一種非對稱無縫空心型材制造工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋁合金型材擠壓工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種非對稱無縫空心型材制造工 -H- 〇
【背景技術(shù)】
[0002] 鋁合金型材擠壓技術(shù)在汽車、船舶、鐵路、航空、航天等工業(yè)領(lǐng)域以及建筑等民用 領(lǐng)域越來越顯示出其重要地位。鋁合金型材在制造業(yè)中正得到廣泛的應(yīng)用，尤其是大型空 心型材，因其重量輕，強(qiáng)度、剛性大、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)成為國防軍工及工業(yè)中必不可少的結(jié) 構(gòu)材料。目前，國際上鋁合金型材擠壓技術(shù)發(fā)展迅速，世界各發(fā)達(dá)國家已裝備了各種形式、 各種結(jié)構(gòu)、不同噸位的鋁型材擠壓機(jī)，鋁型材擠壓正在向大型化、復(fù)雜化、精密化、多品種、 多規(guī)格、多用途方向發(fā)展，擠壓生產(chǎn)也日趨連續(xù)化、自動(dòng)化和專業(yè)化。不僅發(fā)展了一些先進(jìn) 的特殊結(jié)構(gòu)的大型擠壓機(jī)，而且研制了多種類型的擠壓結(jié)構(gòu)的模具以及新的擠壓工藝，并 能擠壓出各種外形復(fù)雜的實(shí)心和空心制品。
[0003]目前生產(chǎn)鋁合金異形空心型材的常規(guī)方法主要有兩種：一種是用實(shí)心圓鑄錠，在 擠壓力的作用下，通過平面分流?；驑蚴缴嘈文Ｊ箶D壓筒中的金屬分成幾股金屬流，在高 溫、高壓、高真空的焊合室內(nèi)被重新焊合，最后通過模芯與?？组g的間隙流出，形成符合尺 寸要求的管材或異形空心型材，如焊合不好，即形成焊縫不良。該法生產(chǎn)的型材內(nèi)表面質(zhì)量 好，壁厚均勻，但用它生產(chǎn)的型材存在焊縫，產(chǎn)品斷面組織性能不均勻。如果模具上涂油或 鑄錠表面不干凈，制品焊縫中會存在夾渣。對于鋁合金結(jié)構(gòu)型材，失效位置往往發(fā)生在焊合 界面，且不良焊縫通常無孔洞或者空穴缺陷，難以用無損檢測技術(shù)檢出。另一種是用空心圓 鑄錠，在擠壓力的作用下，使擠壓筒中的金屬從針尖與?？椎拈g隙中流出而形成無縫異形 空心型材，該方法在生產(chǎn)無縫管材上應(yīng)用廣泛，生產(chǎn)異形空心型材較少。因?yàn)榇朔▽に嚌?滑要求較高，潤滑不當(dāng)則產(chǎn)品內(nèi)表面易產(chǎn)生擦傷、劃傷、氣泡、起皮等缺陷，擠壓中心調(diào)整系 統(tǒng)復(fù)雜，型材壁厚偏差難于控制，對于中心非對稱型空心型材生產(chǎn)則難度更大。
[0004] 該中心非對稱型空心型材的內(nèi)孔用于壓力流體的流通，要求強(qiáng)度高，型材內(nèi)表面 光滑，需要產(chǎn)品具有最小的壁厚偏差，整個(gè)材料的組織應(yīng)均勻一致。此前，該型材只能提供 有縫產(chǎn)品，然而有縫異形型材在受到彎曲、振動(dòng)、壓力等情況下存在開裂風(fēng)險(xiǎn)，并不是最好 的帶壓力的設(shè)備部件，相比之下若異形型材為無縫空心型材將具有更穩(wěn)定、可靠的抗外力 性能，從安全性考慮也更有市場前景，但國內(nèi)在中心非對稱無縫空心型材生產(chǎn)上仍處于起 步階段，尚無公司能夠批量提供無縫中心非對稱空心型材。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種非對稱無縫空心型材制造 工藝，用于中心非對稱鋁合金無縫異形空心型材的生產(chǎn)制造，提高型材尺寸精度，同時(shí)保證 材料的強(qiáng)度和韌性，并應(yīng)具有內(nèi)應(yīng)力低、組織均勻的特點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種非對稱無縫 空心型材制造工藝包括以下步驟，
[0007] a、預(yù)制擠壓模具；擠壓模具包括擠壓筒，在擠壓筒的前端固定有擠壓模，在擠壓 模上開設(shè)有平衡棒擠出孔和型材擠出孔雙孔，在擠壓筒內(nèi)設(shè)有前端帶有擠壓墊的空心擠壓 軸，在擠壓軸的內(nèi)腔設(shè)有擠壓穿孔針，擠壓穿孔針安裝在擠壓針支承上；
[0008] b、擠壓模具中心調(diào)整；在冷狀態(tài)下，進(jìn)行擠壓穿孔針與擠壓模中心的匹配調(diào)整，確 定擠壓穿孔針的針尖在型材擠出孔?？字械亩ㄎ晃恢?；
[0009] c、對擠壓模具進(jìn)行預(yù)熱；將擠壓模具和擠壓筒預(yù)熱至400-500°C ;
[0010] d、對鑄錠進(jìn)行預(yù)熱；將鑄錠預(yù)熱至500-520°C，控制鑄錠頭尾溫差< 30°C ;
[0011] e、將預(yù)熱后的鑄錠裝入擠壓筒中進(jìn)行穿孔擠壓；擠壓軸通過擠壓墊推動(dòng)鑄錠向前 運(yùn)動(dòng)完成鐓粗、擠壓穿孔針繼續(xù)前進(jìn)在鑄錠中部穿孔、擠壓軸通過擠壓墊推動(dòng)鑄錠繼續(xù)向 前運(yùn)動(dòng)，將鑄錠從擠壓模的平衡棒擠出孔和型材擠出孔雙孔擠出，擠壓速度為I. 8-3. Omm/ s，得到一支錯(cuò)合金型材和一支圓棒；
