一种高强船用铝合金气缸型材的生产方法
【专利摘要】本发明涉及一种高强铝合金气缸型材的制造方法，其制造方法包括：铸造铝合金铸锭；挤压高强铝合金气缸型材、在线淬火；高强铝合金气缸型材张力拉伸、时效处理；高强铝合金气缸型材取样、检查；高强铝合金气缸型材打硬度、包装，本发明的优点在于：在线淬火生产高强铝合金气缸型材，产品各项性能指标达到欧洲标准，提高劳动生产率，节约成本，满足用户订货需求，实现高强船用铝合金气缸型材国产化生产，取代进口。
【专利说明】一种高强船用铝合金气缸型材的生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铝合金型材的生产方法，更具体的讲是一种高强船用铝合金气缸型材 的生产方法。
【背景技术】
[0002] 随着世界性机械制造业技术的快速发展，新技术、新材料、新工艺、新产品层出不 穷，对某型高强船用铝合金气缸型材的需求量越来越大，高强船用铝合金气缸型材要求材 料必须具备强度高、塑性好、比强度高、质量轻、高导热性、耐蚀性好、特别是长时间在海水 环境中工作，无应力腐蚀破裂倾向、抗晶间腐蚀能力强、焊接性能良好、焊接区耐蚀性能不 变、切削性好、易于加工等优点，并具有良好的工艺性能，适合于各种形式的切削加工成 型。鉴于6063T6铝合金主要强化元素少，合金简单，所以强化效果不好，力学性能不高，但 6063在高温下，主要强化元素随温度提高，固溶度显著增加，合金具有明显的淬火时效强化 效应，且淬火范围较宽，适于在线淬火，当合金中形成强化相元素取上限量，添加少量的Cu 时，使6063合金的强度接近硬铝，强度增加较大，但对于淬火的敏感性增加，当淬火时间延 长时，抗腐蚀性能下降，因此，对于6063T6高强耐蚀性铝合金急需一种制造方法。本技术方 案可以有效解决大量生产、交货问题，并且取代进口，实现国产化。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了提供批量生产某型高强船用铝合金气缸型材，可以有效解决 大量生产、交货问题，并且取代进口，实现国产化，。
[0004] 某型高强船用铝合金气缸型材生产技术方案，所述的制造方法是按以下步骤实 现：一、铸造的铝合金为六系铝合金圆铸锭，所用的铝合金铸锭中元素的质量百分比Si为 0· 50% ?0· 55%，Fe 为 0· 10% ?0· 20%，Cu 为 0· 05% ?0· 09%，Μη 为 0· 05% ?0· 09%，Mg 为 0· 50%?0· 55%，Zn为彡0· 10%，Ti为彡0· 10%，Cr为彡0· 10%，单个杂质彡0· 05%，合计 杂质彡0· 15%，其余为A1 ;铸锭规格为Φ320ι?πιΧ 4000mm或Φ380ι?πιΧ 4000mm，熔炼六号铝 合金圆铸锭时要求计算配料、液体扒渣、除气，铸造时要求过滤。
[0005] 二、将规格为Φ320_Χ4000_或规格为Φ380_Χ4000_六号铝合金圆 铸锭车皮、切头、切尾、取低倍、化学成分，低倍和化学成分合格切毛料，毛料规格为 〇308mmX1200mm或规格为〇368mmX1450mm ;毛料均质，加热温度：550-560±5°C，保温9 小时以上，冷却方式：风冷+水冷降温。
[0006] 三、将制备的六号铝合金圆铸锭加热到520°C -550°c，迅速装入挤压筒，挤压温 度500-520±5°〇，挤压速度3±0.5111/1^11，淬火温度500-520±51：，淬火速度3501：/分? 380°C / 分。
