铝合金挤出型材的淬火冷却工艺
文献发布时间:2023-06-19 10:58:46
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。
- 铝合金挤出型材的淬火冷却工艺
- 一种铝型材在线挤压淬火冷却工艺及装置