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6063t5鋁型材表面處理

汽車 更新时间:2024-05-23 15:43:50

  (内容來源于:有色金屬結構材料,關注查看更多詳情)

  6082和6061同屬Al-Mg-Si系可熱處理強化鋁合金,擠壓加工、鍛造性能好,陽極氧化性、抗蝕性好。具有良好的可成型性、可焊接性、可機械加工性,同時具有中等強度,在退火後仍能維持較好的操作性,主要用于機械結構方面,包括棒材、闆材、管材和型材等。這種合金具有和6061合金相似但不完全相同的機械性能,其T6狀态具有較高的機械特性,合金6082的O和T4狀态适用于彎曲和成型的場合,其T5和T6狀态适用于良好機械加工性的要求,有些特定加工需要使用切屑分離器或者其他特殊的工藝幫助分離切屑,廣泛用于機械零部件、鍛件、商務車輛、鐵路結構件、造船等。

  6082鋁合金屬熱處理可強化合金,具有良好的可成型性、可焊接性、可機械加工性和耐腐蝕性,同時具有中等強度,在退火後仍能維持較好的操作性,主要用于機械結構方面,包括棒材、闆材、管材和型材等。這種合金具有和6061合金相似但不完全相同的機械性能,其-T6狀态具有較高的機械特性。鋁合金6082在歐洲是很常用的鋁合金産品,在美國也有很高的應用,适用于加工原料,無縫鋁管,結構型材和定制型材等。6082鋁合金通常具有很好的加工特性和很好的陽極反應性能。最常用的陽極反應方法包括去除雜質和染色,塗層等。

  6063t5鋁型材表面處理(技術車體6082鋁合金型材的T4熱處理生産工藝)(1)

  1. 客戶的質量要求

  6082合金T4供應狀态屬中等強度,固溶熱處理和自然時效至基本穩定狀态的鋁合金,客戶将型材購回後,在力學性能未上升的狀态下,進行折彎加工處理(不屬嚴格意義的冷加工),再行時效硬化,以達到力學性能要求(6082合金時效停放機理,本人在《全國第十四屆輕合金加工學術交流會論文集——6061、6082鋁合金時效機制及停放效應的工藝探讨》一文中有專門論述,本文從略。)客戶具體的型材标準如下。

  1.1 抗拉強度:205Mpa~250 Mpa,極限280 Mpa。

  1.2 屈服強度:≥110 Mpa

  1.3 伸長率:≥12%

  1.4 表面光潔,無線條,擠壓紋無手感,無擦傷、劃傷,無坑凹現象,無明顯的陰陽面。

  1.5 幾何尺寸符合圖紙要求。

  1.6 确保從擠壓完成之日至運輸、客戶自行加工完成15天之内,力學性能無變化,折彎加工不發生脆裂、裂紋現象。

  6063t5鋁型材表面處理(技術車體6082鋁合金型材的T4熱處理生産工藝)(2)

  2. 化學成分的調整

  6082合金屬中等強度鋁合金,Si、Mg、Mn元素含量較6063比較高,擠壓困難,特别是Si含量,若按國标取上限,力學性能能夠保證,但擠壓困難,而且極易産生白點,報廢量大,Si含量取下限又極易發生力學性能不合格的質量事故,所以在化學成分的配比上,盡量保持金屬元素平衡,加強擠壓工藝控制,以達到理想的效果。表1是某公司6082合金T4供應狀态化學成分内控标準。

  表1 6082化學成分内控标準 (質量分數:wt/%)

  6063t5鋁型材表面處理(技術車體6082鋁合金型材的T4熱處理生産工藝)(3)

  6063t5鋁型材表面處理(技術車體6082鋁合金型材的T4熱處理生産工藝)(4)

  3. 熔煉工序生産鋁棒工藝技術參數

  鋁棒晶粒度必須達到一級标準,以保證優良的擠壓性能,具體的生産工藝參數如下:

  3.1 熔煉溫度:730℃~760℃

  3.2 鑄造溫度:715℃~730℃(指鑄造盤内溫度,冬天取上限,夏天取下限)

  3.3 鑄造速度:【設備制造廠家不同,有一定的差别】。

  3.3.1 Ф80mm-90mm 170-180mm/min

  3.3.2 Ф120mm-130mm 150-160mm/min

  3.3.3 Ф150mm-160mm 120-130mm/min

  3.3.4 Ф170mm-180mm 110-120mm/min

  3.3.5 Ф228mm 90-100mm/min

  3.3.6 Ф80mm-90mm 170-180mm/min

  3.3.7 水壓:0.04-0.08Mpa/cm2

  4. 擠壓生産工藝

  6082合金T4供應狀态,主要控制鋁棒上機溫度,擠壓速度、淬火溫度,特别是客戶對抗拉強度有嚴格的限制,達不到最低标準或超過标準客戶都不接受,并且在規定的時間内,經過加工後,還需時效硬化,從嚴格的意義上講,并不屬于真正的T4供應狀态,故在制訂擠壓工藝時在确保三溫的前提下,還應确保型材從模具出口到淬火之間(在線淬火)的時間間隔,應符合表2的規定:

  表2 擠壓材從模具出口到淬火區入口之間的時間間隔

  壁厚(㎜)

  時間間隔(不大于/s)

  壁厚(㎜)

  時間間隔(不大于/s)

  ≤1.6

  45

  >3.8~6.4

  50

  >1.6~3.8

  45

  >6.4

  75

  4.1 工藝參數

  4.1.1 鋁棒上機溫度:460℃-470℃。應先行将鋁棒加溫至520℃±5℃,擠壓前從爐内拿出,降溫至工藝溫度。若是中頻、工頻鋁棒加溫爐,可将溫度提高10℃,直接擠壓。

