CN107587083A - 一种高强度铝合金型材加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铝合金型材加工技术领域,提供了一种高强度铝合金型材加工工艺,所述工艺包括:(1)配料;(2)铺底;(3)熔炼;(4)精炼;(5)增强;(6)热处理;(7)成型。本发明对铝合金型材现有加工工艺过程和参数进行了改进和创新,对铝合金型材配方进行了调整,大大提高了铝合金型材的强度和品质。
Description
技术领域
本发明属于铝合金型材加工技术领域,具体地,涉及一种高强度铝合金型材加工工艺。
背景技术
近年来,随着我国现代化和工业化进程的快速推进,铝型材作为建筑领域和机械工业领域里重要的应用材料,其全行业的产量和消费量迅猛增长,我国也一跃成为世界最大的铝型材生产基地和消费市场。随着国家产业政策、产业结构调整以及消费者对产品品质要求的提高,铝加工行业粗放型、附加值低的现状逐步改变,开始进入了以提高铝型材内在质量的新阶段。
现有技术中的铝合金型材在熔炼过程中经常会出现杂质含量大,整个工艺过程复杂,致使生产出的铝合金型材品质较低等缺点。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种高强度铝合金型材加工工艺。
根据本发明提供的一种高强度铝合金型材加工工艺,所述高强度铝合金型材加工工艺包括如下步骤:
(1)配料:称量铝锭15-20份、回收的铝制品50-70份、纳米碳化硅4-12份、玻璃纤维5-7份,备用;
(2)铺底:向熔炼炉中撒入湿度为5%以下的凹凸棒黏土,用***喷吹凹凸棒黏土,使其布满熔炼炉内部;
(3)熔炼:将(1)中原料加入熔炼炉,升温至原料开始软化时,向原料表面撒上一层凹凸棒黏土粉末,当原料完全熔化后,搅动熔体,使熔体各处温度均匀;
(4)精炼:向(3)中的熔体中加入精炼剂,并吹入氮气进行搅拌,每隔30-50min搅拌一次,每次15-20min,搅拌完成后冷却至40-50℃;
(5)增强:向(4)中40-50℃的熔体中加入增强剂并搅拌均匀,除去表面浮渣后,转至静置炉,熔体进入静置炉后升温至500-670℃,保持11-20min,然后利用氮气将熔体中的氢及细小杂质吹到表面,形成铝合金圆铸体,所述增强剂的加入量是所述精炼后熔体量的2-5%,所述增强剂包括如下重量份数的原料:烯烃聚合物60-90份、聚乙烯蜡2.5-15.5份、接枝单体0.5-2.2份、链引发剂0.3-1.0份、接枝增效剂1.0-3.0份;
(6)热处理:铝合金圆铸体锯切后送入热处理炉中加热到460-480℃,并保温2-3h;
(7)成型:将热处理后的铝合金圆铸棒加热至470-490℃,然后利用挤压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成形,挤压模具温度250-258℃,挤压速度5-6m/min。
优选地,所述步骤(4)中的精炼剂包括如下重量份数的原料:氯化钙6-8份、氟化钠3-5份、硝酸镁3-5份、石墨粉5-8份、氟硅酸钾8-10份、硫酸锌3-5份、氯化铝5-8份、海泡石粉8-10份。
优选地,所述精炼剂制备的具体方法如下:
(1)称取氯化钙6-8份、氟化钠3-5份、硝酸镁3-5份、石墨粉5-8份、氟硅酸钾8-10份、硫酸锌3-5份、氯化铝5-8份、海泡石粉8-10份,混合后,用去离子水洗涤2-3次,再用10-12%氢氧化钠溶液浸泡2-3h,然后用去离子水洗涤至中性,在510-520℃下煅烧2-3h,最后粉碎成纳米粉末;
