专利名称:铝镁合金管连续凝固及半固态成形工艺的制作方法
技术领域:
本发明涉及铝及铝合金“管、棒、线、型材产品”生产领域的金属熔炼、铸锭及塑性变形加工工艺。
背景技术:
当前国内、外的铝及铝合金“管、棒、线、型材产品”的生产工艺复杂,设备投资巨大;一般采用“熔炼、铸锭、轧制”,或“熔炼、铸锭、挤压”,或“连铸连轧”,或“熔炼、拉铸”等工艺,不仅能耗高,成材率低,而且产品的综合性能(力学性能和电气性能)差,产品性能波动大,而生产成本较高。对于铝及铝合金线坯生产工艺,一般仅能生产# 8 # 16mm规格的产品,几乎不可能生产# 8mm以下规格的线坯。以6061为代表的6000系列铝合金中的主要合金元素为镁与硅,具有中等强度、良好的抗腐蚀性、可焊接性,抗氧化性能较好。广泛应用于要求有一定强度和抗蚀性高的各种工业结构件,如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、铁道车辆等。一般传统的6061管材生产工艺流程如下铝镁合金熔炼一铸锭一锭坯处理(铣削等)—挤压一管坯一拉制一热处理一拉制 —热处理一管材一校直一锯切一成品一包装入库等。该生产流程工艺装备投资巨大,工艺流程长,金属损耗大,工艺能耗高,产品的外观及综合机械性能表现一般,而生产成本高昂。
发明内容
为了解决这个难题,本发明提供一种全新的金属凝固及半固态成形工艺,用来生产铝镁合金管型材产品。本发明是在连续挤压(Conform)技术基础上发展起来的一种金属加工成形新工艺,是将铸造(Casting)与挤压(Extrusion)结合为一体的金属连续凝固与半固态成形工艺。金属连续凝固及半固态成形工艺,是采用液体金属为坯料,不仅无需锭坯铸造工序,而且省去了锭坯二次加热,极大地降低了能耗。该工艺综合了凝固加工和塑性加工的优势,即加工温度比液态低,变形抗力比固态小,可一次大变形量加工成形状复杂、且精度和性能质量要求较高的铝镁合金管材制品。同时,该工艺的成形过程,是金属材料在高压下的结晶凝固和塑性变形过程,是强制补缩和致密化过程的复合,外加压力提供的膨胀能增加了材料的形核率,从而使材料组织细化,有利于提高铝镁合金产品的机电综合性能。具体技术方案如下一种铝镁合金管连续凝固及半固态成形工艺,具有如下步骤1)将铝镁合金铸锭传送到预热箱中预热到240°C 260°C ;2)将铸锭投入自动加料装置的加热炉中,加热到660°C 720V ;3)熔体铝镁合金经过过滤注入成形主机的浇注口 ;
4)成形主机将液态铝镁合金的制成管材;5)成型铝镁合金管材采用水冷却,冷却水温度不超过50°C ;6)由收卷机对冷却后管材进行收卷卷曲。上述步骤2~)中铸锭在加热炉加热过程中充入保护气体氩气,防止金属熔体受到污染,并且熔体铝镁合金上设有覆盖剂。上述覆盖剂为KCL和NaCL。上述步骤幻中熔体铝镁合金采用陶瓷过滤片过滤杂质。上述步骤4)成形主机采用DZJ-460型,成型过程中采用强制循环水冷系统进行冷却,冷却后温度控制在350°C 450°C之间,成形主机的成形轮表面采用辐射式冷却方式。上述成形主机采用“Pilger”螺母给成形轮系装配预紧力,并设有橡胶密封件。上述成形主机的浇注口到管材出口设有温度传感器,用于监测金属成型过程中各阶段温度。铝镁合金管连续凝固及半固态成形工艺与传统工艺方法比较,具有如下特点(1)工艺设备结构紧凑,占地面积小,高效节能,投资少,安装维修方便;(2)可连续生产超长的铝镁合金管制品,精度高,表面光洁平整,工艺废料与几何废料少,成品率高,其生产过程不污染环境,生产作业条件好,制品纯净度高,机电综合性能好;(3)工序少,生产流程短,生产成本低,是一种典型、高效、节能的短流程工艺。
下面结合附图对本发明的实施例做进一步的详细描述。图1是本发明生产流程示意图。
具体实施例方式如图1所示,本发明生产过程包括铝镁合金的熔化保温处理、熔体浇铸、CASTEX成型、管材冷却和管材收线。本发明具体的生产步骤如下1)将铝镁合金铸锭传送到预热箱中预热到240°C 260°C ;2)将铝镁铸锭投入自动加料装置的加热炉中,加热到660°C 720°C,加热炉加热炉加热过程中充入保护气体氩气,防止铝镁合金金属熔体受到污染,并且熔体铝镁合金上设有覆盖剂,覆盖剂为KCL和NaCL ;3)熔体铝镁合金经过过滤注入成形主机的浇注口,熔体铝镁合金采用陶瓷过滤片过滤杂质;4) DZJ-460型成形主机将液态铝镁合金的制成管材,成型过程中采用强制循环水冷系统进行冷却,冷却后温度控制在350°C 450°C之间,成形主机的成形轮表面采用辐射式冷却方式;上述成形主机采用“Pilger”螺母给成形轮系装配预紧力,并设有橡胶密封件;上述成形主机的浇注口到管材出口设有温度传感器,用于监测金属成型过程中各阶段温度,控制金属成型;5)成型铝镁合金管材采用水冷却,冷却水温度不超过50°C ;6)由收卷机对冷却后管材进行收卷卷曲。