[0007] 四、将某型高强船用铝合金气缸型材张力拉伸，拉伸率1. 5?1. 7%，然后时效：时 效温度150_175°C，金属保温8-15小时，出时效炉。
[0008] 六、将时效出炉的理化试验料，按照合同规定的验收标准及图纸规定的取样位置， 取理化试样，满足欧洲标准，欧洲标准为：抗拉强度> 245MPa，屈服强度> 200MPa，延伸率 彡8%，我国标准为：抗拉强度彡215MPa，屈服强度彡170MPa，延伸率彡8%，全部理化试验检 测合格后，将高强船用铝合金气缸型材表面检查、尺寸检查、检查合格的高强船用铝合金气 缸型材包装。
[0009] 步骤一中化学成分在国家标准范围内，参照6063、6060国家标准化学成分及进口 气缸化学成分起草针对高强错合金气缸型材产品我公司化学成分，并将合金命名为6063-2 合金，这样确定合金元素的含量，可以使6063合金的强化效果加强，并提高力学性能，成分 范围比较窄，避免由于化学成分过大波动引起内部组织不均匀及力学性能散差过大；Fe在 此合金中按照主要元素添加，使Fe与Mg、Si形成强化相，Μη在此合金中为主要添加元素， 主要是为中和多余的Fe，从而减少Fe的不良影响，并细化晶粒，加入Cu元素，控制在标准 的上线，少量的Cu与主要强化成分Si、Mg结合，使力学性能显著提高，可使力学性能接近硬 铝的性能，加入Ti、Cr与Μη共同细化晶粒，可使组织均匀，按照上述原则配制的化学成分， 使船用气缸型材合格率稳定在90%以上，并将各项性能指标纳入国家标准，补充6063合金 力学性能高强标准；步骤二均火制度中冷却方式为大风冷却至200°C加水冷降温，实现快 速冷却，保证强化元素最大程度固溶，减少工序等待时间在24小时以上，提高生产效率，并 且高强船用铝合金气缸型材加工成型后表面经各种氧化或涂层处理后光泽美观、无暗纹、 暗线，既保证使用性能又提高审美感；步骤三的挤压速度可以保证出口温度，在线喷水冷却 保证淬火效果，保证力学性能合格，在线淬火能够减少变形，步骤四使拉伸率在1. 5?1. 7% 之间，减少拉伸率变化大引起的尺寸不均，保证持续供货过程中尺寸散差小，保证气缸型材 与其他部件装配时的配合，在线淬火与离线淬火比较可以减少打头、吊挂、离线淬火升温、 保温等时间，每批减少工序时间在10小时以上；通过以上措施，可以实现6063高强气缸型 材在线淬火并满足欧洲标准要求，欧洲标准，抗拉强度> 245MPa，屈服强度> 200MPa，延伸 率彡8%，我国标准：抗拉强度彡215MPa，屈服强度彡170MPa，延伸率彡8%， 本发明提供了批量生产高强船用铝合金气缸型材在线淬火的技术方案，使生产效率提 高13. 74%，可以批量生产，取代进口，实现国产化。
【具体实施方式】
[0010] 铸造的铝合金为六系铝合金圆铸锭，所用的铝合金铸锭中元素的质量百分比Si 为 0· 53%，Fe 为 0· 17%%，Cu 为 0· 085%，Μη 为 0· 085%，Mg 为 0· 53%%，Zn 为 0· 071%，Ti 为 0. 085%，Cr为0. 08810%，单个杂质< 0. 05%，合计杂质< 0. 15%，其余为A1 ;铸锭为规格为 Φ 320_X 4000_，熔炼六号铝合金圆铸锭时要求计算配料、液体扒渣、除气，铸造时要求过 滤，配料计算以步骤一的中线为基础，以确保铸锭成分控制在标准范围内；在融化后一次扒 渣、熔炼炉精炼后一次扒渣、保温炉精炼后一次扒渣；熔炼炉精炼后一次除气、保温炉精炼 后一次除气，保温炉精炼后再进行一次除气机除气。