[0012] f、在線淬火；型材從擠壓模的型材擠出孔流出后，進(jìn)入在線淬火裝置淬火；
[0013] g、在線拉伸矯直精整；
[0014] h、人工時(shí)效；人工時(shí)效條件為155-175Γ，保溫8-10h，空冷冷卻。
[0015] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本發(fā)明的鮮明特點(diǎn)是利用了擠壓模具多孔分流技 術(shù)，擠壓模具精密配置，采用穿孔擠壓，結(jié)合在線水冷淬火，在線張力拉伸矯直，成品表面拋 光工藝能得到表面質(zhì)量良好、尺寸穩(wěn)定、力學(xué)性能高、組織均勻的中心非對稱無縫空心型 材。本發(fā)明提供的中心非對稱無縫空心異形型材制造工藝，具有以下有益效果：
[0016] (1)優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，見表1 :
[0017] 表 1
[0019] (注：由于6A02化學(xué)成分與ASTM B221中沒有完全對應(yīng)的牌號，選擇了該標(biāo)準(zhǔn)中6 系合金力學(xué)性能指標(biāo)最高的6066作為參照。）
[0020] 本發(fā)明制作的廣品力學(xué)性能$父國家標(biāo)準(zhǔn)提尚28. 8%，與國際標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)，完全達(dá)到 使用要求。
[0021] (2)采用穿孔擠壓，由于存在鑄錠與擠壓筒壁之間的摩擦，同時(shí)存在鑄錠與穿孔針 的摩擦，大大減少了變形的不均勻性，配合擠壓工藝參數(shù)的匹配，確保型材內(nèi)表面光滑，組 織均勻。
[0022] (3)采用在線淬火，可以獲得比空氣爐淬火晶粒度更小的制品；原因是離線淬火 隨著保溫時(shí)間的加長，合金將發(fā)生二次再結(jié)晶，使晶粒異常長大，而使低倍組織出現(xiàn)粗晶缺 陷。
[0023] (4)節(jié)能降耗，成品率高；由于采用在線水冷淬火，減少了進(jìn)淬火爐離線淬火的能 源消耗，同時(shí)在線熱處理還減少了制品轉(zhuǎn)運(yùn)造成的制品擦劃傷，改善了制品的表面質(zhì)量。同 時(shí)，由于采用實(shí)心鑄錠穿孔擠壓，使鑄錠制造成本大幅降低，比傳統(tǒng)空心鑄錠擠壓方法降低 鑄錠成本約5%。
[0024] 優(yōu)選地：在擠壓模的內(nèi)端面上開設(shè)有導(dǎo)流坑，導(dǎo)流坑深度為5-10mm，鑄錠在擠出 的過程中發(fā)生兩次變形。
[0025] 優(yōu)選地：擠壓模的型材擠出孔和平衡棒擠出孔擠出的型材截面面積與圓棒截面面 積比為 1: (〇· 35-0. 55)。
[0026] 優(yōu)選地：擠壓穿孔針的針尖伸入型材擠出孔?？字?0_15mm。
[0027] 優(yōu)選地：擠壓模具的擠壓筒預(yù)熱到450-470°C，保溫時(shí)間不少于120min。
[0028] 優(yōu)選地：鑄錠預(yù)熱至510-520°C，型材進(jìn)入在線淬火裝置時(shí)的溫度不低于470°C， 離開在線淬火裝置時(shí)的溫度不高于50°C。
[0029] 優(yōu)選地：擠壓穿孔針涂抹硅油與粉狀石墨混合的潤滑油，擠壓速度在2. 2-3. Omm/ So
[0030] 優(yōu)選地：在線拉伸矯直精整步驟中型材采用1-3%的永久拉伸塑性變形率，控制 拉伸的平衡移動(dòng)、保持慢速拉伸，裝夾料時(shí)保證型材平面部分對正，拉伸時(shí)觀察型材扭擰變 化并旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)扭擰頭，消除型材在擠壓和淬火時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力和扭擰變形。
【附圖說明】
[0031] 圖1是本發(fā)明所用擠壓模具的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖2是圖1中擠壓模具與擠壓針針尖配合關(guān)系的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖3是圖1中擠壓模具的正面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖4是擠壓型材的導(dǎo)路圖。
[0035] 圖中：1、擠壓筒；2、擠壓模；2-1、平衡棒擠出孔；2-2、型材擠出孔；3、擠壓穿孔針； 4、擠壓墊；5、擠壓軸；6、鑄錠；7、擠壓針支承；8、擠出型材；9、平衡棒。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例詳細(xì)說明如 下：
[0037] 本非對稱無縫空心型材制造工藝包括以下步驟，
[0038] a、預(yù)制擠壓模具；擠壓模具包括擠壓筒1，在擠壓筒1的前端固定有擠壓模2,在擠 壓模2上開設(shè)有平衡棒擠出孔2-1和型材擠出孔2-2雙孔，在擠壓筒1內(nèi)設(shè)有前端帶有擠 壓墊4的空心擠壓軸5,在擠壓軸5的內(nèi)腔設(shè)有擠壓穿孔針3,擠壓穿孔針3安裝在擠壓針 支承7上；
[0039] b、擠壓模具中心調(diào)整；在冷狀態(tài)下，進(jìn)行擠壓穿孔針3與擠壓模2中心的匹配調(diào) 整，確定