一种高强度铝合金超大直径薄壁耐压管的生产方法
【技术领域】
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[0001]本发明所属技术领域为有色金属加工领域，提供一种直径超过Φ800πιπι的高强度铝合金薄壁耐压管道的生产方法。
技术背景:
[0002]铝合金管道的生产方法通常是挤压、旋压等，挤压受挤压效率、挤压比及挤压设备等的限制，目前世界上能挤压的壁厚在10?50mm的最大直径也不超过Φ 700mm。旋压能把挤压管的直径加大，但所能加工的长度受到限制，效率也比较低，因此，也不适合大批量生产薄壁管材。目前大直径的薄壁钢管往往用焊接的方法进行生产，由于钢的熔化焊性能较好，特别是低碳钢熔化焊性能好，用气体保护自动焊接的方法能得到高质量的焊缝，因此，大直径的钢管通常均用熔化焊的方法生产。但铝合金的熔化焊性能较差，特别是高强度铝合金通常合金含量较高，其熔化焊接的性能更差，尤其是焊接厚度超过20_左右后，熔化焊较难得到高质量的焊缝，且焊缝性能的焊接系数通常只有0.5?0.6以下，特别是当焊缝较长时，更难得到质量一致的性能稳定的焊缝，为此，必须有一种高可靠性的焊接方法保障高强度铝合金的焊接性能及长焊缝的焊接性能一致性，搅拌摩擦焊接刚好可以解决这一难题，其焊缝组织致密，晶粒细小，长距离焊接时质量稳定，且焊接系数能稳定达到0.8?0.9左右，是最适合于有一定焊接厚度的铝合金焊接方法，再配以合理的生产工艺及热处理，则能生产出高强度耐高压的铝合金管道。
【发明内容】
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[0003]本发明的目的是提供一种高强度铝合金超大直径薄壁耐压管的生产方法。
[0004]一种高强度铝合金超大直径薄壁耐压管的生产方法，其步骤如下:
[0005](I)材料准备:热轧制板料；
[0006](2)将热轧板进行固溶淬火:固溶温度(450-550) °C，保温时间(30?60)min，采用辊底加热固溶淬火完成固溶；
[0007](3)卷或轧卷筒:将热轧板在卷板机上进行卷曲或卷轧，使其卷成一个圆形筒；此工序在固溶淬火后12小时内完成；
[0008](4)搅拌摩擦焊接:先将焊接夹具体安装在搅拌摩擦焊机的工作台上，再把已卷成筒的铝合金管状体安装在夹具体上的定位芯轴上，同时使焊缝处在定位芯轴的上母线位置，用夹紧装置把铝合金管状体夹紧在定位芯轴上；调整好搅拌头位置，使其从焊缝的一端焊至另一端；
[0009](5)整形:将已完成固溶淬火的管道在卷板机上再次进行卷圆处理，从而实现整形，此工序在淬火后36小时内完成；
[0010](6)时效处理，工艺参数为:(120-170) V X (12?20h)；
[0011](7)耐压试验；
[0012]所述步骤(3)-(5)的总间隔时间必须在固溶淬火后36小时内完成。
[0013]作为优选，所述的高强度铝合金为2XXX或6XXX或7XXX系铝合金。
[0014]作为优选，所述的夹紧装置为圆形夹具和液压夹紧机构。
[0015]作为优选，所述超大直径薄壁耐压管的直径范围为OSOOmm以上，管道壁厚20?60mmo
[0016]作为优选，所述的热轧制板料的规格(长X宽X厚)为(2000?24000)mmX (2550-4700)mmX (20-60)mm。
[0017]采用本发明方法所生产的铝合金管，焊缝强度好，焊缝一致性好，管道圆度好，超声检查无缺陷，管内耐压大。各系列典型合金经此方法与工艺后，管材焊缝最低屈服强度与允许管内耐压(适用气体与液体)如下:①2XXX，σ。2彡288Mpa，15Mpa ?’②6XXX，σ 0.2多 200Mpa，P 内压多 1Mpa 7XXX，σ 0.2多 385Mpa，P 内压多 20Mpa。
