NO338363B1 - Fremgangsmåte for fremstilling av høyfast, ekstrudert aluminiumslegeringsmateriale med utmerket korrosjonsmotstand. - Google Patents

Fremgangsmåte for fremstilling av høyfast, ekstrudert aluminiumslegeringsmateriale med utmerket korrosjonsmotstand. Download PDF

Info

Publication number
NO338363B1
NO338363B1 NO20055093A NO20055093A NO338363B1 NO 338363 B1 NO338363 B1 NO 338363B1 NO 20055093 A NO20055093 A NO 20055093A NO 20055093 A NO20055093 A NO 20055093A NO 338363 B1 NO338363 B1 NO 338363B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
aluminum alloy
extruded
product
corrosion resistance
strength
Prior art date
Application number
NO20055093A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20055093L (no
Inventor
Hideo Sano
Yasuaki Yoshino
Original Assignee
The Soc Of Japanese Aerospace Companies
Sumitomo Light Metal Ind
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by The Soc Of Japanese Aerospace Companies, Sumitomo Light Metal Ind filed Critical The Soc Of Japanese Aerospace Companies
Publication of NO20055093L publication Critical patent/NO20055093L/no
Publication of NO338363B1 publication Critical patent/NO338363B1/no

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C25/00Profiling tools for metal extruding
    • B21C25/02Dies
    • B21C25/025Selection of materials therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/002Extruding materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special extruding methods of sequences
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02Making uncoated products
    • B21C23/04Making uncoated products by direct extrusion
    • B21C23/08Making wire, bars, tubes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C25/00Profiling tools for metal extruding
    • B21C25/02Dies
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/12Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
    • C22C21/14Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/12Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
    • C22C21/16Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with magnesium

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et høyfast, ekstrudert aluminiumslegeringsprodukt som oppviser utmerket korrosjonsmotstand. Mer spesifikt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for tilvirkning av et høyfast, ekstrudert aluminiumslegeringsprodukt som oppviser utmerket korrosjonsmotstand og som er egnet for bruk som et konstruksjonsmateriale for transportutstyr slik som biler, skinnekjøretøy og luftfartøy.
Et konstruksjonsmateriale for transportutstyr slik som biler, skinnekjøretøy og luftfartøy må fremvise egenskaper slik som (1) styrke, (2) korrosjonsmotstand, og (3) brudd-mekanikkegenskaper (slik som utmattingsbruksspredningsmotstand og bruddseighet). En nyere materialutviklingstrend involverer totalevaluering som ikke bare inkluderer styrke, men også produksjon, sammenstilling og operasjon av materialet.
Som høyfasthetsaluminiumslegeringer har en Al-Cu-Mg-aluminiumslegering (2000-serien) og en Al-Zn-Mg-Cu-aluminiumslegering (7000-serien) vært kjent. Disse aluminiumslegeringene oppviser utmerket styrke. Imidlertid oppviser disse aluminiums-legeringene ikke nødvendigvis tilstrekkelig korrosjonsmotstand, og har en tendens til å produsere sprekker grunnet for dårlig ekstruderbarhet. Derfor, siden disse aluminiumslegeringene må bli ekstrudert ved en lav ekstruderingshastighet, er tilvirkningskostnadene store. Videre er det vanskelig å ekstrudere disse aluminiums-legeringene til et hult produkt ved bruk av en "porthole"-dyse eller en "spider"-dyse. Derfor er anvendelsesspekteret for disse aluminiumslegeringene begrenset, siden det er nødvendig å utforme en ønsket konstruksjon ved å kombinere massive profiler.
A 6000-serien (Al-Mg-Si)-aluminiumslegering, representert av en legering 6061 og en legering 6063, tillater enkel tilvirkning grunnet utmerket bearbeidbarhet, og oppviser utmerket korrosjonsmotstand. Imidlertid oppviser legeringer i 6000-serien utilstrekkelig styrke sammenlignet med 7000-serien (Al-Zn-Mg) eller 2000-serien (Al-Cu) høyfasthetsaluminiumslegering. En legering 6013 legerings 6056, legering 6082, og lignende har blitt utviklet som aluminiumslegeringene i 6000-serien med forbedret styrke. Imidlertid oppviser disse legeringene ikke nødvendigvis en styrke og korrosjonsmotstand som er tilstrekkelig til å møte kravet om reduksjon av materialtykkelsen sammen med en vektreduksjon for kjøretøy.
For å løse de ovennevnte problemer vedrørende aluminiumslegeringene i 6000-serien for å oppnå et høyfasthets, ekstrudert aluminiumslegeringsprodukt som oppviser utmerket korrosjonsmotstand, foreslår JP-A-10-306338 en Al-Cu-Mg-Si-legering for et hult, ekstrudert produkt som inneholder 0,5 til 1,5 % Si, 0,9 til 1,6 % Mg, 1,2 til 2,5 % Cu, mens betingelsene "3%<Si%+Mg%+Cu%<4%", "Mg%<l,7xSi%", "Mg%+Si%<2,7%", "2%<Si%+Cu%<3,5%", og Cu%/2<Mg%<(Cu%/2)+0,6%" tilfredsstilles, og videre inneholder 0,02 til 0,4 5 Cr og 0,05 % eller mindre Mn som en urenhet, hvor balansen er aluminium og uunngåelige urenheter, i hvilke, når en strekk-test blir utført for en sveiseskjøt inne i et hult tverrsnitt utformet ved ekstrudering i en retning vinkelrett på ekstruderingsretningen, det ekstruderte aluminiumslegerings-produktet brekker i en posisjon som er forskjellig fra sveiseskjøten.
Som et ekstrudert aluminiumslegeringsprodukt hvor styrken er forbedret ved å tilsette Mn til det ovennevnte ekstruderte aluminiumslegeringsprodukt, og i hvilket korrosjons-motstanden blir bibeholdt ved å regulere tykkelsen til rekrystalliseringslaget for det ekstruderte produktet som foreslår JP-A-2001-11559 et ekstrudert aluminiumslegerings-produkt som inneholder 0,5 til 1,5 % Si, 0,9 til 0,6 % Mn, 0,8 til 2,5 % Cu, samtidig som betingelsene "3%<Si%+Mg%+Cu%<4%", "Mg%<l,7xSi%", "Mg%+Si%<2,7%", og Cu%/2<Mg%<(Cu%/2)+0,6%", tilfredsstilles, og som inneholder 0,5 til 1,2 % Mn, hvor balansen er aluminium og uunngåelige urenheter, i hvilke, når minimumstykkelsen til det ekstruderte produktet er T (Mn) og ekstrusjons-forholdet er R, tykkelsen G (mikrometer) til rekrystalliseringslaget på overflaten av det ekstruderte produktet tilfredsstiller "G<0,326txR".
I det ovennevnte ekstruderte aluminiumslegeringsproduktet blir mikrostrukturen bortsett fra rekrystalliseringslaget i overflatelaget gjort fibrøst ved å tilsette Mn. Selv om styrken til dette ekstruderte aluminiumslegeringsproduktet blir forbedret ved hjelp av dette, oppstår et problem relatert til ekstruderbarhet, slik som ekstrusjonssprekker, avhengig av betingelsene. Derfor foreslo en av oppfinnerne av den foreliggende oppfinnelse, sammen med en annen oppfinner, en fremgangsmåte for å forbedre ekstruderbarheten ved, ved ekstrudering av et passivt produkt ved bruk av en massiv dyse (solid dye), å ekstrudere et massivt produkt under betingelser hvor bærelengden til den massive dysen og forholdet mellom bærelengden og tykkelsen av det ekstruderte produktet blir spesifisert, og ved ekstrudering av et hult produkt ved bruk av en "porthole"-dyse eller en brodyse, å ekstrudere et hult produkt under betingelser hvor forholdet mellom strømningshastigheten til aluminiumslegeringen i et ikke-sammenføyende snitt og strømningshastigheten til aluminiumslegeringen i et sammen-føyende snitt, i hvilke barren gjenforenes etter å ha entret en portseksjon av dysen i oppdelte strømmer og deretter omkranse en stamme, blir styrt (JP-A-2002-319453).
Disse ekstruderte produktene blir generelt benyttet etter å ha blitt utsatt for en sekundær bearbeiding slik som bøying eller maskinering etter ekstrudering (primær bearbeiding). Imidlertid, siden det ovennevnte ekstruderte aluminiumslegeringsproduktet som inneholder Mn har en rekrystallisert struktur i overflatelaget og en fibrøs struktur inne i produktet, blir overflateegenskapene og dimensjonsnøyaktigheten etter sekundær bearbeiding redusert dersom rekrystalliseringsteksturen blir grov. Som et resultat kan en streng dimensjonstoleranse ikke bli bibeholdt, eller maskinerbarheten kan bli redusert.
