铝合金挤出型材的淬火冷却工艺

技术领域

本发明涉及铝合金挤出型材的淬火冷却工艺，属于铝型材生产加工技 术领域。

背景技术

铝合金型材是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、 航天、汽车、机械制造、船舶，建筑，装修及化学工业中已大量应用。随 着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求 日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金型材是工业中应用 最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶， 建筑，装修。及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经 济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性 研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时 焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成 为研究的热点之一。其生产过程中需要将铝型材的加热后淬火冷却。

现有的铝型材淬火方式中，风冷淬火、水冷淬火方式冷却速度较低， 不易满足淬火强度要求，而且冷却速度难以控制；浸水淬火方式虽然冷却 速度大，但无法准确控制不同材料和壁厚铝型材的冷却速度，铝合金型材 淬火往往变形严重，各处刚度分布不均匀，得到的铝型材成品的质量较低。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了铝合金挤出型材的淬火冷却 工艺，具体技术方案如下：

铝合金挤出型材的淬火冷却工艺，包括以下步骤：

(a)预热：将铝合金型材在预热炉中进行预热，待铝合金的温度达到 180-250℃并均匀稳定后，将铝合金型材送入挤压机中进行挤压；

(b)保温：将挤出后的铝型材送入送入保温炉中进行保温处理，并持 续向保温炉内输入加热气体介质，控制保温炉内的温度在300-500℃；

(c)淬火：将达到淬火温度的铝合金型材送入淬火装置中进行淬火处 理，具体如下：

c1、多段渐进式冷却：在淬火开始阶段，由于型材比较敏感，先将型 材缓慢冷却至一定的温度后，后段再采用较快的冷却速度进行急冷；

c2、在型材截面的周向上配置合理的冷却源和冷却密度，保障型材截 面周向的冷却速度一致。

本发明的铝合金挤出型材的淬火冷却工艺，采用了预热、保温和淬火 的方式进行，先进行预热再挤压可以提高挤压的效果，同时保温可以防止 由挤压机挤出的铝合金型材本省的热量散失到周围的环境中，导致铝合金 型材的温度不均匀，从而提高了后续的淬火效果，淬火时采用多段渐进式 冷却，是由于型材比较敏感，如果一开始就采用较快的冷却速度，而型材 截面的周向上又不能进行方向性的调节，会造成型材变形量大，故淬火前段选择相对缓慢的冷却速度，先将型材缓慢冷却至一定的温度后，后段再 采用较快的冷却速度进行急冷；同时，根据型材截面结构情况、壁厚的厚 薄进行调节，壁厚较厚的一侧需要冷却强度高，壁厚较薄的一侧则需要冷 却强度低些，使得型材截面同一时间内冷却到相同的温度，保障型材截面 周向的冷却速度一致。

进一步的，所述冷却源为风冷、风雾混合和水冷的方式，且每一路风 口和喷头均可根据需要单独调节风量和水量，保障型材截面上各个位置淬 火均匀。采用风冷、风雾混合和水冷三合一的方式，每一种功能都可以根 据需要进行大小调节，形成从弱到强无级变化的冷却强度，适应不同合金 不同壁厚对冷却强度不同的需求；采用风雾混合的方式，主要是因为挤压 车间的气温较高，纯风冷时，就算风压、风量很大，冷却速度也不高，而 且能耗较大，如果直接用雾冷或者水冷，相对部分合金型材的冷却速度又 过高，型材容易变形，而且风雾混合，既能获得比风冷强很多的冷却效果， 又能降低风机的能耗，从而获得合适的冷却速度。

进一步的，所述冷却密度为风口和喷头的分布密度。

进一步的，所述挤压温度为400-550℃，挤压速度为6m/min。铝合金 的挤压温度应等于或高于该铝合金的淬火温度。

本发明的有益效果：

本发明的铝合金挤出型材的淬火冷却工艺，先进行预热再挤压可以提 高挤压的效果，同时保温可以防止由挤压机挤出的铝合金型材本省的热量 散失到周围的环境中，导致铝合金型材的温度不均匀，从而提高了后续的 淬火效果，淬火时采用多段渐进式冷却，是由于型材比较敏感，如果一开 始就采用较快的冷却速度，而型材截面的周向上又不能进行方向性的调节， 会造成型材变形量大，故淬火前段选择相对缓慢的冷却速度，先将型材缓 慢冷却至一定的温度后，后段再采用较快的冷却速度进行急冷；同时，根 据型材截面结构情况、壁厚的厚薄进行调节，壁厚较厚的一侧需要冷却强 度高，壁厚较薄的一侧则需要冷却强度低些，使得型材截面同一时间内冷 却到相同的温度，保障型材截面周向的冷却速度一致，从而提高了铝型材 的淬火效果。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合 实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具 体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

本实施例的铝合金挤出型材的淬火冷却工艺，包括以下步骤：

(a)预热：将铝合金型材在预热炉中进行预热，待铝合金的温度达到 200℃并均匀稳定后，将铝合金型材送入挤压机中进行挤压，挤压温度为 450℃，挤压速度为6m/min；

