段时间的停放，力学性能会逐渐下降，即所谓的时效软化。含Mg量较高的铝合金随着冷变形量的增加，其时效软化效果就越明显，所以，为了稳定板材的力学性能，保证其长时间停放后不会软化，必须通过稳定化处理来稳定产品性能。然而，稳定化处理过程势必会降低产品的屈服强度，因此，易导致客户在机加工过程中容易出现粘刀的现象，且易发生加工变形。
[0014]此外，羽毛状晶、浮游晶、揪树组织等是铝合金半连续铸锭的组织缺陷，大变形量的轧制工艺可以将其碾碎，对其形貌有一定的改变，但是不能完全消除，阳极氧化处理后呈现条状花纹，影响产品的外观质量。笔记本电脑用5052铝合金厚板，其加工后需进行阳极氧化处理，阳极氧化后经常在板材厚度方向呈现明(暗)条纹。熔铸铸造温度、凝固速度等会影响羽毛状晶、浮游晶或揪树组织等的产生。现有的熔铸温度为680~760°C，凝固速度为45~65mm/min，羽毛状晶、浮游晶和揪树组织等缺陷组织较明显。
[0015]因此，如何解决笔记本电脑用铝合金板材内部组织不均匀的问题，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0016]有鉴于此，本发明提供一种笔记本电脑用铝合金板材生产工艺，用于解决铝合金板材内部组织不均匀的问题。
[0017]为了解决上述问题，本发明提供了一种笔记本电脑用铝合金板材生产工艺，包括以下步骤:
[0018]铸锭化学成 分控制；
[0019]铸锭均热；
[0020]铸锭加热；
[0021]热轧毛料；
[0022]剪切；
[0023]冷轧；
[0024]矫直；
[0025]锯切；
[0026]包装；
[0027]所述铸锭化学成分控制包括:将铝合金中的Mg含量控制在2.2%~2.4%，Cr含量控制在0.15%~0.20%,控制铝合金中的废料使用量小于35%，并且在铸锭熔铸过程中加入晶粒细化剂；所述铸锭均热为:将铸锭加热至470°C~500°C，并保温10~50小时。
[0028]优选地,在所述热轧毛料步骤中控制热轧的道次变形量为5mm~45mm。
[0029]优选地，在所述热轧毛料步骤中控制热轧毛料的厚度为成品板材厚度的1.1~
1.2 倍。
[0030]优选地，所述矫直为采用移动钳口夹持板材进行拉伸矫直。
[0031 ] 优选地，在所述矫直步骤中对板材的拉伸量控制在1.0%~3.5%。[0032]优选地，所述晶粒细化剂为Al-Ti。
[0033]优选地，所述铸锭化学成分控制中的熔铸温度控制在720°C~740V，铸锭的凝固速度控制在53~59mm/min。
[0034]本发明提供了一种笔记本电脑用铝合金板材生产工艺，包括步骤:铸锭化学成分控制；铸锭均热；铸锭加热；热轧毛料；剪切；冷轧；矫直；锯切；包装；所述铸锭化学成分控制包括:将铝合金中的Mg含量控制在2.2%~2.4%，Cr含量控制在0.15%~0.20%,控制铝合金中的废料使用量小于35%，并且在铸锭熔铸过程中加入晶粒细化剂；所述铸锭均热为:将铸锭加热至470°C~500°C，并保温10~50小时。
[0035]与现有的生产工艺相比较，本方案在铸锭化学成分控制中将Mg、Cr的含量降低，从而降低铸锭的内部组织宏观偏析；降低了配料时废料的使用量，有效控制Fe、S1、Mn等杂质含量，减少熔铸过程Al-Fe、Al-Fe-Mn等难溶中间相的产生数量及尺寸，降低铸锭的内部组织宏观偏析；并且在熔铸过程中使用晶粒细化剂，不仅可以有效控制羽毛状晶、浮游晶、揪树组织等缺陷，同时对细化晶粒、控制粗大化合物有很好的效果。由于本方案在铸锭加热步骤前加入了铸锭化学成分控制步骤，通过铸锭化学成分均匀性与精确性控制技术，实现了大规格铸锭成分均匀控制，并且铸锭均热有助于消除铸锭内部组织的宏观偏析，所以，本方案解决了铝合金板材内部组织不均匀的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为现有技术笔记本电脑用铝合金板材生产工艺流程示意图；
[0038]图2为本发明具体实施`例方案提供的笔记本电脑用铝合金板材生产工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0039]本发明的核心是提供一种笔记本电脑用铝合金板材生产工艺，用于解决铝合金板材内部组织不均匀的问题。