二、将规格为〇320mmX4000mm六号 铝合金圆铸锭车皮、切头、切尾、取低倍、化学成分，低倍和化学成分合格切毛料，毛料规格 为〇308mmX1200mm ;毛料均质，加热温度：550±5°C，保温9小时以上，冷却方式：风冷+ 水冷降温。三、将制备的六号铝合金圆铸锭加热到530±5°C，迅速装入挤压筒，挤压速度 3±0. 5m/min，淬火温度510±5°C，淬火速度360°C /分。四、将某型高强船用铝合金气缸型 材张力拉伸，拉伸率1. 7%，然后时效：时效温度170°C，金属保温8小时，出时效炉。 toon] 六、将时效出炉的理化试验料，按照合同规定的验收标准及图纸规定的取样位置， 取理化试样，欧洲标准为：抗拉强度彡245MPa，屈服强度彡200MPa，延伸率8彡％，全部理化 试验检测合格后，将高强船用铝合金气缸型材表面检查、尺寸检查、检查合格的高强船用铝 合金气缸型材包装。
[0012] 实施例2 铸造的铝合金为六系铝合金圆铸锭，规格为规格为〇380mmX4000mm，熔炼六号铝 合金圆铸锭时要求计算配料、液体扒渣、除气，铸造时要求过滤，在融化后一次扒渣、熔炼 炉精炼后一次机渔、保温炉精炼后一次机渔；溶炼炉精炼后一次除气、保温炉精炼后一次 除气，保温炉精炼后再进行一次除气机除气。。二、将规格为〇380mmX4000mm六号铝合 金圆铸锭车皮、切头、切尾、取低倍、化学成分，低倍和化学成分合格切毛料，毛料规格为 〇368mmX1450mm ;毛料均质，加热温度：560°C，保温10小时以上，冷却方式：风冷+水冷 降温。三、将制备的六号铝合金圆铸锭加热到535°C，迅速装入挤压筒，挤压速度3±0. 5m/ min，淬火温度515°C，淬火速度370°C /分。四、将某型高强船用铝合金气缸型材张力拉 伸，拉伸率1. 6%，然后时效：时效温度175°C，金属保温8小时，出时效炉。六、将时效出炉 的理化试验料，按照合同规定的验收标准及图纸规定的取样位置，取理化试样，抗拉强度 245-285MPa，屈服强度200-245MPa，延伸率8-15%，全部理化试验检测合格后，将高强船用 铝合金气缸型材表面检查、尺寸检查、检查合格的高强船用铝合金气缸型材包装。
[0013] 实施例3: 与具体实施例1和2不同的是，步骤一中采用的六号铝合金圆铸锭，精炼程度达到一级 氧化膜要求，没有金属化合物偏析，Mg、Si合金配比不是按照Mg:Si = 1. 73: 1常规比例， 而是Si过剩，将Fe、Cu作为主要元素添加，为提高合金的强度，将Μη作为主要元素添加，为 了消除多余Fe的不良影响，Si为0. 54%，Fe为0. 172%，Cu为0. 088%，Μη为0. 085%，Mg为 0. 53%，Zn 为 0. 045%，Ti 为 0. 043%，Cr 为 0. 04%，单个杂质< 0. 05%，合计杂质< 0. 15%，其 余为A1 ;其他步骤及参数与实施例1相同。
[0014] 实施例4 本实施例与实施例1不同的是，毛料均质，加热温度：555°c，保温10小时以上，冷却 方式：风冷至20(TC后加水冷降温至室温，低倍检查氧化膜，检查化合物偏析，满足一级氧 化膜要求，其他步骤及参数与实施例1相同。
[0015] 实施例5 本实施例与实施例1不同的是，加热温度540°c，迅速装入挤压筒，挤压速度3. 5M/min， 保证淬火温度515°C以上，挤压淬火冷却采用喷水冷却，淬火速度380°C，其他步骤及参数 与实施例1相同。