(b)保温：将挤出后的铝型材送入送入保温炉中进行保温处理，并持 续向保温炉内输入加热气体介质，控制保温炉内的温度在400℃；

(c)淬火：将达到淬火温度的铝合金型材送入淬火装置中进行淬火处 理，具体如下：

c1、多段渐进式冷却：在淬火开始阶段，由于型材比较敏感，如果一 开始就采用较快的冷却速度，而型材截面的周向上又不能进行方向性的调 节，会造成型材变形量大，故淬火前段选择相对缓慢的冷却速度，先将型 材缓慢冷却至一定的温度后，后段再采用较快的冷却速度进行急冷；

c2、在型材截面的周向上配置合理的冷却源和冷却密度，冷却源为风 冷、风雾混合和水冷的方式，且每一路风口和喷头均可根据需要单独调节 风量和水量，保障型材截面上各个位置淬火均匀；冷却密度为风口和喷头 的分布密度，根据型材截面结构情况、壁厚的厚薄进行调节，壁厚较厚的 一侧需要冷却强度高，壁厚较薄的一侧则需要冷却强度低些，使得型材截 面同一时间内冷却到相同的温度。

实施例2

本实施例的铝合金挤出型材的淬火冷却工艺，包括以下步骤：

(a)预热：将铝合金型材在预热炉中进行预热，待铝合金的温度达到 220℃并均匀稳定后，将铝合金型材送入挤压机中进行挤压，挤压温度为 480℃，挤压速度为6m/min；

(b)保温：将挤出后的铝型材送入送入保温炉中进行保温处理，并持 续向保温炉内输入加热气体介质，控制保温炉内的温度在450℃；

(c)淬火：将达到淬火温度的铝合金型材送入淬火装置中进行淬火处 理，具体如下：

c1、多段渐进式冷却：在淬火开始阶段，由于型材比较敏感，如果一 开始就采用较快的冷却速度，而型材截面的周向上又不能进行方向性的调 节，会造成型材变形量大，故淬火前段选择相对缓慢的冷却速度，先将型 材缓慢冷却至一定的温度后，后段再采用较快的冷却速度进行急冷；

c2、在型材截面的周向上配置合理的冷却源和冷却密度，冷却源为风 冷、风雾混合和水冷的方式，且每一路风口和喷头均可根据需要单独调节 风量和水量，保障型材截面上各个位置淬火均匀；冷却密度为风口和喷头 的分布密度，根据型材截面结构情况、壁厚的厚薄进行调节，壁厚较厚的 一侧需要冷却强度高，壁厚较薄的一侧则需要冷却强度低些，使得型材截 面同一时间内冷却到相同的温度。

实施例3

本实施例的铝合金挤出型材的淬火冷却工艺，包括以下步骤：

(a)预热：将铝合金型材在预热炉中进行预热，待铝合金的温度达到 240℃并均匀稳定后，将铝合金型材送入挤压机中进行挤压，挤压温度为 520℃，挤压速度为6m/min；

(b)保温：将挤出后的铝型材送入送入保温炉中进行保温处理，并持 续向保温炉内输入加热气体介质，控制保温炉内的温度在480℃；

(c)淬火：将达到淬火温度的铝合金型材送入淬火装置中进行淬火处 理，具体如下：

c1、多段渐进式冷却：在淬火开始阶段，由于型材比较敏感，如果一 开始就采用较快的冷却速度，而型材截面的周向上又不能进行方向性的调 节，会造成型材变形量大，故淬火前段选择相对缓慢的冷却速度，先将型 材缓慢冷却至一定的温度后，后段再采用较快的冷却速度进行急冷；

c2、在型材截面的周向上配置合理的冷却源和冷却密度，冷却源为风 冷、风雾混合和水冷的方式，且每一路风口和喷头均可根据需要单独调节 风量和水量，保障型材截面上各个位置淬火均匀；冷却密度为风口和喷头 的分布密度，根据型材截面结构情况、壁厚的厚薄进行调节，壁厚较厚的 一侧需要冷却强度高，壁厚较薄的一侧则需要冷却强度低些，使得型材截 面同一时间内冷却到相同的温度。

对比例1

(a)预热：将铝合金型材在预热炉中进行预热，待铝合金的温度达到 200℃并均匀稳定后，将铝合金型材送入挤压机中进行挤压；

(b)保温：将挤出后的铝型材送入送入保温炉中进行保温处理，并持 续向保温炉内输入加热气体介质，控制保温炉内的温度在300-500℃；

(c)淬火：采用风冷、风雾混合和水冷的方式，将冷却液均匀喷洒于 铝型材表面，使铝型材的表面各处均匀的冷却。

对比例2

(a)预热：将铝合金型材在预热炉中进行预热，待铝合金的温度达到 200℃并均匀稳定后，将铝合金型材送入挤压机中进行挤压；

(b)保温：将挤出后的铝型材送入送入保温炉中进行保温处理，并持 续向保温炉内输入加热气体介质，控制保温炉内的温度在300-500℃；

(c)淬火：采用风冷、水冷和雾冷的方式对铝型材进行冷却，将冷却 液均匀喷洒于铝型材表面，使铝型材的表面各处均匀的冷却。

将实施例1、2、3和对比例1以及对比例2中的铝型材进行175℃X8h 的人工时效处理，取样进行拉伸试验，并对四种淬火实验的铝型材力学性 能进行比较，结果如下表：

从上表可以看出，通过对铝型材采取分段渐进式冷却以及采用风冷、 风雾混合和水冷结合的方式进行淬火，得到的铝型材的抗拉强度和延伸率 均高于其它的对比例，淬火的效率较高，可以获得优良的铝型材。

需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅 仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求 或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且， 术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使 得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且 还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……” 限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还 存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在 本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。