【附图说明】
[0018]图1为焊接装置不意图；
[0019]图2为图1中的A-A左视图。
【具体实施方式】
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[0020]实施例1 7075铝合金管焊接
[0021](I)材料准备:规格(长X宽X厚)为6600mmX 2800mmX 32mm热轧制板料；
[0022](2)将热轧板进行固溶淬火，固溶淬火工艺参数为:固溶温度470°C，保温时间30min，采用辊底加热固溶淬火完成固溶；
[0023](3)将热轧板在专门的大型卷板机上进行卷曲(或卷轧)，使其卷成一个圆形筒，卷筒有效内径Φ860_ ;此工序在淬火后6小时内完成。
[0024](4)先将焊接夹具体1(如图1、图2示)安装在搅拌摩擦焊机的工作台9上，再把已卷成筒的铝合金管6安装在焊接夹具体I的定位芯轴3上，同时使焊缝5处在定位芯轴3的上母线位置，通过专用的圆形夹具8及液压夹紧机构7把铝合金管6夹紧在定位芯轴3上。
[0025](5)调整好搅拌头2的位置，使其从焊缝的一端焊至另一端，焊接工艺参数为:焊接转速1750rpm，移动速度250mm/min，有效焊接深度31.4mm。
[0026](6)将已完成固溶淬火的管道在专用的卷板机上再次进行卷圆处理，从而实现整形，此工序在淬火后12小时内完成。
[0027](7)时效处理，工艺参数为:120°C X (16?18h)。
[0028](8)耐压试验。
[0029]经过上述工艺过程所生产的铝合金管，焊缝强度达到ob= 478Mpa，σ α2 =402Mpa，焊缝一致性好，管道圆度好，管内耐压超过26Mpa。
[0030]实施例2 6061铝合金管焊接
[0031](I)材料准备:规格(长X宽X厚)为6600mmX 3940mmX 55mm热轧制板料；
[0032](2)将热轧板进行固溶淬火，固溶淬火工艺参数为:固溶温度535°C，保温时间30min，采用辊底加热固溶淬火完成固溶；
[0033](3)将热轧板在专门的大型卷板机上进行卷曲(或卷轧)，使其卷成一个圆形筒，卷筒有效内径Φ 1200mm ;此工序在淬火后12小时内完成。
[0034](4)先将焊接夹具体1(如图1、图2示)安装在搅拌摩擦焊机的工作台9上，再把已卷成筒的铝合金管6安装在焊接夹具体I的定位芯轴3上，同时使焊缝5处在定位芯轴3的上母线位置，通过专用的圆形夹具8及液压夹紧机构7把铝合金管6夹紧在定位芯轴3上。
[0035](5)调整好搅拌头2的位置，使其从焊缝的一端焊至另一端，焊接工艺参数为:焊接转速2250rpm，移动速度300mm/min，焊接深度54.4mm。
[0036](6)将已完成固溶淬火的管道在专用的卷板机上再次进行卷圆处理，从而实现整形，此工序在淬火后24小时内完成。
[0037](7)时效处理，工艺参数为:165°C X (12?16h)。
[0038](8)耐压试验。
[0039]经过上述工艺过程所生产的铝合金管，焊缝强度达到ob= 270Mpa，σ α2 =189.5Mpa，焊缝一致性好，管道圆度好，管内耐压超过15Mpa。
[0040]实施例3 2024铝合金管焊接
[0041](I)材料规格(长X宽X厚)为6000mmX 3266mmX 40mm热轧制板料一块。
[0042](2)将热轧板进行辊底式加热固溶淬火，工艺参数为:固溶温度502°C，保温时间30mino
[0043](3)在专门的大型卷板机上进行卷曲(或卷轧)，使其卷成一个圆形筒，卷筒有效内径Φ 100mm ;此工序在淬火后8小时内完成。