I US 5879921 A er det beskrevet en ekstrusjonsdyse for bruk ved produksjon av hule eller semihule aluminiumslegeringsartikler.
Oppfinnerne av den foreliggende oppfinnelse utførte eksperimenter og granskninger for å løse de ovennevnte problemer og oppnå et korrosjonsmotstandsdyktig, høy fasthets, ekstrudert aluminiumsprodukt som videre oppviser stabil ekstruderbarhet basert på den foreslåtte aluminiumlegeringsforbindelsen og ekstruderingsbetingelsene. Som et resultat fant oppfinnerne ut at et ekstrudert aluminiumslegeringsprodukt som oppviser utmerket korrosjonsmotstand og høy styrke, som oppviser forbedret ekstruderbarhet, og som har en fin rekrystalliseringstekstur over hele tverrsnittet av det ekstruderte produktet kan oppnås ved å ekstrudere en aluminiumslegering som inneholder spesifikke mengder med Si, Mg, Cu og Cr, i hvilke innholdet av Mn som en urenhet er begrenset, og under de foreslåtte ekstruderingsbetingelser.
Den foreliggende oppfinnelse har blitt oppnådd basert på dette funnet. Et formål med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et ekstrudert aluminiumslegeringsprodukt som tilfredsstiller styrken og korrosjonsmotstanden som kreves for et konstruksjonsmateriale for transportutstyr slik som biler, skinnegående kjøretøyer, og luftfartøy uten å redusere produktiviteten under ekstrudering og som sikrer utmerket kvalitet ved den sekundære bearbeidingen slik som bøying eller maskinering, og en fremgangsmåte for tilvirkning av samme.
Det ovennevnte formål oppnås ved fremgangsmåten i henhold til de vedføyde patentkrav. Nærmere bestemt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse i et første aspekt en fremgangsmåte for å fremstille et høyfasthets, ekstrudert aluminiumslegeringsprodukt som oppviser utmerket korrosjonsmotstand, hvor fremgangsmåten innbefatter ekstrudering av en barre av en aluminiumslegering som innbefatter (i masseprosent) 0,6 til 1,2 % Si, 0,8 til 1,3 % Mg, og 1,3 til 2,1 % Cu samtidig som de følgende betingelser (1), (2), (3), og (4) tilfredsstilles,
og som videre innbefatter 0,04 til 0,35 % Cr, aluminiumlegeringen innbefatter videre valgfritt minst en av 0,03 til 0,2 % Zr, 0,03 til 0,2 % V, og 0,03 til 2,0 % Zn, og 0,05 % eller mindre av Mn som en urenhet, hvor balansen er aluminium og uunngåelige urenheter,
til et massivt produkt ved bruk av en massiv dyse (solid die), i hvilken en bæringslengde (bearing lenght) (L) er 0,5 mm eller mer og bæringslengden (L) og en tykkelse (T) for det massive produktet som skal ekstruderes har et forhold uttrykt som "L<3T", for å oppnå et massivt ekstrudert produkt hvis tverrsnittsstruktur har en rekrystalliseringstekstur med en kornstørrelse lik 500 um eller mindre, hvor en strømningsstyring (4) er tilveiebragt i fronten av den massive dysen (1), idet en indre periferisk overflate (6) av et styringshull (5) i strømningsstyringen (4) er adskilt fra en ytre periferisk overflate av en åpning (3) som er kontinuerlig med bæringen til den massive dysen i en avstand lik 5 mm eller mer (A>5 mm) og at strømningsstyringen har en tykkelse (b) fra 5 til 25 % av diameteren for barren.
I et andre aspekt av den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en fremgangsmåte for å fremstille et høyfasthets, ekstrudert aluminiumslegeringsprodukt som oppviser utmerket korrosjonsmotstand, hvilken aluminiumslegering videre innbefatter i det minste enten 0,03 til 0,2 % Zr, 0,03 til 0,2 % V, og 0,03 til 2 % Zn.
I et tredje aspekt av den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en fremgangsmåte for tilvirkning av et høyfasthets, ekstrudert aluminiumslegeringsprodukt som oppviser utmerket korrosjonsmotstand, hvilken fremgangsmåte innbefatter: homogenisering av barren av aluminiumslegeringen ved en temperatur lik med eller høyere enn 500 °C og lavere enn et smeltepunkt for aluminiumslegeringen; og oppvarming av den homogeniserte barren til en temperatur lik med eller høyere enn 470 °C og lavere enn smeltepunktet for aluminiumslegeringen, og ekstrudering av barren.
I et fjerde aspekt av den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en fremgangsmåte for tilvirkning av et høyfasthets, ekstrudert aluminiumslegeringsprodukt som oppviser utmerket korrosjonsmotstand, hvilken fremgangsmåte innbefatter: et press-kjølingstrinn (press-quenching step) for å bibeholde en overflatetemperatur for det ekstruderte produktet umiddelbart etter ekstrudering ved 450 °C eller høyere og så kjøle det ekstruderte produktet til 100 °C eller lavere ved en kjølehastighet på 10 °C/sek eller mer, eller et kjølingstrinn for utsetting av det ekstruderte produktet for en løsningsvarmebehandling ved en temperatur fra 480 til 580 °C ved en temperaturøkningshastighet på 5 °C/sek eller mer og så kjøle det ekstruderte produktet til 100 °C eller lavere ved en kjølingshastighet på 10 °C/sek eller mer; og et tempereringstrinn for varming av det ekstruderte produktet ved 170 til 200 °C ifra 2 til 24 timer. Fig. 1 er et tverrsnittsriss som viser en massiv dyse og en strømningsstyring benyttet i den foreliggende oppfinnelse.
Fig. 2 er et riss som viser en tykkelse T av et massivt ekstrudert produkt.
Fig. 3 er et frontriss som viser en hanndyse av en "porthole"-dyse.
Fig. 4 er et bakriss som viser en hunndyse av "porthole"-dysen.
Fig. 5 er et vertikalt snittriss som viser "porthole"-dysen ved sammenkopling av hanndysen vist i fig.
3 og hunndysen vist i fig. 4.
Fig. 6 er et forstørret riss av en formingsseksjon av "porthole"-dysen vist i fig. 5.
Fig. 7 er en graf som viser forholdet mellom en kammerdybde D og en brobredde-W for "porthole"-dysen og metallstrømningshastighetsforholdet i dysen.
Virkninger og årsaker for begrensninger av legeringskomponentene av aluminiums-legeringen er beskrevet nedenfor.
Si danner en fin intermetallisk forbindelse (Mg2Si) sammen med Mg for å øke styrken til aluminiumslegeringen. Si-innholdet er fortrinnsvis fra 0,6 til 1,2 %. Hvis Si-innholdet er mindre enn 0,6 % kan virkningen være utilstrekkelig. Hvis Si-innholdet overskrider 1 % kan korrosjonsmotstanden bli redusert. Si-innholdet er enda heller mellom 0,7 og 1,0 %.
Mg danner Mg2Si sammen med Si, og danner CuMgAl2sammen med Cu for å øke styrken til aluminiumslegeringen. Mg-innholdet er fortrinnsvis fra 0,8 til 1,3 %. Hvis Mg-innholdet er mindre enn 0,8 % kan virkningen være utilstrekkelig. Hvis Mg-innholdet overskrider 1,3 % kan korrosjonsmotstanden bli redusert. Mg-innholdet er enda heller mellom 0,9 og 1,2 %.
Cu forbedrer styrken til aluminiumslegeringen på samme måte som Si og Mg. Cu-innholdet er fortrinnsvis fra 1,3 til 2,1 %. Hvis Cu-innholdet er mindre enn 1,3 % kan virkningen være utilstrekkelig. Hvis Cu-innholdet overskrider 2,1 % kan korrosjons-motstanden bli redusert. Deformasjonsmotstanden blir også øket under ekstrudering slik at fastkiling oppstår ved tilvirkning av et hult ekstrudert produkt. Cu-innholdet er enda heller mellom 1,5 og 2,0 %.
Cr forfiner mikrostrukturen til legeringen for å forbedre formbarheten, og øker korrosjonsmotstanden. Cr-innholdet er fortrinnsvis fra 0,04 til 0,35 %. Hvis Cr-innholdet er mindre enn 0,04 % kan virkningen være utilstrekkelig slik at korrosjonsmotstanden blir redusert. Hvis Cr-innholdet overskrider 0,35 % har en grov intermetallisk forbindelse en tendens til å bli dannet slik at rekrystalliserte korn blir ikke-uniforme, slik at formbarheten kan bli redusert. Cr-innholdet er enda heller mellom 0,1 og 0,2 %.