  4.1.2 擠壓筒溫度:400℃-420℃

  4.1.3 模具溫度:440℃-460℃

  4.1.4 擠出速度:

  6m/min~10 m/min(壁厚≥3㎜型材) 8m/min~16 m/min(壁厚<3㎜型材)  4.1.5 淬火溫度:525℃~540℃

   4.1.6 淬火方式:強風(風量660m3/n,全壓850Pa)

   4.1.7 淬火速度:≥4℃/S

   4.1.8 擠壓系數(擠壓比):20-60

   4.1.9 镦粗系數:1.03-1.16

  6063t5鋁型材表面處理(技術車體6082鋁合金型材的T4熱處理生産工藝)(5)

  

  4.2 力學性能檢測及生産工藝調整試驗

  4.2.1 檢測數據

  按照4.1條的工藝參數,于4月份、5月份生産了二批型材共20T,經檢測全部合格。7月份生産了一批型材共10T,經抽查10個批次結果見表3

  表3 12小時現場抽查10批次檢測力學性能數據

  6063t5鋁型材表面處理(技術車體6082鋁合金型材的T4熱處理生産工藝)(7)

  6063t5鋁型材表面處理(技術車體6082鋁合金型材的T4熱處理生産工藝)(8)

  4.2.2 重新抽查數據

  經查生産現場工藝記錄,基本符合工藝參數,考慮到七月份,擠壓車間溫度高達45℃-48℃,而且坯料包裝倉庫緊鄰擠壓車間,溫度一緻。故從二個不合格批次的型材中重新2次抽查,結果見表4。

  表4 48小時倉庫抽查2批次檢測力學性能數據

  6063t5鋁型材表面處理(技術車體6082鋁合金型材的T4熱處理生産工藝)(9)

  4.2.3 退火工藝試驗

  4.2.3.1 根據上述數據表明,除去型材存放環境不當之外,根本原因應屬現場工藝控制不當所緻(鋁棒溫度偏高或偏低,或鋁棒溫度沒有擠壓前降溫或鋁棒溫度降溫過低)。考慮到批次量大,又要按期交貨,故采用退火工藝進行補救。經過分析,判定選定用第13批次生産的型材作退火試驗。表5是260℃、保溫90min檢測數據。

  表5 260℃、保溫90min檢測數據

  6063t5鋁型材表面處理(技術車體6082鋁合金型材的T4熱處理生産工藝)(10)

  4.2.3.2 按上述工藝退火,抗拉強度明顯降低,達不到标準的力學性能。經重新修訂退火工藝,該批次型材全部合格,具體數據見表6。

  表6 250℃、保溫40min退火處理後檢測的數據

  6063t5鋁型材表面處理(技術車體6082鋁合金型材的T4熱處理生産工藝)(11)

  按照上述工藝将未發給客戶的型材全部進行退火處理,經抽查全部合格,該批型材經過10天到達客戶倉庫,客戶立即進行抽查檢測。表7是抽查結果(室外溫度36-39℃)。

  表7 型材經過10天,客戶抽查檢查的力學性能數據

  6063t5鋁型材表面處理(技術車體6082鋁合金型材的T4熱處理生産工藝)(12)

  5. 儲存與包裝

  客戶第三次大批量下訂單生産時,必須保證一次生産合格,否則,經過退火不但增加成本,而且每個企業的時效爐基本上都是滿負荷運行。退火工藝隻能作為補救措施,關鍵還是要嚴格現場工藝控制。為此,某公司在生産6082合金T4供應狀态型材時,派專人在現場監督工藝,每30min測量一次棒溫、每40min用手持紅外激光測溫儀測一次淬火溫度,以确保生産按規定工藝執行。型材生産完畢立即轉移到溫度相對低一點的倉庫存放,并且在存放之前,擠壓完成後,在型材溫度沒有完全降下來立即由膠袋包裝,型材兩頭用封口膠纏死,不要讓空氣進入。本批次共30T型材生産周3天,運輸周期7天,到達客戶處加工5天至客戶最後一紮型材加工前,檢測時力學性能全部合格。表8是同批次不同時間段,包裝型材與未包裝型材的試驗檢測數據。

  表8 各時間段未包裝、包裝型材檢測的力學性能

  6063t5鋁型材表面處理(技術車體6082鋁合金型材的T4熱處理生産工藝)(13)

  6063t5鋁型材表面處理(技術車體6082鋁合金型材的T4熱處理生産工藝)(14)

  6. 結論

  本文着重介紹6082合金T4供應狀态的力學性能檢測和試驗數據及生産工藝。從表8可以看出,生産現場嚴格控制操作工藝,擠壓完成後,立即派人進行包裝,即每鋸切一支,包裝一支,讓型材盡量減少與空氣接觸時間,凡包裝的型材,存放4h以後,即能獲得理想的力學性能,且随着時間的延長,力學性能并沒有大的變化(具體機理待另文論述)。但沒有包裝的型材,在96h之内變化不大,但在12天之後型材的自然時效效應增加,力學性能逐步增加。

  7. 綜上所述

  據6082合金船用鋁型材的特點和性能要求,上述工藝是比較合理的。其中鑄棒均勻化處理、感應加熱、型材水淬後時效是達到産品性能要求的先決條件;工藝參數的嚴格控制是産品質量的保證。在熔鑄工藝中,鑄造溫度、速度、冷卻水流量的合理搭配是保證鑄造質量的關鍵;在擠壓工藝中,擠壓出口溫度的控制則是保證産品性能的關鍵。

  根據6082合金船用鋁型材的特點和性能要求,上述工藝是比較合理的。其中鑄棒均勻化處理、感應加熱、型材水淬後時效是達到産品性能要求的先決條件;工藝參數的嚴格控制是産品質量的保證。

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