CN107282668B - 一种大宽幅lf6铝合金带筋板挤压生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铝合金工艺技术领域，涉及一种大宽幅LF6铝合金带筋板挤压生产工艺，挤压机中的挤压筒采用分段梯度加热方式，挤压筒头部的加热温度为440～460℃，中部的加热温度为440～460℃，尾部的加热温度为370～390℃，通过该挤压生产工艺制备的LF6铝合金带筋板，虽然不及现有6系铝合金带筋板挤压成型性好，但是现有6系铝合金带筋板焊接后强度损失大并且耐蚀性远不及LF6合金，现有挤压生产工艺不仅可以实现LF6铝合金带筋板批量生产并且铝合金带筋板的大断面宽度有效的减少了后续焊接的道次，大大提高船舶整体的强度及严密性。

Description

一种大宽幅LF6铝合金带筋板挤压生产工艺
技术领域
本发明属于铝合金工艺技术领域，涉及一种大宽幅LF6铝合金带筋板挤压生产工艺。
背景技术
船舶的工作环境要求其结构材料具有高的比强度、韧性、耐蚀性、抗疲劳、抗冲击及良好的焊接性等综合性能，尤其是行驶在海洋环境中的船舶，因海水含有大量的Cl-，是一种典型的电解溶液，具有很强的腐蚀性，在这种强腐蚀环境及应力作用下，更要求船用材料具有优异的抗电化学腐蚀及抗应力腐蚀性能。在传统材料中，虽然钢铁及高分子基复合材料在船舶制造中有大量的应用，但是铝合金材料具有钢铁及高分子材料不具备的一系列综合性能，高比强度和耐蚀性、优良的加工成形性和焊接性、易回收及抗老化等特点使得铝合金在船舶制造上的应用越来越多，并且潜力巨大、前景广阔。
船舶用结构装备部件，实际生产中多以6系铝合金来代替，因为大宽幅LF6铝合金目前国内没有稳定的挤压生产工艺，现有的6系铝合金均是一些挤压吨位小、挤压比小、宽度窄、厚度大的板材，采用正常挤压参数及工艺来进行大宽幅LF6铝合金带筋板生产将无法实现挤压成型过程。此外，6系铝合金时效后抗腐蚀性远不及LF6，并且LF6具有较高的比强度及耐蚀性，材料焊接后性能损失较小，因此，大宽幅LF6铝合金带筋板挤压生产工艺的研究具有重大的现实意义。
发明内容
有鉴于此，本发明为了解决现有的6系铝合金挤压工艺无法应用于大宽幅LF6铝合金带筋板，大宽幅LF6铝合金带筋板成型性难的问题，提供一种大宽幅LF6铝合金带筋板挤压生产工艺。
为达到上述目的，本发明提供一种大宽幅LF6铝合金带筋板挤压生产工艺，包括如下步骤：
A、将LF6铝合金铸锭进行预处理，预处理后的铸锭在450～480℃均质化退火12h后，置于挤压机的挤压筒中；
B、将挤压筒中产品模具加热至450～500℃，LF6铝合金铸锭温度控制为380℃～410℃，挤压机出口温度控制在300～340℃，将装有产品模具的工作台与挤压筒配合夹紧；
C、挤压机内的挤压筒以2.5～3.5m/min的挤压速度向产品模具运行，对LF6铝合金铸锭进行挤压，LF6铝合金铸锭从产品模具的模孔中挤出，得到LF6铝合金带筋板板条，其中LF6铝合金铸锭采用分段梯度加热方式，挤压筒头部的加热温度为440～460℃，中部的加热温度为440～460℃，尾部的加热温度为370～390℃；
D、将步骤C制得的LF6铝合金带筋板板条进行淬火处理，淬火方式为风冷和雾化冷却同步的方式，淬火后的LF6铝合金带筋板板条温度为120～130℃；
E、将淬火后的LF6铝合金带筋板板条进行时效热处理，时效温度为180～220℃，时效时间为3～8h；
F、将时效热处理后的LF6铝合金带筋板板条焊接为大宽幅LF6铝合金带筋板。
进一步，步骤A中LF6铝合金铸锭合金成分为：Si≤0.4％，Fe≤0.4％，Cu≤0.10％，Mn0.60％～0.8％，Mg6.5％～6.8％，Zn≤0.20％，Ti≤0.02％，单个杂质含量≤0.05％，其余杂质合计≤0.15％，余量为Al，各组分的重量百分比总和为100％。
进一步，步骤B中产品模具的挤压环选用LF6铝合金带筋板专用环来减小产品模具的承压。
进一步，步骤B中产品模具单位面积受力为66Kg/cm2，LF6铝合金铸锭宽厚比为50。
进一步，LF6铝合金铸锭宽度为250mm，厚度为5mm。
进一步，步骤C挤压筒的挤压比为75.6～80。
进一步，步骤C挤压筒的挤压比为75.6。
进一步，步骤E时效热处理的温度为200℃，时效时间为6h。
本发明的有益效果在于：