(2)向(1)中的纳米粉末中加入重量为其2-3%的月桂醇硫酸钠、1-3%的柠檬酸三丁酯,以5300-5400r/min的转速搅拌10-15min,得到分散液;
(3)将(2)中的分散液脱水烘干即可。
优选地,所述步骤(2)中熔炼炉内部的凹凸棒黏土粉末层厚度为0.2-0.5cm。
优选地,所述步骤(1)中纳米碳化硅经过酸化改性处理。
优选地,所述步骤(1)中玻璃纤维在配料前使用增韧溶液浸泡30-50min。
优选地,所述凹凸棒黏土粉末增韧溶液包括如下重量份数的原料:聚丙烯酸40-55份、聚氨酯1-3份、脂肪酸酰胺1-2份、甘油1-3份、水29-35份。
优选地,所述步骤(7)中成型后6h之内对铝合金型材进行时效处理,时效温度为161-175℃,保温时间为4-6h。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、本发明提供的一种高强度铝合金型材加工工艺,本发明对铝合金型材现有加工工艺过程和参数进行了改进和创新,对铝合金型材配方进行了调整,大大提高了铝合金型材的强度和品质。配料中的纳米碳化硅纯度高,粒径小,在混合料中分布均匀,比表面积大,高表面活性,使其具有高硬度,高耐磨性等特点。将其用于铝合金型材的生产,能够保证铝合金原有性能的同时提高其强度与硬度。配料中的玻璃纤维在配料前使用增韧溶液浸泡30-50min,浸泡后的玻璃纤维具有较好的韧性,与配料中的其他原料协同作用,大大提高了铝合金型材的韧度和硬度。
2、本发明提供的一种高强度铝合金型材加工工艺,熔炼前向熔炼炉中撒入湿度为5%以下的凹凸棒黏土,用***喷吹凹凸棒黏土,使其布满熔炼炉内部。保持凹凸棒黏土粉末的湿度在5%以下可使其较容易黏粘在炉内,在熔炼的过程中原料中的细小杂质被凹凸棒黏土吸附,提高了铝合金型材的纯度,进而增强铝合金型材的强度。
3、本发明提供的一种高强度铝合金型材加工工艺,将原料加入熔炼炉,升温至原料开始软化时,向原料表面撒上一层凹凸棒黏土粉末。凹凸棒黏土具有特殊的纳米多孔晶体结构和加大的内部比表面积,可加大熔融后的铝合金熔体中各金属原子间的间距,形成网状结构,进而改变铝合金型材的内部物理结构,提高韧性和强度。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供的一种高强度铝合金型材加工工艺,所述高强度铝合金型材加工工艺包括如下步骤:
(1)配料:称量铝锭20份、回收的铝制品50份、纳米碳化硅12份、玻璃纤维5份,备用;
(2)铺底:向熔炼炉中撒入湿度为5%以下的凹凸棒黏土,用***喷吹凹凸棒黏土,使其布满熔炼炉内部;
(3)熔炼:将(1)中原料加入熔炼炉,升温至原料开始软化时,向原料表面撒上一层凹凸棒黏土粉末,当原料完全熔化后,搅动熔体,使熔体各处温度均匀;
(4)精炼:向(3)中的熔体中加入精炼剂,并吹入氮气进行搅拌,每隔50min搅拌一次,每次15min,搅拌完成后冷却至50℃;
(5)增强:向(4)中50℃的熔体中加入增强剂并搅拌均匀,除去表面浮渣后,转至静置炉,熔体进入静置炉后升温至500℃,保持20min,然后利用氮气将熔体中的氢及细小杂质吹到表面,形成铝合金圆铸体,所述增强剂的加入量是所述精炼后熔体量的2%,所述增强剂包括如下重量份数的原料:烯烃聚合物90份、聚乙烯蜡2.5份、接枝单体2.2份、链引发剂0.3份、接枝增效剂3.0份;
(6)热处理:铝合金圆铸体锯切后送入热处理炉中加热到480℃,并保温2h;
(7)成型:将热处理后的铝合金圆铸棒加热至490℃,然后利用挤压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成形,挤压模具温度250℃,挤压速度6m/min。