[0016] 实施例6 本实施例与实施例1不同的是，将某型高强船用铝合金气缸型材张力拉伸，拉伸率 1. 7%，然后时效，时效温度175°C，金属保温10小时，出时效炉，其他步骤及参数与实施例1 相同。
[0017] 实施例7 本实施例与实施例1不同的是，低倍检查氧化膜和化合物偏析，抗拉强度： 245-287MPa，屈服强度：200-245MPa，延伸率：8-15%，其他步骤及参数与【具体实施方式】一至
【权利要求】
1. 一种高强船用铝合金气缸型材的生产方法，其特征在于：所述的生产方法按以下步 骤实现： 一、 铸造铝合金铸锭，所用的铝合金铸锭中元素的质量百分比Si为0. 50%?0. 55%，Fe 为 0· 10% ?0· 20%，Cu 为 0· 05% ?0· 09%，Μη 为 0· 05% ?0· 09%，Mg 为 0· 50% ?0· 55%，Zn 为彡0. 10%，Ti为彡0. 10%，Cr为彡0. 10%，单个杂质彡0. 05%，合计杂质彡0. 15%，其余 为A1 ; 二、 挤压高强船用铝合金气缸型材并在线淬火； 三、 高强船用铝合金气缸型材张力拉伸、时效处理； 四、 高强船用铝合金气缸型材取样、检查； 五、 高强船用铝合金气缸型材打硬度、包装。
2. 根据权利要求1所述的一种高强船用铝合金气缸型材的生产方法，其特征在于： 步骤一中铸造的铝合金铸锭为六系铝合金圆铸锭，规格为〇320mmX4000mm或规格为 Φ380πιπιΧ4000πιπι，铝合金圆铸锭车皮、切头、切尾、取低倍、化学成分、切毛料，毛料规格为： 规格为〇308mmX1200mm或〇368mmX1450mm，均质处理，加热温度：550-560±5°C，保温9 小时以上，风冷+水冷降温。
3. 根据权利要求1所述的一种高强船用铝合金气缸型材的生产方法，其特征在于：步 骤二中挤压铝合金高强船用气缸型材，挤压在36丽或55丽挤压机上进行，挤压筒直径为 Φ 320mm 或 Φ 380mm，铸锭规格为 Φ308ι?πιΧ 1200mm 或 Φ368ι?πιΧ 1450mm。
4. 根据权利要求1或3所述的一种高强船用铝合金气缸型材的生产方法，其特征 在于：步骤二挤压的技术参数为：铸锭加热到500-550°C后迅速装入挤压筒内，挤压温度 500°〇-520±51：，挤压速度3±0.5111/1^11，淬火温度500-520±51：，淬火速度350?3801：/ 分。
5. 根据权利要求1所述的一种高强船用铝合金气缸型材的生产方法，其特征在于：步 骤三中铝合金高强船用气缸型材张力拉伸然后时效处理，拉伸率1. 5?1. 7%。
6. 根据权利要求1所述的一种高强船用铝合金气缸型材的生产方法，其特征在于：所 述时效温度150_175°C，金属保温8-15小时，出时效炉。
7. 根据权利要求1所述的一种高强船用铝合金气缸型材的生产方法，，其特征在于：步 骤四中高强船用铝合金气缸型材，按照合同要求的验收标准及图纸规定的取样位置取样、 检查，各项性能指标符合欧洲标准。
8. 根据权利要求1所述的一种高强船用铝合金气缸型材的生产方法，，其特征在于：步 骤五中某型高强船用铝合金气缸型材，按照合同要求的验收标准及图纸规定验收、表面检 查、尺寸检查、包装交货。
【文档编号】C22C21/02GK104099497SQ201410394117
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年8月12日 优先权日:2014年8月12日
【发明者】王明亮, 张建忠, 许辉, 苏本显, 耿志学, 宋微 申请人:山东裕航特种合金装备有限公司