Mn forfiner kornstørrelsen for å forbedre styrken. Imidlertid danner Mn en Mn-basert intermetallisk forbindelse slik at korrosjonen blir akselerert grunnet gropkorrosjon som oppstår i den Mn-baserte forbindelsen. Derfor er det viktig å begrense Mn-innholdet til fortrinnsvis 0,05 % eller mindre, enda heller 0,02 % eller mindre, og aller helst 0,01 % eller mindre.
Aluminiumslegeringen inkluderer Si, Mg, Cu og Cr som vesentlige komponenter, i hvilken innholdet av Si, Mg og Cu må tilfredsstille betingelsene (1) til (4). Dette sikrer at en fordelaktig dispergeringstilstand for intermetalliske forbindelser oppnås, slik at aluminiumslegeringen oppviser utmerket styrke, korrosjonsmotstand og formbarhet. Hvis totalinnholdet av Si, Mg og Cu er mindre enn 3 % kan en ønsket styrket ikke oppnås. Hvis totalinnholdet av Si, Mg og Cu overskrider 4 %, kan korrosjonsmotstanden bli redusert. Hvis det kvantitative forhold mellom Mg og Si tilfredsstiller "Mg%<l,7xSi%" og "Mg%+Si%2,7%" og det kvantitative forholdet mellom Mg og Cu tilfredsstiller "Cu%/2<(Cu%/2)+0,6%", blir mengden og fordelingstilstanden for intermetalliske forbindelser regulert slik at legeringen blir tilveiebragt med en velbalansert styrke, formbarhet og korrosjons-motstand.
Zr, V og Zn, som kan tilsettes aluminiumslegeringen i henhold til den foreliggende oppfinnelse som valgfrie komponenter, danner intermetalliske forbindelser for å redusere kornstørrelsen, og øke styrken. Hvis innholdet av Zr, V og Zn er mindre enn den nedre grensen kan virkningen bli utilstrekkelig. Hvis innholdet av Zr, V og Zn overskrider den øvre grensen, kan en stor mengde grove intermetalliske forbindelser dannes, slik at formbarheten og korrosjonsmotstanden kan bli redusert. Egenskapene til den foreliggende oppfinnelse blir ikke svekket dersom aluminiumslegeringen i henhold til den foreliggende oppfinnelse inneholder en liten mengde Ti og B, som generelt tilsettes for å forfine råblokkstrukturen.
En foretrukket fremgangsmåte for tilvirkning av et ekstrudert aluminiumslegerings-produkt i henhold til den foreliggende oppfinnelse er beskrevet nedenfor. En smeltet aluminiumslegering som har den ovennevnte forbindelse blir støpt til en barre ved hjelp av for eksempel semikontinuerlig støping. Den resulterende barren blir homogenisert ved en temperatur lik med eller høyere enn 500 °C og lavere enn smelte-punktet for aluminiumslegeringen. Hvis homogeniseringstemperaturen er lavere enn 500 °C blir segregering av råblokken ikke tilstrekkelig eliminert slik at dannelse av Mg2Si og oppløsning av Cu, som øker styrken, blir utilstrekkelig, slik at en tilstrekkelig styrke og forlengelse ikke kan oppnås.
Etter homogenisering blir barren varmet opp til en temperatur lik med eller høyere enn 470 °C og lavere enn smeltepunktet for aluminiumslegeringen, og så varmekstrudert. Kombinasjonen av
ekstruderingstemperaturen og ekstruderingshastigheten blir justert for å oppnå en fin rekrystalliseringstekstur med en kornstørrelse på 500 jun eller mindre. Hvis ekstruderingstemperaturen er mindre enn 470 °C blir de tilsatte elementer ikke tilstrekkelig oppløst, slik at styrken blir redusert.
Ved presskjøling av det ekstruderte produktet blir overflatetemperaturen til det ekstruderte produktet umiddelbart etter ekstrudering bibeholdt ved 450 °C eller høyere, og avkjølt til en temperatur lik med eller lavere enn 100 °C ved en kjølehastighet på 10 °C/sek eller mer. I presskjølingstrinnene, dersom overflatetemperaturen til det ekstruderte produktet er lavere enn 450 °C, kan en bråkjølingsforsinkelse oppstå i hvilken de oppløste komponentene utfelles, slik at den ønskede styrke ikke kan oppnås. Hvis kjølehastigheten er mindre enn 10 °C/sek felles forbindelser ut i en uønsket dispergeringstilstand slik at korrosjonsmotstand, styrke og forlengelse blir utilstrekkelig. Kjølehastigheten er enda heller 50 °C/sek eller mer.
Det ekstruderte produktet kan bli utsatt for en løsningsvarmebehandling ved en temperatur fra 480 til 580 °C ved en temperaturøkningshastighet på 5 °C/sek eller mer i en varmebehandlingsovn slik som en regulert-atmosfæreovn eller en saltbadovn, og avkjølt til en temperatur lik med eller lavere enn 100 °C ved en kjølehastighet på 10 °C/sek eller mer i henhold til en generell bråkjølingsprosedyre. Hvis løsningsvarme- behandlingstemperaturen er mindre enn 480 °C, kan oppløsning av utfellinger bli utilstrekkelig, hvorved en tilstrekkelig styrke og forlengelse ikke kan oppnås. Hvis løsningsvarmebehandlingstemperaturen overskrider 580 °C, blir forlengelsen redusert grunnet lokal teknisk smelting. Hvis kjølingshastigheten under bråkjøling er mindre enn 10 °C/sek, vil forbindelser felles ut i en uønsket dispergeringstilstand på samme måte som i presskjølingstrinnene slik at korrosjonsmotstand, styrke og forlengelse blir utilstrekkelig. Kjølehastigheten er enda heller 50 °C/sek eller mer.
Det ekstruderte produktet utsatt for bråkjøling oppviser utmerket forlengelse etter naturlig aldring (T4-herding). Imidlertid er det foretrukket å utføre strekkutjevning etter bråkjøling ved å utsette det ekstruderte produktet for en herding ved 170 til 200 °C fra 2 til 24 timer. Hvis herdingstemperaturen er mindre enn 170 °C må herdingen bli utført i lang tid for å oppnå en ønsket styrke, som dermed gjør det uønsket fra et industriproduktivitetsstandpunkt. Hvis herdingstemperaturen overskrider 200 °C blir styrken redusert. Hvis varmebehandlingstiden er mindre enn 2 timer kan ikke en tilstrekkelig styrke oppnås. Hvis varmebehandlingstiden overskrider 24 timer blir styrken redusert.
En spesifikk utførelsesform av ekstruderingsfremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse er beskrevet nedenfor. I ekstruderingsfremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse blir et massivt produkt ekstrudert som beskrevet nedenfor. En aluminiumslegering med en spesifikk forbindelse blir støpt til en barre ved hjelp av semikontinuerlig støping, og varmekstrudert til et massivt produkt ved bruk av en massiv dyse. Fig. 1 viser en innretningskonfigurasjon ved ekstrudering av et massivt produkt ved hjelp av en massiv dyse. Ved tilvirkning av et langt ekstrudert produkt, er en strømningsstyring 4 tilveiebragt i fronten av en massiv dyse 1 for å muliggjøre en kontinuerlig ekstrudering av barrer.
En aluminiumslegeringsbarre 9 plassert i en ekstruderingsbeholder 7 blir skjøvet av en ekstruderingsstamme 8 i retningen indikert med pilen, og entrer et styringshull 5 i strømningsstyringen 4.
Aluminiumslegeringsbarren 9 entrer så en åpning 3 i den massive dysen 1, blir formet ved hjelp av en bæreoverflate 2 i den massive dysen 1, og blir ekstrudert til et massivt produkt 10.
Ved ekstrudering av et massivt produkt, blir formen til det ekstruderte produktet bestemt av bæringen/lageret til den massive dysen, og bæringslengden L påvirker egenskapene til det ekstruderte produktet. I den foreliggende oppfinnelse er det vesentlig at bæringslengden L er 0,5 mm eller mer (0,5 mm<L), og at forholdet mellom bæringslengden L og tykkelsen T (se figur 2) til det massive, ekstruderte produktet 10 i tverrsnittet vinkelrett på ekstruderingsretningen er "L<5T", og fortrinnsvis "L<3T". Et massivt ekstrudert produkt med en rekrystalliseringstekstur med en kornstørrelse på 500 um eller mindre i tverrsnittsstrukturen til det massive, ekstruderte produktet kan bli tilvirket ved ekstrudering ved bruk av en massiv dyse med de ovennevnte dimensjoner. Et massivt ekstrudert produkt med en rekrystalliseringstekstur med en kornstørrelse på 500 um eller mindre i tverrsnittsstrukturen oppviser utmerket styrke, korrosjons-motstand, og sekundær bearbeidbarhet. Tykkelsen T refererer til den maksimale tykkelsen til et massivt ekskludert produkt i tverrsnittet vinkelrett på ekstruderings-retningen, som vist i fig. 2.