[0040]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0041]请参照图2，图2为本发明具体实施例方案提供的笔记本电脑用铝合金板材生产工艺流程示意图。本发明提供了一种笔记本电脑用铝合金板材生产工艺，本方案的具体步骤如下:
[0042]铸锭化学成分控制；
[0043]铸锭均热；
[0044]铸锭加热，将铸锭加热至400°C~500°C ；[0045]热轧毛料；
[0046]剪切；
[0047]冷轧，片式冷轧至成品厚度；
[0048]矫直； [0049]锯切和包装，将最终成品加工成用户所需尺寸，然后包装发给用户使用。
[0050]其中，上述铸锭化学成分控制步骤具体包括:将铝合金中的Mg含量控制在2.2%~
2.4%，Cr含量控制在0.15%~0.20%，更优选的，可以将Mg和Cr的含量按标准含量的下限控制，即Mg含量为2.2%，Cr含量为0.15%，降低Mg和Cr的含量可以降低铸锭的内部组织宏观偏析；控制铝合金中的废料使用量小于35%，降低配料时废料的使用量，可以有效控制Fe、S1、Mn等杂质含量，减少熔铸过程Al_Fe、Al-Fe-Mn等难溶中间相的产生数量及尺寸，降低铸锭的内部组织宏观偏析；并且在铸锭熔铸过程中加入Al-Ti或Al-T1-B等晶粒细化剂，不仅可以有效控制羽毛状晶、浮游晶、揪树组织等缺陷，同时对细化晶粒、控制粗大化合物有很好的效果。铸锭均热是指对铸锭进行均匀化处理，将铸锭加热至470°C~500°C，并保温10~50小时。铸锭均热可以消除铸锭内部组织及成分的宏观偏析，改善铸锭的内部组织和后续加工性能。
[0051]由于本方案在铸锭加热步骤前加入了铸锭化学成分控制步骤，通过铸锭化学成分均匀性与精确性控制技术，实现了大规格铸锭成分均匀控制，并且铸锭均热有助于消除铸锭内部组织的宏观偏析，所以，本方案解决了铝合金板材内部组织不均匀的问题。
[0052]优选地，铸锭化学成分控制步骤中的铸锭熔铸温度控制在720 V~740°C，铸锭的凝固速度控制在53~59mm/min，可以有效控制羽毛状晶、浮游晶、揪树组织等缺陷。
[0053]优选地，热轧毛料步骤具体包括:热轧毛料厚度为成品厚度的1.1~1.2倍；热轧毛料长度等于I~5倍的成品长度与精整余量的和再除以1.1~1.2，精整余量指矫直端头或拉伸钳口量；热轧毛料宽度等于成品宽度与切边余量的和，控制热轧的道次变形量为5mm ~45mm。
[0054]一般情况下，铸锭在轧制变形前，其内部组织为铸造组织，塑性较差，所以在开始轧制的前几道次，加工量(率)及轧制速度不宜过大，以保证轧件由铸态组织安全过渡到变形组织。轧制的中间时段，在各条件允许的情况下(指各个轧制参数不超设备符合，同时润滑剂的润滑及冷却良好)尽量增大道次变形量(率)，使轧制变形深入轧件内部，减少芯部与表层的不均匀变形，使内部的组织更均匀，同时能够提高轧制效率，降低生产成本。例如，铸锭厚度为480mm，热轧目标厚度为12mm。原有道次变形量为5mm~25mm，轧制总道次为24~26道次，改进后道次变形量为5mm~45mm，轧制总道次为16~18道次。热轧时增加道次变形量，有利于充分破碎铸锭内部组织，使其内部组织更加均匀、一致，特别在热轧的后期，热轧的道次变形率必须达到40~60%(最少需3~5道次)，对板材内部组织均匀性有显著的改善，对控制板材内部与表层组织形貌及尺寸均匀一致至关重要。同时，减少了轧制道次，增加了道次变形热，有利于提高热轧终轧温度与产品塑性，便于取消预先退火。
[0055]需要说明的是，降低热轧毛料厚度的同时，增加了热轧毛料的总长度。例如，铸锭规格:480_ X 1260_ X 2000_、成品规格:10_ X 1260_ X 2000_，原有热轧毛料厚度为13.5mm、长度为71m，本方案热轧毛料厚度为11.5mm、长度为83m，冷轧前分别切长度1.48m和1.74m各48片，冷轧后成品均为48片，不影响最终的成品产出量。[0056]由于本方案中热轧毛料的厚度减小，所以，冷轧变形量也得以降低，本方案中的冷变形量降低至10~15%，同时，便于冷轧板型控制。另外降低Mg含量及冷轧变形量，可以降低产品的时效软化效应，同时取消稳定化处理，便于提高产品的屈服强度，有利于用户后续加工不粘刀。