上述生产过程主要由CASTEX成形机组完成,成形机组由浇铸系统、成形主机、控制系统、传动系统和收线系统组成。浇注系统用来完成铝镁合金熔体注入的控制和熔体保护,由自动加料装置、加热炉、液位控制装置、气体保护装置和注液管组成。其中,自动加料装置具有自动上料,预热、 保温和自动加料的功能;注液管指向成形主机的浇注口以保证金属液的顺利流入。成形主机选用DZJ-460型,变频交流调速,CASTEX成形轮直径Φ460mm,双出线结构。主机由机架、CASTEX成形轮系、固定靴座、压力保持装置、液压驱动装置和成形模具等组成,为解决铝镁合金材料的连续凝固与成形过程的温度控制问题,在CASTEX成形主机中采用强制循环水冷系统进行冷却,CASTEX成形轮表面采用辐射式冷却方式,以提高对金属熔体的冷却强度。同时,应用“Pilger”螺母,提供给CASTEX成形轮系装配预紧力,并依靠橡胶件密封,解决CASTEX成形轮系在强扭矩工况条件下的稳定性和密封问题。上述CASTEX成形机组内从浇注口到出口的固定靴座内安装热电偶,多点实时测量连续凝固与成形过程的各点温度,整个机组的连续凝固与成形过程控制和力能参数显示采用PLC可编程逻辑控制技术,成形过程控制包括铝镁合金熔体流量、冷却强度、CASTEX成形轮转速和成形制品在线冷却强度等。CASTEX成形机组的传动系统应用变频电机等无极调速方式,电机输出的扭矩通过弹性连轴器,将动力传至减速机进行扭矩放大,再通过弹性连轴器传递至CASTEX成形主机,驱动CASTEX成形轮系工作。收线系统是在一定的张力作用下,将CASTEX成形的铝镁合金管牵引通过水冷槽, 并卷曲成盘供下工序使用。显然,本发明的上述具体实施方式
仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以容易的做出其它形式上的变化或者替代,而这些改变或者替代也将包含在本发明确定的保护范围之内。
权利要求
1.一种铝镁合金管连续凝固及半固态成形工艺,具有如下步骤1)将铝镁合金铸锭传送到预热箱中预热到240°c 260°C;2)将铸锭投入自动加料装置的加热炉中,加热到660°C 720°C;3)熔体铝镁合金经过过滤注入成形主机的浇注口;4)成形主机将液态铝镁合金的制成管材;5)成型铝镁合金管材采用水冷却,冷却水温度不超过50°C;6)由收卷机对冷却后管材进行收卷卷曲。
2.根据权利要求1所述的铝镁合金管连续凝固及半固态成形工艺,其特征在于上述步骤2~)中铸锭在加热炉加热过程中充入保护气体氩气,防止金属熔体受到污染,并且熔体铝镁合金上设有覆盖剂。
3.根据权利要求2所述的铝镁合金管连续凝固及半固态成形工艺,其特征在于上述覆盖剂为KCL和NaCL。
4.根据权利要求1所述的铝镁合金管连续凝固及半固态成形工艺,其特征在于上述步骤幻中熔体铝镁合金采用陶瓷过滤片过滤杂质。
5.根据权利要求1所述的铝镁合金管连续凝固及半固态成形工艺,其特征在于上述步骤4)成形主机采用DZJ-460型,成型过程中采用强制循环水冷系统进行冷却,冷却后温度控制在350°C 450°C之间,成形主机的成形轮表面采用辐射式冷却方式。
6.根据权利要求5所述的铝镁合金管连续凝固及半固态成形工艺,其特征在于上述成形主机采用“Pilger”螺母给成形轮系装配预紧力,并设有橡胶密封件。
7.根据权利要求5所述的铝镁合金管连续凝固及半固态成形工艺,其特征在于上述成形主机的浇注口到管材出口设有温度传感器,用于监测金属成型过程中各阶段温度。
全文摘要
本发明涉及铝及铝合金“管、棒、线、型材产品”生产领域的金属熔炼、铸锭及塑性变形加工工艺。本发明提供一种全新的金属凝固及半固态成形工艺,用来生产铝及铝合金管、棒、线、型材产品。本发明是在连续挤压(Conform)技术基础上发展起来的一种金属加工成形新工艺,是将铸造(Casting)与挤压(Extrusion)结合为一体的金属连续凝固与半固态成形工艺。该工艺的成形过程,是铝镁合金材料在高压下的结晶凝固和塑性变形过程,是强制补缩和致密化过程的复合,外加压力提供的膨胀能增加了材料的形核率,从而使材料组织细化,有利于提高铝镁合金管的机电综合性能。
文档编号B22D11/055GK102380589SQ20111031742
公开日2012年3月21日 申请日期2011年10月19日 优先权日2011年10月19日
发明者叶飞 申请人:江苏盛天实业有限公司