Hvis bæringslengden er mindre enn 0,5 mm, siden det blir vanskelig å prosessere bæringen, kan bæringen gjennomgå elastisk deformasjon slik at dimensjonene har en tendens til å bli ustabile. Hvis bæringslengden overskrider 5T blir kornstørrelsen til tverrsnittsstrukturen til det massive, ekstruderte produktet øket.
Ved å tilveiebringe strømningsstyringen 4 i fronten av den massive dysen 1 er det vesentlig at en indre periferisk overflate 6 av styringshullet 5 i strømningsstyringen 4 er adskilt fra den ytre periferiske overflaten av åpningen 3 i den massive dysen 1 i en avstand lik 5 mm eller mer (A>5 mm), og at tykkelsen B til strømningsstyringen 4 er fra 5 til 25 % av diameteren til barren 9 (B=Dx5-25%). Ved anvendelse av en slik strømningsstyring i kombinasjon med en massiv dyse med de ovennevnte bærings-dimensjoner sikrer at tverrsnittsstrukturen til det resulterende massive ekstruderte produktet har en rekrystalliseringstekstur med en kornstørrelse på 500 um eller mindre, slik at det massive, ekstruderte produktet oppviser utmerket styrke, korrosjonsmotstand, og at sekundær bearbeidbarhet blir oppnådd.
Hvis avstanden A mellom den indre periferiske overflaten 6 av styringshullet 5 i strømningsstyringen 4 og den ytre periferiske overflaten av åpningen 3 i den massive dysen 1 er mindre enn 5 mm blir graden av bearbeiding av barren øket i styringshullet 5, slik at kornstørrelsen til det resulterende massive, ekstruderte produktet blir øket. Hvis lengden B av strømningsstyringen 4 er mindre enn 5 % av diameteren D til barren 9, oppviser strømningsstyringen 4 en utilstrekkelig styrke, og har en tendens til å bli deformert. Hvis lengden B av strømningsstyring 4 er mer enn 25 % av diameteren D til barren 9, blir graden av bearbeiding av barren øket i styringshullet 5 slik at sprekker oppstår i det resulterende massive, ekstruderte produktet, slik at styrken og forlengelsen blir redusert i stor grad. Ved forming av et firkantet massivt, ekstrudert produkt, kan sprekker i hjørnene bli forhindret ved å avrunde hjørnene med en radius på 0,5 mm eller mer.
I ekstrusjonsfremgangsmåten blir et hult produkt ekstrudert som beskrevet nedenfor. En aluminiumslegering med en spesifikk komposisjon blir støpt til en barre ved hjelp av semikontinuerlig støping, og varmekstrudert til et hult produkt ved bruk av en "porthole"-dyse eller en brodyse. Figurene 3 og 4 viser en konfigurasjon av en "porthole"-dyse. Figur 3 er et frontriss av en hanndyse 12 sett fra en stamme 15. Fig. 4 er et bakriss av en hunndyse 13 tilveiebragt med en dyseseksjon 16 som rommer stammen 15. Fig. 5 er et vertikalt snittriss av en "porthole"-dyse 11 dannet ved sammenkopling ved halmdysen 12 og hunndysen 13. Fig. 6 er et forstørret riss av formingsseksjonen vist i fig. 5. "Porthole"-dysen 11 inkluderer hanndysen 12 tilveiebragt med et antall portseksjoner 14 på stammen 15, og hunndysen 13 tilveiebragt med dyseseksjonen 16, som er koplet sammen som vist i fig. 5. En barre skjøvet av en ekstruderingsstamme (ikke vist) entrer portseksj onene 14 til hanndysen 12 i oppdelte strømmer som så forenes igjen i et sveise-kammer 17 ved omkransing av stammen 15 i sveisekammeret 17. Når stammen forlater sveisekammeret 17 blir barren dannet av en bæringsseksjon 15a i stammen 15 på den indre overflaten av en bæringsseksjon 16a til dyseseksjonen 16 på den ytre overflaten for å oppnå et hult produkt. En brodyse har en grunnleggende konfigurasjon lignende konfigurasjonen av en "porthole"-dyse med unntak av at strukturen til hanndysen er modifisert ved å ta i betraktning metallstrømmen i dysen, ekstruderingstrykket, ekstruderingsbearbeidingsenheten, og lignende.
I dette tilfellet beveger aluminiumslegeringen (metallet), etter å ha entret og forlatt portseksj onene 14, inn i sveisekammeret 17 hvor aluminiumslegeringen også strømmer rundt på baksiden av broseksj onene 18 anordnet mellom de to portseksj onene 14 for å gjenforenes (sammenføyes). Det blir her observert at strømningshastigheten til metallet i den ikke-sammenføyende seksjonen, hvor metallet strømmer fra en portseksjon 14 direkte ut til dyseseksjonen 16 uten å kontakte i sammenføynings-virkningen med metallstrømmen fra en annen portseksjon 14, er større enn strømningshastigheten til metallet i sammenføyningsseksjonen, hvor metallet som gikk ut av en portseksjon 14 strømmer rundt baksiden av broseksjonen 18 og kontakter i sveisevirkningen med metallstrømmen fra en annen portseksjon 14, og dermed fører til forskjell i metallstrømningshastighetene inne i kammeret 17. Det skal bemerkes at selv om figurene 3 og 4 viser "porthole"-dysen med to portseksjoner og to broseksjoner, gjelder ovennevnte observasjon like mye en "porthole"-dyse med tre eller flere portseksjoner og tre eller flere broseksjoner.
Som et resultat av omfattende eksperimenter og undersøkelser utført på forholdet mellom forskjellen i metallstrømningshastigheter inne i dysen og egenskapene til det hule, ekstruderte produktet, har oppfinnerne funnet ut at ekstruderingssprekking og vekst av grovkornstruktur i skjøtene blir forårsaket av ovennevnte forskjell i metall-strømningshastigheter, og at det er vesentlig å utføre ekstrudering mens forholdet mellom metallstrømningshastigheten i den ikke-forbindende seksjonen og metall-strømningshastigheten i den forbindende seksjonen av kammeret 17 begrenses til 1,5 eller mindre (det vil si (strømningshastighet i den ikke-sammenføyende seksjonen)/(strømningshastighet i den sammenføyde seksjonen) < 1,5) for å forhindre disse problemene. Å bibeholde forholdet mellom metallstrømningshastighetene innenfor ovennevnte grenser sikrer at tverrsnittsstrukturen til det resulterende hule, ekstruderte produktet har en rekrystalliseringstekstur med en kornstørrelse på 500 jun eller mindre slik at et hult, ekstrudert produkt oppviser utmerket styrke, korrosjons-motstand, og at sekundær bearbeidbarhet blir oppnådd.
For å utføre ekstrudering samtidig som forholdet mellom metallstrømningshastigheten i den ikke-sammenføyde seksjonen og metallstrømningshastigheten i den sammenføyde seksjonen av kammeret 17 begrenses til 1,5 eller mindre, er en "porthole"-dyse konstruert på en slik måte at forholdet mellom kammerdysen D (figurene 5 og 6) og brobredden W (figur 3) blir passende justert, for eksempel. Fig. 7 viser et eksempel på forholdet mellom D/W-forholdet og forholdet mellom strømningshastigheten i den ikke-sammenføyende seksjonen og strømningshastigheten i den sammenføyende seksjonen.
Tverrsnittstrukturen til det ekstruderte produktet har en rekrystalliseringstekstur med en kornstørrelse på 500 um eller mindre ved å kombinere den ovennevnte legerings-forbindelse og tilvirkningsbetingelsene, slik at et ekstrudert aluminiumslegerings-produkt oppviser utmerket styrke og korrosjonsmotstand, og oppviser utmerket kvalitet ved sekundær bearbeiding slik som bøying eller maskinering.
Den foreliggende oppfinnelse er beskrevet nedenfor basert på sammenligning mellom eksempler og sammenlignende eksempler. Imidlertid illustrerer de etterfølgende eksempler bare en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse. Den foreliggende oppfinnelse er ikke begrenset til de etterfølgende eksempler.
Eksempel 1
En aluminiumslegering med en forbindelse vist i tabell 1 ble støpt ved semikontinuerlig støping for å fremstille en barre med en diameter på 100 mm. Barren ble homogenisert ved 525 °C i åtte timer for å fremstille en ekstruderingsbarre.
Ekstruderingsbarren ble varmet opp til 280 °C og ekstrudert ved bruk av en massiv dyse ved et ekstruderingsforhold lik 27 og en ekstruderingshastighet lik 3 m/minutt for å oppnå et firkantet, massivt, ekstrudert produkt med en tykkelse lik 12 mm og en bredde lik 24 mm. Den massive dysen hadde en bæringslengde lik 6 mm, og hjørnene av en åpning var rundet av med en radius lik 0,5 mm. En strømningsstyring festet til dysen hadde et firkantet styringshull. Avstanden (A) fra den indre periferiske overflaten av styringshullet og den ytre periferiske overflaten av åpningen var satt til 15 mm, og tykkelsen (B) av strømningsstyringen var satt til 15 mm i forhold til barrediameteren lik 100 mm (B=15% av barrediameteren).