l、通过本发明大宽幅LF6铝合金带筋板挤压生产工艺生产的LF6铝合金带筋板，合金强度为：σb＞345MPa、σ0.2＞210MPa、δ＞20％，而现有6系铝合金强度为：σb＞290MPa、σ0.2＞250MPa、δ≥6％。依据ASTM G66对铝合金带筋板进行剥落腐蚀试验后，剥落腐蚀等级为N级，无剥落腐蚀现象。依据ASTM G67对LF6铝合金带筋板进行晶间腐蚀检测，检测结果为单位面积产品的质量损失为5～10mg/cm2即属于耐腐蚀材料(单位面积内质量损失≤15mg/cm2)。
2、通过本发明大宽幅LF6铝合金带筋板挤压生产工艺生产的LF6铝合金带筋板时效后的抗腐蚀性能优于6系铝合金，并且LF6铝合金带筋板具有较高的比强度，材料焊接后性能损失较小，本发明中大宽度带筋板的生产利用先进的设备及专用模具垫配套使用，在挤压方面利用LF6铝合金带筋板板条淬火前温度控制在330℃以下以及根据LF6铝合金带筋板板条表面情况控制挤压杆运行速度进行微量调整产品的成型性，最终解决了大宽幅LF6铝合金带筋板成型性难的行业难题。
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：
一种大宽幅LF6铝合金带筋板挤压生产工艺，包括如下步骤：
A、配料：LF6铝合金铸锭各元素质量百分数配比如下：
元素 Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti 杂质 Al
含量 0.40 0.40 0.10 0.80 6.80 0.20 0.02 0.15 余量
将LF6铝合金铸锭进行预处理，预处理后的铸锭在450℃均质化退火12h后，置于挤压机的挤压筒中；
B、将挤压筒中产品模具加热至500℃，LF6铝合金铸锭温度控制为410℃，挤压机出口温度控制在330℃，将装有产品模具的工作台与挤压筒配合夹紧，产品模具的挤压环选用LF6铝合金带筋板专用环来减小产品模具的承压，其中产品模具单位面积受力为66Kg/cm2，LF6铝合金铸锭宽度为250mm，厚度为5mm；
C、挤压机内的挤压筒以2.5m/min的挤压速度向产品模具运行，对LF6铝合金铸锭进行挤压，LF6铝合金铸锭从产品模具的模孔中挤出，得到LF6铝合金带筋板板条，其中LF6铝合金铸锭采用分段梯度加热方式，挤压筒头部的加热温度为440℃，中部的加热温度为440℃，尾部的加热温度为370℃，其中挤压筒的挤压比为75.6；
D、将步骤C制得的LF6铝合金带筋板板条进行淬火处理，淬火方式为风冷和雾化冷却同步的方式，淬火后的LF6铝合金带筋板板条温度为130℃；
E、将淬火后的LF6铝合金带筋板板条进行时效热处理，时效温度为210℃，时效时间为5h：
F、将时效热处理后的LF6铝合金带筋板板条焊接为大宽幅LF6铝合金带筋板。
实施例2：
一种大宽幅LF6铝合金带筋板挤压生产工艺，包括如下步骤：
A、配料：LF6铝合金铸锭各元素质量百分数配比如下：
元素 Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti 杂质 Al
含量 0.40 0.40 0.10 0.60 6.50 0.20 0.02 0.15 余量
将LF6铝合金铸锭进行预处理，预处理后的铸锭在450℃均质化退火12h后，置于挤压机的挤压筒中；
B、将挤压筒中产品模具加热至500℃，LF6铝合金铸锭温度控制为410℃，挤压机出口温度控制在330℃，将装有产品模具的工作台与挤压筒配合夹紧，产品模具的挤压环选用LF6铝合金带筋板专用环来减小产品模具的承压，其中产品模具单位面积受力为66Kg/cm2，LF6铝合金铸锭宽度为250mm，厚度为5mm；
C、挤压机内的挤压筒以3.5m/min的挤压速度向产品模具运行，对LF6铝合金铸锭进行挤压，LF6铝合金铸锭从产品模具的模孔中挤出，得到LF6铝合金带筋板板条，其中LF6铝合金铸锭采用分段梯度加热方式，挤压筒头部的加热温度为460℃，中部的加热温度为460℃，尾部的加热温度为390℃，其中挤压筒的挤压比为75.6；
D、将步骤C制得的LF6铝合金带筋板板条进行淬火处理，淬火方式为风冷和雾化冷却同步的方式，淬火后的LF6铝合金带筋板板条温度为130℃；
E、将淬火后的LF6铝合金带筋板板条进行时效热处理，时效温度为200℃，时效时间为6h；
F、将时效热处理后的LF6铝合金带筋板板条焊接为大宽幅LF6铝合金带筋板。