作为优选方案,所述步骤(4)中的精炼剂包括如下重量份数的原料:氯化钙8份、氟化钠3份、硝酸镁5份、石墨粉5份、氟硅酸钾10份、硫酸锌3份、氯化铝8份、海泡石粉8份。
作为优选方案,所述精炼剂制备的具体方法如下:
(1)称取氯化钙8份、氟化钠3份、硝酸镁5份、石墨粉5份、氟硅酸钾10份、硫酸锌3份、氯化铝8份、海泡石粉8份,混合后,用去离子水洗涤3次,再用10%氢氧化钠溶液浸泡3h,然后用去离子水洗涤至中性,在510℃下煅烧3h,最后粉碎成纳米粉末;
(2)向(1)中的纳米粉末中加入重量为其3%的月桂醇硫酸钠、1%的柠檬酸三丁酯,以5400r/min的转速搅拌10min,得到分散液;
(3)将(2)中的分散液脱水烘干即可。
作为优选方案,所述步骤(2)中熔炼炉内部的凹凸棒黏土粉末层厚度为0.5cm。
作为优选方案,所述步骤(1)中纳米碳化硅经过酸化改性处理。
作为优选方案,所述步骤(1)中玻璃纤维在配料前使用增韧溶液浸泡50min。
作为优选方案,所述凹凸棒黏土粉末增韧溶液包括如下重量份数的原料:聚丙烯酸55份、聚氨酯1份、脂肪酸酰胺2份、甘油1份、水35份。
作为优选方案,所述步骤(7)中成型后6h之内对铝合金型材进行时效处理,时效温度为175℃,保温时间为4h。
实施例2
本实施例提供的一种高强度铝合金型材加工工艺,所述高强度铝合金型材加工工艺包括如下步骤:
(1)配料:称量铝锭15份、回收的铝制品70份、纳米碳化硅4份、玻璃纤维7份,备用;
(2)铺底:向熔炼炉中撒入湿度为5%以下的凹凸棒黏土,用***喷吹凹凸棒黏土,使其布满熔炼炉内部;
(3)熔炼:将(1)中原料加入熔炼炉,升温至原料开始软化时,向原料表面撒上一层凹凸棒黏土粉末,当原料完全熔化后,搅动熔体,使熔体各处温度均匀;
(4)精炼:向(3)中的熔体中加入精炼剂,并吹入氮气进行搅拌,每隔30min搅拌一次,每次20min,搅拌完成后冷却至40℃;
(5)增强:向(4)中40℃的熔体中加入增强剂并搅拌均匀,除去表面浮渣后,转至静置炉,熔体进入静置炉后升温至670℃,保持11min,然后利用氮气将熔体中的氢及细小杂质吹到表面,形成铝合金圆铸体,所述增强剂的加入量是所述精炼后熔体量的5%,所述增强剂包括如下重量份数的原料:烯烃聚合物60份、聚乙烯蜡15.5份、接枝单体0.5份、链引发剂1.0份、接枝增效剂1.0份;
(6)热处理:铝合金圆铸体锯切后送入热处理炉中加热到460℃,并保温3h;
(7)成型:将热处理后的铝合金圆铸棒加热至470℃,然后利用挤压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成形,挤压模具温度258℃,挤压速度5m/min。
作为优选方案,所述步骤(4)中的精炼剂包括如下重量份数的原料:氯化钙6份、氟化钠5份、硝酸镁3份、石墨粉8份、氟硅酸钾8份、硫酸锌5份、氯化铝5份、海泡石粉10份。
作为优选方案,所述精炼剂制备的具体方法如下:
(1)称取氯化钙6份、氟化钠5份、硝酸镁3份、石墨粉8份、氟硅酸钾8份、硫酸锌5份、氯化铝5份、海泡石粉10份,混合后,用去离子水洗涤2次,再用12%氢氧化钠溶液浸泡2h,然后用去离子水洗涤至中性,在520℃下煅烧2h,最后粉碎成纳米粉末;
(2)向(1)中的纳米粉末中加入重量为其2%的月桂醇硫酸钠、3%的柠檬酸三丁酯,以5300r/min的转速搅拌15min,得到分散液;
(3)将(2)中的分散液脱水烘干即可。
作为优选方案,所述步骤(2)中熔炼炉内部的凹凸棒黏土粉末层厚度为0.2cm。