Det resulterende massive, ekstruderte produktet ble utsatt for en løsningsvarmebehandling ved å varme opp det massive, ekstruderte produktet til 530 °C ved en temperaturstigningshastighet lik 10 °C/sek, og utsatt for vannbråkjøling innenfor 10 sek etter fullføring av løsningsvarmebehandlingen. Det bråkjølte produktet ble utsatt for kunstig aldring (herding) ved 180 °C i 10 timer 3 dager etter bråkjøling for å forfine det bråkjølte produktet til T6-herding. Det resulterende T6-materialet ble benyttet som en prøve, og utsatt for (1) kornstørrelsesmåling i tverrsnittet vinkelrett på ekstruderings-retningen, (2) strekktest, og (3) intergranulær korrosjonstest i henhold til de etterfølgende fremgangsmåter for å evaluere egenskapene til materialet. Evaluerings-resultatene er vist i tabell 2. (1) Kornstørrelsesmåling: biaksen til hvert krystallkorn i tverrsnittet av det ekstruderte produktet vinkelrett på ekstruderingsinnretningen ble målt ved bruk av et optisk mikroskop, og middelverdien ble kalkulert. (2) Strekk test: Strekktesten (UTS), strekkgrensen (YS), og forlengelse ved brudd (8) for hver prøve ble målt i henhold til JIS Z 2241. (3) Intergranulær korrosjonstest: 57 g natriumklorid (NaCl) og 10 ml med 30 % hydrogenperoksid (H2O2) ble oppløst i destillert vann for å fremstille en enliters testløsning. Prøven ble nedsenket i testløsningen ved 30 °C i 6 timer for å måle korrosjonsvekttapet. En prøve med et korrosjons vekttap på mindre enn 1 % ble ansett å ha en god korrosjonsmotstand.
Som den sekundære arbeidskvalitetsevalueringsmetoden ble T6-materialet utsatt for 90° bøying, og overflatetilstanden til utsiden av den bøyde seksjonen ble observert med det blotte øye. En prøve i hvor en overflatedefekt ikke ble observert, ble evaluert som "god", og en prøve hvor en overflatedefekt ble observert ble evaluert som "dårlig".
Som vist i tabell 2, oppviste prøvene 1-14 i henhold til den foreliggende oppfinnelse utmerket styrke og korrosj onsmotstand.
Sammenligningseksempel 1
En aluminiumslegering med en forbindelse vist i tabell 3 ble støpt ved hjelp av semikontinuerlig støping for å fremstille en barre med en diameter på 100 mm. Barren ble behandlet på samme måte som i eksempel 1 for å fremstille en ekstruderingsbarre. Ekstruderingsbarren ble oppvarmet til 480 °C, og ekstrudert til et firkantet massivt, ekstrudert produkt ved bruk av den massive dysen og strømningsstyringen benyttet i eksempel 1 under de samme betingelser som i eksempel 1. Det massive, ekstruderte produktet ble behandlet på samme måte som i eksempel 1, for å forfine produktet til T6-herding. Det resulterende T6-materialet ble benyttet som en prøve, og utsatt for (1) kornstørrelsesmåling i tverrsnittet vinkelrett på ekstruderingsretningen, (2) strekktest, og (3) intergranulær korrosjonstest på samme måte som i eksempel 1 for å evaluere egenskapene til materialet. Prøvene 22 og 23 ble også utsatt for overflateegenskapsinspeksjon etter bøying. Resultatene er vist i tabell 4. I tabellene 3 og 4 er verdier utenfor spekteret i henhold til den foreliggende oppfinnelse understreket.
Som vist i tabell 4 oppviste prøvene 15 til 17 dårlig korrosjonsmotstand grunnet høyt Si-innhold, høyt Mg-innhold, og høyt Cu-innhold, respektive. Prøvene 18 til 20 oppviste utilstrekkelig styrke grunnet lavt Si-innhold, lavt Mg-innhold, og lavt Cu-innhold, respektivt. En grov intermetallisk forbindelse ble dannet i en prøve 21 grunnet det høye Mn-innholdet, slik at korrosjonsmotstanden ble redusert. En prøve 22 oppviste dårlig korrosjonsmotstand grunnet lavt Cr-innhold. En prøve 23 utviklet en grov intermetallisk forbindelse grunnet høyt Cr-innhold, slik at krystallkornene ble ikke-uniforme. Som et resultat ble en defekt observert i overflateegenskapsinspeksjonen etter bøying. Siden en prøve 24 ikke tilfredsstiller "Mg-%<l,7xSi%", oppviste prøven 24 dårlig korrosjonsmotstand. Prøvene 25 og 26 oppviser dårlig styrke og dårlig korrosjonsmotstand, respektivt, siden totalinnholdet av Si, Mg og Cu er mindre enn den nedre grensen eller overskrider den øvre grensen spesifisert i henhold til foreliggende oppfinnelse. Siden en prøve 27 ikke tilfredsstiller "Cu%/2<Mg%", oppviste prøven 27 dårlig korrosjonsmotstand. Siden en prøve 28 ikke tilfredsstiller "Mg%<(Cu%/2)+0,6", oppviste prøven 28 dårlig korrosjonsmotstand.
Eksempel 2
Aluminiumslegeringen A med sammensetningen vist i tabell 1 ble støpt ved hjelp av semikontinuerlig støpning for å fremstille en barre med en diameter lik 100 mm. Barren ble homogenisert ved 500 °C og ekstrudert til et firkantet fast, ekstrudert produkt (tykkelse "12 mm, bredde: 24 mm) ved bruk av en massiv dyse med en bæringslengde vist i tabell 5. Ekstruderingstemperaturen var 480 °C med unntak av en prøve 34 (430 °C), og ekstruderingshastigheten var 3 m/minutt.
Det massive, ekstruderte produktet ble utsatt for presskjøling eller bråkjøling under betingelsene vist i tabell 5, og herdet under de samme betingelser som i eksempel 1 for å forfine produktet til T6-legering. I tabell 5 er bråkjølingshastigheten den gjennom-snittlige kuldehastigheten fra varmeløsningsbehandlingstemperaturen til 100 °C. En regulert atmosfæreovn ble benyttet for løsningsvarmebehandlingen.
Det resulterende T6-materialet ble benyttet som en prøve, og utsatt for (1) kornstørrelsesmåling i tverrsnittet vinkelrett på ekstruderingsretningen, (2) strekktest, (3) intergranulær korrosjonstest, og overflateegenskapsinspeksjon eller bøying på samme måte som i eksempel 1 for å valuere egenskapen til materialet. Evaluerings-resultatene er vist i tabell 6.
Sammenligningseksempel 2
Aluminiumslegeringen A med sammensetningen vist i tabell 1 ble støpt ved hjelp av semikontinuerlig støping for å fremstille en barre med en diameter lik 100 mm. Barren ble behandlet under betingelsene vist i tabell 5, og ekstrudert til et firkantet, massivt ekstrudert produkt. En massiv dyse med en bæringslengde lik 6 mm ble benyttet for prøvene 29 til 37, 41 og 42. En massiv dyse med en bæringslengde lik 0,4 mm ble benyttet for en prøve 39. En massiv dyse med en bæringslengde lik 65 mm ble benyttet for en prøve 40. En strømningsstyrer var ikke tilveiebragt ved ekstrudering av prøvene 29 til 40, og en strømningsstyring var tilveiebragt ved ekstrudering av prøvene 41 og 42.
Det massive, ekstruderte produktet ble utsatt for presskjøling eller bråkjøling under betingelsene vist i tabell 5, og herdet under de samme betingelser som i eksempel 1 for å forfine produktet til T6-herding. I tabell 5 er presskjølingshastigheten den gjennom-snittlige kjølingshastigheten fra materialtemperaturen før vannkjøling til 100 °C, og bråkjølingshastigheten er den gjennomsnittlige kjølehastigheten fra varmeløsningsbehandlingstemperaturen til 100 °C. En regulert atmosfæreovn ble benyttet for løsningsvarmebehandlingen.
Det resulterende T6-materialet ble benyttet som en prøve, og utsatt for (1) kornstørrelsesmåling i tverrsnittet vinkelrett på ekstruderingsretningen, (2) strekktest: og (3) intergranulær korrosjonstest på samme måte som i eksempel 1 for å evaluere egenskapene til materialet. Evalueringsresultatene er vist i tabell 6. I tabell 5 er verdier utenfor spekteret i henhold til den foreliggende oppfinnelse understreket.