[0044](4)先将焊接夹具体1(如图1、图2示)安装在搅拌摩擦焊机的工作台9上，再把已卷成筒的铝合金管6安装在焊接夹具体I的定位芯轴3上，同时使焊缝5处在定位芯轴3的上母线位置，通过专用的圆形夹具8及液压夹紧机构7把铝合金管6夹紧在定位芯轴3上。
[0045](5)调整好搅拌头2的位置，使其从焊缝的一端焊至另一端，焊接工艺参数为:焊接转速2000rpm，移动速度300mm/min，焊接深度39.2mm。
[0046](6)将已完成固溶淬火的管道在专用的卷板机上再次进行卷圆处理，从而实现整形，此工序在淬火后36小时内完成。
[0047](7)时效处理，工艺参数为:170°C X (16?18h)。
[0048](8)耐压试验。
[0049]经过上述工艺过程所生产的铝合金管，焊缝强度达到ob= 372Mpa，σ α2 =275Mpa，焊缝一致性好，管道圆度好，管内耐压超过19Mpa。
【主权项】
1.一种高强度铝合金超大直径薄壁耐压管的生产方法，其特征是，其步骤如下: (1)材料准备:热轧制板料； (2)将热轧板进行固溶淬火:固溶温度(450-550)°C，保温时间(30?60)min，采用辊底加热固溶淬火完成固溶； (3)卷或轧卷筒:将热轧板在卷板机上进行卷曲或卷轧，使其卷成一个圆形筒；此工序在固溶淬火后12小时内完成； (4)搅拌摩擦焊接:先将焊接夹具体安装在搅拌摩擦焊机的工作台上，再把已卷成筒的铝合金管状体安装在焊接夹具体上的定位芯轴上，同时使焊缝处在定位芯轴的上母线位置，用夹紧装置把铝合金管状体夹紧在定位芯轴上；调整好搅拌头位置，使其从焊缝的一端焊至另一端； (5)整形:将已完成固溶淬火的管道在卷板机上再次进行卷圆处理，从而实现整形，此工序在淬火后36小时内完成； (6)时效处理，工艺参数为:(120-170)0C X (12?20h)； (7)耐压试验 所述步骤(3)-(5)的总间隔时间必须在固溶淬火后36小时内完成。
2.根据权利要求1所述的高强度铝合金超大直径薄壁耐压管的生产方法，其特征是，所述的高强度铝合金为2XXX或6XXX或7XXX系铝合金。
3.根据权利要求1或2所述的高强度铝合金超大直径薄壁耐压管的生产方法，其特征是，所述的夹紧装置为圆形夹具和液压夹紧机构。
4.根据权利要求1或2所述的高强度铝合金超大直径薄壁耐压管的生产方法，其特征是，所述超大直径薄壁耐压管的直径范围为Φ800mm以上，管道壁厚20?60mm。
5.根据权利要求1或2所述的高强度铝合金超大直径薄壁耐压管的生产方法，其特征是，所述的6XXX热轧制板料的规格(长X宽X厚)为(2000?24000)mmX (2550-4700)mm X (20-60)mm。
【专利摘要】本发明公开了一种高强度铝合金超大直径薄壁耐压管的生产方法，其步骤为：(1)材料准备；(2)将热轧板进行固溶淬火；(3)卷或轧卷筒；(4)搅拌摩擦焊接；(5)整形；(6)时效处理；(7)耐压试验；所述步骤(3)-(5)的总间隔时间必须在固溶淬火后36小时内完成。采用本发明方法所生产的铝合金管，焊缝强度好，焊缝一致性好，管道圆度好，管内耐压大。各系列典型合金经此方法与工艺后，管材焊缝最低屈服强度与允许管内耐压(适用气体与液体)如下：①2XXX，σ0.2≥288Mpa，P内压≥15Mpa；②6XXX，σ0.2≥200Mpa，P内压≥10Mpa；③7XXX，σ0.2≥385Mpa，P内压≥20Mpa。
【IPC分类】B21C37-08, B23K20-12
【公开号】CN104668307
【申请号】CN201510118193
【发明人】郑英, 姚齐水, 吴周敏, 薛慧
【申请人】郑英
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月14日