作为优选方案,所述步骤(1)中纳米碳化硅经过酸化改性处理。
作为优选方案,所述步骤(1)中玻璃纤维在配料前使用增韧溶液浸泡30min。
作为优选方案,所述凹凸棒黏土粉末增韧溶液包括如下重量份数的原料:聚丙烯酸40份、聚氨酯3份、脂肪酸酰胺1份、甘油3份、水29份。
作为优选方案,所述步骤(7)中成型后6h之内对铝合金型材进行时效处理,时效温度为161℃,保温时间为6h。
实施例3
本实施例提供的一种高强度铝合金型材加工工艺,所述高强度铝合金型材加工工艺包括如下步骤:
(1)配料:称量铝锭16份、回收的铝制品60份、纳米碳化硅7份、玻璃纤维6份,备用;
(2)铺底:向熔炼炉中撒入湿度为5%以下的凹凸棒黏土,用***喷吹凹凸棒黏土,使其布满熔炼炉内部;
(3)熔炼:将(1)中原料加入熔炼炉,升温至原料开始软化时,向原料表面撒上一层凹凸棒黏土粉末,当原料完全熔化后,搅动熔体,使熔体各处温度均匀;
(4)精炼:向(3)中的熔体中加入精炼剂,并吹入氮气进行搅拌,每隔40min搅拌一次,每次17min,搅拌完成后冷却至44℃;
(5)增强:向(4)中44℃的熔体中加入增强剂并搅拌均匀,除去表面浮渣后,转至静置炉,熔体进入静置炉后升温至550℃,保持17min,然后利用氮气将熔体中的氢及细小杂质吹到表面,形成铝合金圆铸体,所述增强剂的加入量是所述精炼后熔体量的4%,所述增强剂包括如下重量份数的原料:烯烃聚合物70份、聚乙烯蜡6.5份、接枝单体1.2份、链引发剂0.7份、接枝增效剂2.0份;
(6)热处理:铝合金圆铸体锯切后送入热处理炉中加热到470℃,并保温3h;
(7)成型:将热处理后的铝合金圆铸棒加热至480℃,然后利用挤压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成形,挤压模具温度256℃,挤压速度6m/min。
作为优选方案,所述步骤(4)中的精炼剂包括如下重量份数的原料:氯化钙7份、氟化钠4份、硝酸镁4份、石墨粉6份、氟硅酸钾9份、硫酸锌4份、氯化铝7份、海泡石粉9份。
作为优选方案,所述精炼剂制备的具体方法如下:
(1)称取氯化钙7份、氟化钠4份、硝酸镁4份、石墨粉6份、氟硅酸钾9份、硫酸锌4份、氯化铝7份、海泡石粉9份,混合后,用去离子水洗涤3次,再用11%氢氧化钠溶液浸泡3h,然后用去离子水洗涤至中性,在514℃下煅烧3h,最后粉碎成纳米粉末;
(2)向(1)中的纳米粉末中加入重量为其3%的月桂醇硫酸钠、2%的柠檬酸三丁酯,以5350r/min的转速搅拌13min,得到分散液;
(3)将(2)中的分散液脱水烘干即可。
作为优选方案,所述步骤(2)中熔炼炉内部的凹凸棒黏土粉末层厚度为0.4cm。
作为优选方案,所述步骤(1)中纳米碳化硅经过酸化改性处理。
作为优选方案,所述步骤(1)中玻璃纤维在配料前使用增韧溶液浸泡40min。
作为优选方案,所述凹凸棒黏土粉末增韧溶液包括如下重量份数的原料:聚丙烯酸45份、聚氨酯2份、脂肪酸酰胺1份、甘油2份、水31份。
作为优选方案,所述步骤(7)中成型后6h之内对铝合金型材进行时效处理,时效温度为166℃,保温时间为5h。
性能检测:
经检测,本发明生产的铝合金型材的力学性能为:抗拉强度为354MPa,屈服强度为277MPa,延伸率为18.6%。与普通的铝合金型材的力学性能相比均有显著提高。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。
Claims (8)
1.一种高强度铝合金型材加工工艺,其特征在于:所述高强度铝合金型材加工工艺包括如下步骤:
(1)配料:称量铝锭15-20份、回收的铝制品50-70份、纳米碳化硅4-12份、玻璃纤维5-7份,备用;
(2)铺底:向熔炼炉中撒入湿度为5%以下的凹凸棒黏土,用***喷吹凹凸棒黏土,使其布满熔炼炉内部;
(3)熔炼:将(1)中原料加入熔炼炉,升温至原料开始软化时,向原料表面撒上一层凹凸棒黏土粉末,当原料完全熔化后,搅动熔体,使熔体各处温度均匀;
(4)精炼:向(3)中的熔体中加入精炼剂,并吹入氮气进行搅拌,每隔30-50min搅拌一次,每次15-20min,搅拌完成后冷却至40-50℃;
(5)增强:向(4)中40-50℃的熔体中加入增强剂并搅拌均匀,除去表面浮渣后,转至静置炉,熔体进入静置炉后升温至500-670℃,保持11-20min,然后利用氮气将熔体中的氢及细小杂质吹到表面,形成铝合金圆铸体,所述增强剂的加入量是所述精炼后熔体量的2-5%,所述增强剂包括如下重量份数的原料:烯烃聚合物60-90份、聚乙烯蜡2.5-15.5份、接枝单体0.5-2.2份、链引发剂0.3-1.0份、接枝增效剂1.0-3.0份;
(6)热处理:铝合金圆铸体锯切后送入热处理炉中加热到460-480℃,并保温2-3h;
(7)成型:将热处理后的铝合金圆铸棒加热至470-490℃,然后利用挤压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成形,挤压模具温度250-258℃,挤压速度5-6m/min。
2.根据权利要求1所述的高强度铝合金型材加工工艺,其特征在于:所述步骤(4)中的精炼剂包括如下重量份数的原料:氯化钙6-8份、氟化钠3-5份、硝酸镁3-5份、石墨粉5-8份、氟硅酸钾8-10份、硫酸锌3-5份、氯化铝5-8份、海泡石粉8-10份。
3.根据权利要求2所述的高强度铝合金型材加工工艺,其特征在于:所述精炼剂制备的具体方法如下:
(1)称取氯化钙6-8份、氟化钠3-5份、硝酸镁3-5份、石墨粉5-8份、氟硅酸钾8-10份、硫酸锌3-5份、氯化铝5-8份、海泡石粉8-10份,混合后,用去离子水洗涤2-3次,再用10-12%氢氧化钠溶液浸泡2-3h,然后用去离子水洗涤至中性,在510-520℃下煅烧2-3h,最后粉碎成纳米粉末;
(2)向(1)中的纳米粉末中加入重量为其2-3%的月桂醇硫酸钠、1-3%的柠檬酸三丁酯,以5300-5400r/min的转速搅拌10-15min,得到分散液;
(3)将(2)中的分散液脱水烘干即可。
4.根据权利要求1所述的高强度铝合金型材加工工艺,其特征在于:所述步骤(2)中熔炼炉内部的凹凸棒黏土粉末层厚度为0.2-0.5cm。
5.根据权利要求1所述的高强度铝合金型材加工工艺,其特征在于:所述步骤(1)中纳米碳化硅经过酸化改性处理。
6.根据权利要求1所述的高强度铝合金型材加工工艺,其特征在于:所述步骤(1)中玻璃纤维在配料前使用增韧溶液浸泡30-50min。
7.根据权利要求6所述的高强度铝合金型材加工工艺,其特征在于:所述凹凸棒黏土粉末增韧溶液包括如下重量份数的原料:聚丙烯酸40-55份、聚氨酯1-3份、脂肪酸酰胺1-2份、甘油1-3份、水29-35份。
8.根据权利要求1所述的高强度铝合金型材加工工艺,其特征在于:所述步骤(7)中成型后6h之内对铝合金型材进行时效处理,时效温度为161-175℃,保温时间为4-6h。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180116 |
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