Som vist i tabell 6 demonstrerte prøvene 29 til 31, 33, 36 og 38 i henhold til tilvirkningsbetingelsene for den foreliggende oppfinnelse en utmerket styrke og korrosjonsmotstand. På den andre siden oppviste prøven 32 dårlig styrke grunnet lav kjølehastighet under presskjølingen. Prøven 34 oppviste dårlig styrke, siden oppløsning av elementene som var tilsatt var utilstrekkelig grunnet lav ekstruderingstemperatur. Prøven 35 oppviste lav forlengelse siden kornene hadde vokst grunnet lav temperatur-stigningshastighet under bråkjøling slik at overflateegenskapene etter bøying ble dårlige. Prøven 37 oppviste dårlig styrke grunnet lav kjølehastighet under bråkjøling.
I prøven 39, siden bæringslengden til den massive dysen var liten, kunne ikke prøven 39 bli ekstrudert grunnet brudd i bæringen. I prøven 40, siden bæringslengden til den massive dysen var for lang, ble ekstruderingstemperaturen øket slik at grove rekrystalliserte korn ble dannet. Som et resultat oppviste prøven 40 dårlig forlengelse og korrosjonsmotstand. Videre var overflateegenskapene etter bøying dårlige.
De følgende problemer oppstår ved tilveiebringing av strømningsstyringen for kontinuerlig ekstrudering av varme. Spesifikt, siden avstanden A mellom den indre perifere overflaten av styringshullet i strømningsstyringen tilveiebragt i fronten av den massive dysen og den ytre perifere overflaten av åpningen i den massive dysen var liten, ble ekstruderingstemperaturen øket ved ekstrudering av prøven 41, slik at grove rekrystalliserte korn ble dannet. Som et resultat ble overflateegenskapene etter bøying dårlige. På den andre siden ble fine rekrystalliserte korn dannet i prøven 42, hvor avstanden A var 50 mm eller mer, slik at prøven 42 oppviste utmerket styrke, forlengelse, korrosjonsmotstand, og overflateegenskaper etter bøying.
Eksempel 3 ( sammenlignende)
En aluminiumslegering med en sammensetning som vist i tabell 1 ble støpt ved hjelp av semikontinuerlig støping for å fremstille en barre med en diameter lik 200 mm. Barren ble homogenisert ved 525 °C i åtte timer for å fremstille en ekstruderingsbarre. Ekstruderingsbarren ble ekstrudert (ekstruderingsforhold:20) til et rørformet produkt med en ytre diameter lik 30 mm og en indre diameter lik 20 mm ved en ekstruderingstemperatur lik 480 °C og en ekstruderingshastighet lik 3 m/min ved bruk av en "porthole"-dyse i hvilken forholdet mellom kammerdybden D og brobredden W var 0,5 til 0,6. Forholdet mellom strømningshastigheten til aluminiumslegeringen i den ikke-sammenføyende seksjonen av dysen og strømningshastigheten til aluminiumslegeringen i den sammenføyde seksjonen var 1,3 til 1,4.
Det resulterende rørformede ekstruderte produktet ble utsatt for en løsningsvarme-behandling ved oppvarming av det ekstruderte produktet til 530 °C ved en temperatur-stigningshastighet lik 10 °C/sek, og utsatt for vannbråkjøling innenfor 10 sekunder etter fullføring av løsningsvarmebehandlingen. Det bråkjølte produktet ble så utsatt for kunstig aldring (herding) ved 180 °C i 10 timer for å forfine det bråkjølte produktet til T6-herding. Det resulterende T6-materialet ble benyttet som en prøve, og utsatt for (1) kornstørrelsesmåling i tverrsnittet vinkelrett på ekstruderingsretningen, (2) strekktest, og (3) intergranulær korrosjonstest på samme måte som i eksempel 1 for å evaluere egenskapene til materialet. Evauleringsresultatene er vist i tabell 7.
Som vist i tabell 7 oppviste prøvene 43 til 56 utmerket styrke og korrosjonsmotstand.
Sammenligningseksempel 3
En aluminiumslegering med en sammensetning som vist i tabell 3 ble støpt ved hjelp av semikontinuerlig støping for å fremstille en barre med en diameter lik 100 mm. Barren ble behandlet på samme måte som i eksempel 3 for å fremstille en ekstruderingsbarre. Ekstruderingsbarren ble varmet opp til 480 °C og ekstrudert til et rørformet, ekstrudert produkt ved bruk av "porthole"-dysen benyttet i eksempel 3 under de samme betingelser som i eksempel 1. Det rørformede, ekstruderte produktet ble behandlet på samme måte som i eksempel 3 for å forfine produktet til T6-herding. Det resulterende T6-materialet ble benyttet som en prøve, og utsatt for (1) kornstørrelsesmåling i tverrsnittet vinkelrett på ekstruderingsretningen, (2) strekktest, og (3) intergranulær korrosjonstest på samme måte som i eksempel 1 for å evaluere egenskapene til materialet. Prøvene 64 og 65 ble også utsatt for overflateegenskapsinspeksjon etter bøying. Testresultatene er vist i tabell 8. I tabell 8 er verdier utenfor spekteret i henhold til den foreliggende oppfinnelse.
Som vist i tabell 8, oppviste prøvene 57 til 59 dårlig korrosjonsmotstand grunnet høyt Si-innhold, høyt Mg-innhold, og høyt Cu-innhold, respektivt. Prøvene 60 til 62 oppviste utilstrekkelig styrke grunnet lavt Si-innhold, lavt Mg-innhold, og lavt Cu-innhold, respektivt. En grov intermetallisk forbindelse ble dannet i prøve 63 grunnet høyt Mn-innhold, slik at korrosjonsmotstanden ble redusert. En prøve 64 oppviste dårlig korrosjonsmotstand grunnet lavt Cr-innhold. En prøve 65 utviklet en grov intermetallisk forbindelse grunnet høyt Cr-innhold, slik at krystallkornene ble ikke-uniforme. Som et resultat ble overflateegenskapene dårlige etter bøying. Siden en prøve 66 ikke tilfredsstiller "Mg-%<l,7xSi%", oppviste prøven 66 dårlig korrosjons-motstand. Prøvene 67 og 68 oppviste dårlig styrke og dårlig korrosjonsmotstand, respektivt, siden totalinnholdet av Si, Mg og Cu er mindre enn den nedre grensen eller overskrider den øvre grensen spesifisert i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Siden en prøve 69 ikke tilfredsstiller "Cu-%/2<Mg%", oppviste prøven 69 dårlig korrosjonsmotstand. Siden en prøve 70 ikke tilfredsstiller "Mg%<(Cu%/2)+0,6", oppviste prøven 70 dårlig korrosjonsmotstand.
Eksempel 4 ( sammenlignende)
Aluminiumslegeringen A med sammensetningen vist i tabell 1 ble støpt ved hjelp av semikontinuerlig støping for å fremstille en barre med en diameter lik 200 mm. Barren ble homogenisert ved 500 °C og ekstrudert til et rørformet, ekstrudert produkt ved en ekstruderingstemperatur lik 480 °C (430 °C for prøven 76) og en ekstruderingshastighet lik 3 m/min. Som ekstruderingsdyse ble "porthole"-dysen med strømningshastighets-forholdet listet opp i tabell 9 benyttet.
Det rørformede, ekstruderte produktet ble utsatt for presskjøling eller bråkjøling under tilstandene vist i tabell 9, og herdet under de samme betingelsene som i eksempel 3 for å forfine produktet til T6-herding. I tabell 9 var presskjølingshastigheten den gjennom-snittlige kjølehastigheten fra materialtemperaturen før vannkjøling til 100 °C, og bråkjølingshastigheten er den gjennomsnittlige kjølehastigheten fra varmeløsnings-behandlingstemperaturen til 100 °C. En regulert atmosfæreovn ble benyttet for løsnings-varmebehandlingen.
Det resulterende T6-materialet ble benyttet som en prøve og utsatt for (1) kornstørrelsesmåling i tverrsnittet vinkelrett på ekstruderingsretningen, (2) strekktest, og (3) intergranulær korrosjonstest på samme måte som eksempel 3 for å evaluere egenskapene til materialet. Prøven ble også utsatt for
overflateegenskapsinspeksjon etter bøying. Resultatene er vist i tabell 10.
Sammenligningseksempel 4
Aluminiumslegeringen A med sammensetningen vist i tabell 1 ble støpt ved hjelp av semikontinuerlig støping for å fremstille en barre med en diameter lik 100 mm. Barren ble homogenisert ved 500 °C og ekstrudert til et rørformet, ekstrudert produkt ved en ekstruderingstemperatur lik 480 °C (430 °C for prøven 76) og en ekstruderingshastighet lik 3 m/min. Prøvene 71 til 79 ble ekstrudert ved bruk av "porthole"-dysen med strømningshastighetsforholdet listet opp i tabell 9. En prøve 80 ble ekstrudert ved bruk av en "porthole"-dyse i hvilken forholdet (DAV) mellom sveisekammerdybden D og brobredden W var 0,43.