[0057]需要说明的是，本方案中对冷轧工艺的优化主要是根据热轧毛料厚度、宽度及板材横断面形貌选择合理的原始辊型，其核心是根据板材横断面形貌作为主要依据来选择合理的冷轧原始辊型。所有轧制必须首先选择合理的原始辊型，并在轧制过程中进行合理的控制和调整，才能获得厚度均一、表面平直的良好板材。轧辊原始凸度的确定要遵循变形的相似原理，需考虑工作辊辊身温差所造成的热膨胀、轧辊受力所产生的挠度、工作辊的弹性压扁以及来料板凸度等因素的影响。通常情况下，用轧辊的原始凸度和热凸度来抵消轧辊受力后的挠曲，抵消后的轧辊凸度要与来料板凸度相对应。例如，来料板凸度较小，则冷轧原始辊型应选用平辊；来料板凸度较大，则冷轧原始辊型应选用凹凸度(负)辊型；来料板凸度为负凸度，则冷轧原始辊型应选用正凸度(正)辊型。另外，配合轧制对中及合理的道次变形量，使轧后板材四周边角呈矩形，就能保证冷轧后的板型良好。轧制对中是指板材在轧制时必须对准轧制水平中心线，这样轧制的板材平直、变形均匀。
[0058]需要说明的是:冷轧其一是控制产品性能，保证最终产品的性能满足客户的使用要求，满足客户后序加工不粘刀；其次冷轧材用小变形量控制轧制板型，对最终产品的高精度尺寸(主要是不平度)要求提供条件，同时冷轧小变形量可以有效改善热轧后期大的道次加工率带来的内部应力不均(此时起一定的作用，不能完全消除)，为后序拉伸充分消除板材内部残余应力做铺垫。
[0059]优选地，本方案中的矫直为采用移动钳口夹持板材进行拉伸矫直，即采用纯拉伸矫直，这样有利于消除板材内部的残余应力，防止后续加工变形，同时根据不同的产品厚度采用不同的拉伸量，拉伸量一般控制在1.0~3.5%，能够在更精确、彻底地消除板材内部应力的同时不产生新的残余应力。对不同的合金、厚度规格的产品，采用拉伸消除板材内部残余应力的拉伸量是不相同的，总的原则是板材越厚，需要拉伸的永久变形量越大。另外，由于冷轧轧制板型好，拉伸后板型能很好地满足用户平直度不大于0.4mm/m的要求。
[0060]通过上述具体实施例可知，本方案通过铸锭化学成分均匀性、精确性控制技术，实现了大规格铸锭成分均匀控制；通过铸锭均热、铸锭加热与轧制工艺优化，实现了控制板材内部组织均匀及轧制板型良好；采用变形量与终轧温度相结合的热轧工艺，对板材内部组织及板型进行控制；通过热轧毛坯板型对冷轧辊进行原始辊型设计，并结合冷轧道次分配，实现控制好冷轧板型；优化精整工艺，不同厚度板材采用不同的拉伸率，确保板材内部残余应力消除的最大化，确保板材加工不变形；优化板材两端头锯切量，锯掉板材两端夹持钳口及残余应力消除死区。通过上述生产工艺可以开发得到厚度不小于8.0_、中等强度、内部组织均匀、平直度好、加工不易变形的笔记本电脑用铝合金板材。
[0061]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种笔记本电脑用铝合金板材生产工艺，其特征在于，包括以下步骤: 铸锭化学成分控制； 铸锭均热； 铸锭加热； 热轧毛料； 剪切； 冷轧； 矫直； 锯切； 包装； 所述铸锭化学成分控制包括:将铝合金中的Mg含量控制在2.2%~2.4%，Cr含量控制在0.15%~0.20%，控制铝合金中的废料使用量小于35%，并且在铸锭熔铸过程中加入晶粒细化剂；所述铸锭均热为:将铸锭加热至470°C~500°C，并保温10~50小时。
2.根据权利要求1所述的笔记本电脑用铝合金板材生产工艺，其特征在于，在所述热轧毛料步骤中控制热轧的道次变形量为5_~45_。
3.根据权利要求2所述的笔记本电脑用铝合金板材生产工艺，其特征在于，在所述热轧毛料步骤中控制热轧毛料的厚度为成品板材厚度的1.1~1.2倍。`
4.根据权利要求1所述的笔记本电脑用铝合金板材生产工艺，其特征在于，所述矫直为采用移动钳口夹持板材进行拉伸矫直。
5.根据权利要求4所述的笔记本电脑用铝合金板材生产工艺，其特征在于，在所述矫直步骤中对板材的拉伸量控制在1.0%~3.5%。
6.根据权利要求1至5任一项所述的笔记本电脑用铝合金板材生产工艺，其特征在于，所述晶粒细化剂为Al-Ti。
7.根据权利要求6所述的笔记本电脑用铝合金板材生产工艺，其特征在于，所述铸锭化学成分控制中的熔铸温度控制在720°C~740°C，铸锭的凝固速度控制在53~59mm/min。
【文档编号】B22D27/20GK103556013SQ201310563938
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】李伟, 王军, 陈定强 申请人:西南铝业（集团）有限责任公司