实施例3：
实施例3与实施例2的区别在于步骤C中挤压筒头部的加热温度为450℃，中部的加热温度为450℃，尾部的加热温度为380℃。
实施例4：
实施例4与实施例3的区别在于步骤C中挤压筒的挤压比为80。
对比例：
正常挤压参数制备的6系铝合金。
对实施例1～4得到的大宽幅LF6铝合金带筋板进行指标测评，大宽幅LF6铝合金带筋板的晶间腐蚀测评结果如表一，剥落腐蚀测评结果如表二：
表一
通过对表一结果的分析发现，大宽幅LF6铝合金带筋板在180℃退火2小时的晶间腐蚀都超标，190℃退火2小时的晶间腐蚀虽然没有超标，但是接近15mg/cm2。200℃退火2小时晶间腐蚀小于5mg/cm2。210℃、220℃退火2小时晶间腐蚀更是小于4mg/cm2。因此，为了保险起见，稳定化温度最好高于200℃。
表二
其中剥落腐蚀等级为N表示铝合金腐蚀不严重，表面上有微蚀或脱色现象；剥落腐蚀等级为P表示出现点蚀，表面出现细小点蚀或者爆皮，出现爆皮现象说明腐蚀已经轻微深入试样表面；剥落腐蚀等级为E表示出现剥落腐蚀，表面呈显著的起层现象。
对实施例1～4得到的大宽幅LF6铝合金带筋板进行力学性能测试，测试结果见表三：
表三：
抗拉强度(MPa) 屈服强度(MPa) 延伸率(％)
实施例1 345 220 20.2
实施例2 350 216 20.4
实施例3 352 215 20.8
实施例4 357 211 20.5
实施例5 361 216 20.3
对比例 290 250 6.2
由表三可知，通过本发明大宽幅LF6铝合金带筋板挤压生产工艺生产的LF6铝合金带筋板抗拉强度高于现有6系铝合金的抗拉强度，LF6铝合金带筋板屈服强度低于现有6系铝合金的屈服强度，LF6铝合金带筋板延伸率高于现有6系铝合金的延伸率。
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。

Claims (5)

1.一种大宽幅LF6铝合金带筋板挤压生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
A、将LF6铝合金铸锭进行预处理，预处理后的铸锭在450～480℃均质化退火12h后，置于挤压机的挤压筒中；
B、将挤压筒中产品模具加热至450～500℃，LF6铝合金铸锭温度控制为380℃～410℃，挤压机出口温度控制在300～340℃，将装有产品模具的工作台与挤压筒配合夹紧，其中产品模具的挤压环选用LF6铝合金带筋板专用环来减小产品模具的承压，产品模具单位面积受力为66Kg/cm2，LF6铝合金铸锭宽厚比为50；
C、挤压机内的挤压筒以2.5～3.5m/min的挤压速度向产品模具运行，对LF6铝合金铸锭进行挤压，LF6铝合金铸锭从产品模具的模孔中挤出，得到LF6铝合金带筋板板条，其中LF6铝合金铸锭采用分段梯度加热方式，挤压筒头部的加热温度为440～460℃，中部的加热温度为440～460℃，尾部的加热温度为370～390℃，挤压筒的挤压比为75.6～80；
D、将步骤C制得的LF6铝合金带筋板板条进行淬火处理，淬火方式为风冷和雾化冷却同步的方式，淬火后的LF6铝合金带筋板板条温度为120～130℃；
E、将淬火后的LF6铝合金带筋板板条进行时效热处理，时效温度为180～220℃，时效时间为3～8h；
F、将时效热处理后的LF6铝合金带筋板板条焊接为大宽幅LF6铝合金带筋板。
2.如权利要求1所述的大宽幅LF6铝合金带筋板挤压生产工艺，其特征在于，步骤A中LF6铝合金铸锭合金成分为：Si≤0.4％，Fe≤0.4％，Cu≤0.10％，Mn0.60％～0.8％，Mg6.5％～6.8％，Zn≤0.20％，Ti≤0.02％，单个杂质含量≤0.05％，其余杂质合计≤0.15％，余量为Al，各组分的重量百分比总和为100％。
3.如权利要求2所述的大宽幅LF6铝合金带筋板挤压生产工艺，其特征在于，LF6铝合金铸锭宽度为250mm，厚度为5mm。
4.如权利要求3所述的大宽幅LF6铝合金带筋板挤压生产工艺，其特征在于，步骤C挤压筒的挤压比为75.6。
5.如权利要求4所述的大宽幅LF6铝合金带筋板挤压生产工艺，其特征在于，步骤E时效热处理的温度为200℃，时效时间为6h。
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