Det rørformede, ekstruderte produktet ble utsatt for presskjøling eller bråkjøling under betingelsene vist i tabell 9, og herdet under de samme betingelsene som i eksempel 3 for å forfine produktet til T6-herding.
Det resulterende T6-materialet ble benyttet som en prøve, og utsatt for (1) kornstørrelsesmåling i tverrsnittet vinkelrett på ekstruderingsretningen, (2) strekktest, og (3) intergranulær korrosjonstest på samme måte som i eksempel 1 for å evaluere egenskapene til materialet. Evalueringsresultatene er vist i tabell 10. I tabellene 9 og 10 er verdier utenfor det ønskede spekteret understreket.
Som vist i tabell 10, demonstrerte prøvene 71 til 73, 75 og 78 utmerket styrke og korrosjonsmotstand. På den andre siden oppviste prøven 74 dårlig styrke grunnet lav kjølehastighet under presskjøling. En prøve 76 oppviste dårlig styrke, siden oppløsningen av de tilsatte elementer var utilstrekkelige grunnet lav ekstruderingstemperatur. En prøve 77 oppviste lav forlengelse siden krystallkornene hadde vokst grunnet lav temperaturstigningsøkningshastighet under bråkjøling og løsningsvarmebehandling. Videre var overflateegenskapene etter bøying dårlige. En prøve 79 oppviste dårlig styrke grunnet lav kjølehastighet under bråkjøling. Siden en prøve 80 var ekstrudert med en dyse med et høyt strømningshastighetsforhold, hadde de rekrystalliserte kornene grodd sammen med en økning i ekstruderingstemperaturen, som dermed førte til dårlige overflateegenskaper etter bøying.
I henhold til den foreliggende oppfinnelse kan et høyfast, ekstrudert aluminiumslegeringsprodukt som oppviser utmerket korrosjonsmotstand og sekundær bearbeidbarhet og en fremgangsmåte for tilvirkning av samme bli tilveiebragt. Det ekstruderte aluminiumslegeringsproduktet i henhold til den foreliggende oppfinnelse er egnet som et konstruksjonsmateriale for transportutstyr, slik som biler, skinnegående kjøretøy og luftfartøy, i stedet for et jernkonstruksjonsmateriale.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et høyfast, ekstrudert aluminiumslegeringsprodukt som oppviser utmerket korrosjonsmotstand, hvilken fremgangsmåte erkarakterisert vedå innbefatte: ekstrudering av en barre av en aluminiumslegering som innbefatter, i masse-%, 0,6 til 1,2 % Si,
0,8 til 1,3 % Mg, og 1,3 til 2,1 % Cu, samtidig som de følgende betingelser (1), (2), (3), og (4) tilfredsstilles,
og som videre innbefatter 0,04 til 0,35 % Cr, aluminiumlegeringen innbefatter videre valgfritt minst en av 0,03 til 0,2 % Zr, 0,03 til 0,2 % V, og 0,03 til 2,0 % Zn, og begrenser Mn som en urenhet til 0,05 % eller mindre, hvor balansen er aluminium og uunngåelige urenheter, til et massivt produkt ved bruk av en massiv dyse, i hvilken en bæringslengde (L) er 0,5 mm eller mer og bæringslengden (L) og en tykkelse (T) for det massive produktet som skal ekstruderes har et forhold uttrykt som "L<3T", for å oppnå et massivt ekstrudert produkt hvis tverrsnittsstruktur har en rekrystalliseringstekstur med en kornstørrelse lik 500 um eller mindre, hvor en strømningsstyring (4) er tilveiebragt i fronten av den massive dysen (1), idet en indre periferisk overflate (6) av et styringshull (5) i strømningsstyringen (4) er adskilt fra en ytre periferisk overflate av en åpning (3) som er kontinuerlig med bæringen til den massive dysen i en avstand lik 5 mm eller mer (A>5 mm) og at strømningsstyringen har en tykkelse (b) fra 5 til 25 % av diameteren for barren.
2. Fremgangsmåte for fremstilling av et høyfast, ekstrudert aluminiumslegeringsprodukt som oppviser utmerket korrosjonsmotstand i henhold til krav 1, hvor aluminiumslegeringen videre innbefatter i det minste en av 0,03 til 0,2 % Zr, 0,03 til 0,2 % V og 0,03 til 2,0 % Zn.
3. Fremgangsmåte for fremstilling av et høyfast, ekstrudert aluminiumslegeringsprodukt som oppviser utmerket korrosjonsmotstand i henhold til kravene 1 eller 2, hvor fremgangsmåten innbefatter: å homogenisere barren av aluminiumslegeringen ved en temperatur lik med eller høyere enn 500 °C og lavere enn et smeltepunkt for aluminiumslegeringen; og å varme opp den homogeniserte barren til en temperatur lik med eller høyere enn 470 °C og lavere enn smeltepunktet for aluminiumslegeringen og å ekstrudere barren.
4. Fremgangsmåte for fremstilling av et høyfast, ekstrudert aluminiumslegeringsprodukt som oppviser utmerket korrosjonsmotstand i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 3, hvor fremgangsmåten innbefatter: et bråkjølingstrinn for bibeholdelse av en overflatetemperatur for det ekstruderte produktet umiddelbart etter ekstrudering ved 450 °C eller høyere og så kjøle det ekstruderte produktet til 100 °C eller lavere ved en kjølehastighet lik 10 °C/sek eller mer, eller å utsette det ekstruderte produktet for en løsningsvarmebehandling ved en temperatur fra 480 til 580 °C ved en temperaturstigningshastighet lik 5 °C/sek eller mer og så kjøle det ekstruderte produktet til 100 °C eller lavere ved en kjølehastighet lik 10 °C/sek eller mer; og et herdingstrinn ved oppvarming av det ekstruderte produktet ved 170 til 200 °C i 2 til 24 timer.
NO20055093A 2003-04-07 2005-11-01 Fremgangsmåte for fremstilling av høyfast, ekstrudert aluminiumslegeringsmateriale med utmerket korrosjonsmotstand. NO338363B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003103121 2003-04-07
PCT/JP2004/004767 WO2004090186A1 (ja) 2003-04-07 2004-04-01 耐食性に優れた高強度アルミニウム合金押出材およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20055093L NO20055093L (no) 2005-11-01
NO338363B1 true NO338363B1 (no) 2016-08-15

Family

ID=33156816

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20055093A NO338363B1 (no) 2003-04-07 2005-11-01 Fremgangsmåte for fremstilling av høyfast, ekstrudert aluminiumslegeringsmateriale med utmerket korrosjonsmotstand.

Country Status (6)

Country Link
US (3) US20060243359A1 (no)
EP (1) EP1630241B1 (no)
JP (1) JP4398428B2 (no)
CN (1) CN100425719C (no)
NO (1) NO338363B1 (no)
WO (1) WO2004090186A1 (no)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101021397B1 (ko) * 2006-02-17 2011-03-14 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 이재 접합용 플럭스 코어드 와이어, 이재 접합 방법 및 그 접합 방법을 이용한 알루미늄재 또는 알루미늄 합금재와, 강재와의 접합 이음 구조체
JP4824499B2 (ja) * 2006-08-03 2011-11-30 株式会社神戸製鋼所 ダイスの設計方法、ダイス、中空パネルの製造方法及び中空パネル
CN101558177B (zh) * 2006-12-13 2012-03-28 住友轻金属工业株式会社 高强度铝合金产品及其制造方法
US9051633B2 (en) 2010-10-08 2015-06-09 Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. Aluminum alloy welded member
CN102527763A (zh) * 2010-12-08 2012-07-04 高雄应用科技大学 高强度铝合金非对称制品挤制模具的构造及设计方法
JP5846684B2 (ja) * 2011-05-20 2016-01-20 株式会社Uacj 曲げ加工性に優れたアルミニウム合金材の製造方法
CN102605215B (zh) * 2012-02-15 2013-07-31 江苏麟龙新材料股份有限公司 含有Pr和Nd的铝钛合金丝及其制造方法
CN102605217B (zh) * 2012-02-15 2013-07-31 江苏麟龙新材料股份有限公司 含有La和Nd的铝钛合金丝及其制造方法
CN102605219B (zh) * 2012-02-15 2013-07-31 江苏麟龙新材料股份有限公司 含有La,Pr和Nd的铝钛合金丝及其制造方法
CN102534317B (zh) * 2012-02-15 2013-10-23 江苏麟龙新材料股份有限公司 一种多元铝钛合金丝及其制造方法
CN102605216B (zh) * 2012-02-15 2013-07-31 江苏麟龙新材料股份有限公司 含有La和Pr的铝钛合金丝及其制造方法
CN102605218B (zh) * 2012-02-15 2013-07-31 江苏麟龙新材料股份有限公司 含有La和Ce的铝钛合金丝及其制造方法
CN103157684B (zh) * 2013-04-02 2015-03-11 慈溪市宜美佳电器有限公司 铝型材分段速挤出工艺
CN103526089A (zh) * 2013-09-29 2014-01-22 苏州市凯业金属制品有限公司 一种硬铝合金金属管
US10639689B2 (en) * 2014-01-16 2020-05-05 Danieli & C. Officine Meccaniche Spa Guide device for rolling long metal products
JP6244209B2 (ja) * 2014-01-21 2017-12-06 株式会社Uacj押出加工 二輪車及び三輪車用アンダーブラケット並びにその製造方法
CN104001749A (zh) * 2014-06-05 2014-08-27 泰兴市圣达铜业有限公司 一种c型槽排连续挤压模具
CN104195481B (zh) * 2014-09-12 2016-10-05 中南大学 一种时效硬化型铝合金低残余应力的多级喷淋淬火工艺
US11479838B2 (en) 2015-06-15 2022-10-25 Constellium Singen Gmbh Manufacturing process for obtaining high strength solid extruded products made from 6XXX aluminium alloys for towing eye
JP6690914B2 (ja) * 2015-10-06 2020-04-28 昭和電工株式会社 アルミニウム合金押出材
DE102015118099A1 (de) 2015-10-23 2017-04-27 Benteler Automobiltechnik Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils
CN105855309A (zh) * 2016-03-30 2016-08-17 山东省科学院新材料研究所 一种a356铝合金挤压成型方法
RU2639203C2 (ru) * 2016-05-31 2017-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Способ совмещенного непрерывного литья, прокатки и прессования металлической заготовки и устройство для его реализации
CN107130154A (zh) * 2017-07-07 2017-09-05 哈尔滨中飞新技术股份有限公司 一种高压送变电电力行业连接件用6063t6铝合金棒材制备方法
CN107282668B (zh) * 2017-07-11 2018-11-23 辽宁忠旺集团有限公司 一种大宽幅lf6铝合金带筋板挤压生产工艺
US11767580B2 (en) * 2017-09-26 2023-09-26 Norse Biotech As Metal composites
CN109201769B (zh) * 2018-09-13 2020-07-14 河北欧通有色金属制品有限公司 一种铬锆铜微孔管的加工方法及铬锆铜微孔管
CN109332411B (zh) * 2018-11-17 2023-09-15 太原科技大学 一种针对有色金属连续多次挤压的挤管成形装置
CN110355225B (zh) * 2019-06-26 2020-10-20 辽宁忠旺集团有限公司 一种车用高强铝合金折弯型材的挤压工艺
WO2021077209A1 (en) * 2019-10-24 2021-04-29 Rio Tinto Alcan International Limited Aluminum alloy with improved extrudability and corrosion resistance
CN111647774A (zh) * 2020-02-17 2020-09-11 海德鲁挤压解决方案股份有限公司 生产耐腐蚀和耐高温材料的方法
CN112792150B (zh) * 2020-12-23 2023-04-07 东北轻合金有限责任公司 一种7150合金型材的挤压方法
EP4095278A1 (en) 2021-05-25 2022-11-30 Constellium Singen GmbH 6xxx alloy high strength extruded products with high processability
CN114310142B (zh) * 2021-12-10 2022-12-16 广东坚美铝型材厂(集团)有限公司 一种实心板材挤压模具的修复方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10306338A (ja) * 1997-04-28 1998-11-17 Sumitomo Light Metal Ind Ltd 強度と耐食性に優れたAl−Cu−Mg−Si系合金中空押出材およびその製造方法
US5870921A (en) * 1997-07-31 1999-02-16 Piccinin; Gabriel Extrusion die for semi-hollow and hollow extruded shapes and tube

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2071543B (en) * 1980-03-19 1983-06-02 Erbsloeh Gmbh & Co Extrusion die
US5095734A (en) * 1990-12-14 1992-03-17 William L. Bonnell Company, Inc. Extrusion die and method for extruding aluminum
JP3248255B2 (ja) * 1992-08-31 2002-01-21 株式会社神戸製鋼所 極低温成形加工用Al−Mg−Si系合金材
JPH08269608A (ja) * 1995-03-30 1996-10-15 Sumitomo Light Metal Ind Ltd 成形性および耐食性に優れた高強度アルミニウム合金
JPH09271834A (ja) * 1996-04-05 1997-10-21 Nippon Light Metal Co Ltd アルミ中空部材用押出しダイス
CN2344107Y (zh) * 1998-07-31 1999-10-20 谢增厚 一种新型铝合金组合挤压模
JP4201434B2 (ja) * 1999-06-29 2008-12-24 住友軽金属工業株式会社 耐食性に優れた高強度アルミニウム合金押出材の製造方法
JP3508674B2 (ja) * 2000-01-28 2004-03-22 日本軽金属株式会社 アルミニウム合金押出成形用ダイス
JP4502465B2 (ja) * 2000-06-16 2010-07-14 昭和電工株式会社 ポートホールダイス及び押出加工におけるディスカードの除去方法
JP4537611B2 (ja) * 2001-04-17 2010-09-01 株式会社住軽テクノ 自動車ブレーキ用部材及びその製造方法
JP4101614B2 (ja) * 2002-11-01 2008-06-18 住友軽金属工業株式会社 耐食性および耐応力腐食割れ性に優れた高強度アルミニウム合金押出材の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10306338A (ja) * 1997-04-28 1998-11-17 Sumitomo Light Metal Ind Ltd 強度と耐食性に優れたAl−Cu−Mg−Si系合金中空押出材およびその製造方法
US5870921A (en) * 1997-07-31 1999-02-16 Piccinin; Gabriel Extrusion die for semi-hollow and hollow extruded shapes and tube

Also Published As

Publication number Publication date
EP1630241A1 (en) 2006-03-01
WO2004090186A1 (ja) 2004-10-21
JPWO2004090186A1 (ja) 2006-07-06
EP1630241A4 (en) 2007-08-22
EP1630241B1 (en) 2015-07-15
US20060243359A1 (en) 2006-11-02
US8298357B2 (en) 2012-10-30
US7927436B2 (en) 2011-04-19
CN1768154A (zh) 2006-05-03
JP4398428B2 (ja) 2010-01-13
CN100425719C (zh) 2008-10-15
US20110155291A1 (en) 2011-06-30
NO20055093L (no) 2005-11-01
US20100051147A1 (en) 2010-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO338363B1 (no) Fremgangsmåte for fremstilling av høyfast, ekstrudert aluminiumslegeringsmateriale med utmerket korrosjonsmotstand.
CN108774696B (zh) 一种6系铝合金超薄圆管挤压型材生产工艺
US20220389558A1 (en) Thick products made of 7xxx alloy and manufacturing process
US7713363B2 (en) Method of manufacturing high-strength aluminum alloy extruded product excelling in corrosion resistance and stress corrosion cracking resistance
CA2637273C (en) Aluminum alloy forging member and method for producing the same
RU2413025C2 (ru) Продукт из деформируемого алюминиевого сплава серии аа7000 и способ производства упомянутого продукта
CA2089171C (en) Improved lithium aluminum alloy system
US8357249B2 (en) High strength, heat treatable aluminum alloy
US6248188B1 (en) Free-cutting aluminum alloy, processes for the production thereof and use thereof
CN102834502A (zh) 具有低的强度差异的2xxx系列铝锂合金
US8500926B2 (en) Aluminum alloy material for high-temperature/high-speed molding, method of producing the same, and method of producing a molded article of an aluminum alloy
WO2016204043A1 (ja) 高強度アルミニウム合金熱間鍛造材
CN113302327A (zh) 7xxx系列铝合金产品
CN109072358A (zh) Al-Cu-Li-Mg-Mn-Zn合金锻制产品
US20020014290A1 (en) Al-si-mg aluminum alloy aircraft structural component production method
CN110284085B (zh) 一种同时提高7xxx铝合金强度和延伸率的方法
JP3853021B2 (ja) 強度と耐食性に優れたAl−Cu−Mg−Si系合金中空押出材の製造方法
US20240102141A1 (en) Method of manufacturing 2xxx-series aluminum alloy products
JP2018178193A (ja) アルミニウム合金製加工品およびその製造方法
JP2006188730A (ja) Al−Mg−Zn合金を用いたインパクト成形性に優れる小型構造部品
KR20230142779A (ko) 고강도 알루미늄 합금 압출재 및 그의 제조 방법
CN105648280A (zh) 一种铝单板用铸态合金材料及其制备方法