6026鋁合金擠壓棒材生產(chǎn)工藝研究

曹振華，譚 琳，遲洋波，王義斌，徐 寧

（遼寧忠旺集團(tuán)有限公司，遼寧 遼陽(yáng) 111003）

6026鋁合金擠壓棒材生產(chǎn)工藝研究

曹振華，譚 琳，遲洋波，王義斌，徐 寧

（遼寧忠旺集團(tuán)有限公司，遼寧 遼陽(yáng) 111003）

對(duì)6026鋁合金棒材生產(chǎn)工藝進(jìn)行了研究，制定了合理的化學(xué)成分。確定了6026鋁合金的均勻化制度為550℃×8h，擠壓工藝參數(shù)為：鑄錠加熱溫度（500±10）℃、擠壓速度(5.5±0.5)m/min，最佳時(shí)效制度165℃×8h，按照以上工藝進(jìn)行生產(chǎn)，可滿足客戶的要求。

6026鋁合金；均勻化處理；擠壓工藝；時(shí)效制度

0 前言

隨著現(xiàn)代交通工具的快速發(fā)展，對(duì)材料的性能要求越來(lái)越高。鋁合金制品因其質(zhì)量輕、耐腐蝕性能好、拉伸性能高等特點(diǎn)而成為當(dāng)今世界各國(guó)研究的熱點(diǎn)[1]。6026鋁合金屬于中高強(qiáng)Al-Mg-Si系鋁合金，為可熱處理強(qiáng)化鋁合金，主要用于制造既要有高的強(qiáng)度又要有高的斷裂韌性的焊接結(jié)構(gòu)，如交通運(yùn)輸車輛的桁架、桿件、容器；大型熱交換器，以及焊接后不能進(jìn)行固熔處理的部件；還可用于制造體育器材等[2]。在此之前沒(méi)有相關(guān)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，故根據(jù)客戶提出的相關(guān)技術(shù)性能要求，我們對(duì)此進(jìn)行了前期的工藝設(shè)計(jì)及試制生產(chǎn)，總結(jié)出符合客戶要求的工藝制度。

本文主要從6026鋁合金的化學(xué)成分控制、鑄錠均勻化處理工藝、擠壓工藝、時(shí)效工藝等方面進(jìn)行試驗(yàn)研究。

1試驗(yàn)材料及技術(shù)要求

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)采用規(guī)格為Ф30mm的6026擠壓棒材為主要實(shí)驗(yàn)材料。其化學(xué)成分符合美國(guó)AA標(biāo)準(zhǔn)，具體力學(xué)性能要求見(jiàn)表1。鑄錠規(guī)格Ф151mm×460mm，采用半連續(xù)鑄造方法生產(chǎn)，鑄造過(guò)程中采用泡沫陶瓷過(guò)濾，Al-Ti-B絲細(xì)化晶粒，經(jīng)均勻化處理，以消除偏析，使成分更加均勻。使用12.5MN油壓臥式擠壓機(jī)擠壓。

表1 力學(xué)性能要求

1.2 技術(shù)要求

客戶要求室溫下縱向力學(xué)性能應(yīng)符合表1的要求, 型材表面要清潔，不能有印漬、劃痕、凹坑等缺陷。化學(xué)成分要求見(jiàn)表2。

表2 合金化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%)

2 生產(chǎn)工藝的確定

2.1 化學(xué)成分的控制

在Al-Mg-Si系合金中加入Cu元素，形成強(qiáng)化相S相（Al2CuMg），可以有效提高合金的強(qiáng)度；加入Mn、Cr元素能提高再結(jié)晶溫度，有效阻止鋁合金的再結(jié)晶過(guò)程；加入Bi元素會(huì)略降低合金的強(qiáng)度，但可改善切削性能，這是由于Bi在固態(tài)下粒子脆而熔點(diǎn)低，切削時(shí)在刀刃的接觸面上有大量脆而不硬的粒子存在，相當(dāng)于減小切削面面積，使刃具磨損減少，切削力和切削溫度降低。車間經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，制定了表2中的合理內(nèi)控化學(xué)成分。

2.2 鑄錠均勻化處理工藝

均勻化的目的是使鑄錠中的不平衡共晶組織在基體中分布趨于均勻，過(guò)飽和固溶元素從固溶體中析出，從而消除鑄造應(yīng)力，提高鑄造塑性，減小變形抗力，改善加工產(chǎn)品的組織和性能[2]。而產(chǎn)生非平衡結(jié)晶組織的原因是結(jié)晶時(shí)擴(kuò)散過(guò)程受阻，這種組織在熱力學(xué)上是亞穩(wěn)態(tài)的，若將鑄錠加熱到一定溫度，提高鑄錠內(nèi)能，使金屬原子的熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，不平衡的亞穩(wěn)態(tài)組織逐漸趨于穩(wěn)定組織。經(jīng)過(guò)多次不同均勻化溫度及保溫時(shí)間試驗(yàn)，最后確定均勻化制度為550℃×8h。均勻化處理后鑄錠組織中枝晶偏析明顯減少，過(guò)飽和固溶體的析出及擴(kuò)散使鑄錠組織均勻。

2.3 擠壓工藝

6026鑄錠擠壓工藝研究主要分析鑄棒加熱溫度和擠壓速度對(duì)其力學(xué)性能的影響，具體參數(shù)選擇見(jiàn)表3，其它擠壓基本參數(shù)：擠壓比27；模具溫度450℃ ；擠壓筒溫450℃；壓余25mm；壓出長(zhǎng)度10.5m；在線淬火方式為穿水。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)5根擠壓棒材進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)硬度無(wú)明顯差別，表面質(zhì)量非常好，金屬光澤明顯。

表3 擠壓工藝參數(shù)

選取4#棒尾端切取高倍試樣進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)有過(guò)燒顯現(xiàn)及趨勢(shì)，第二相分布均勻彌散。后期經(jīng)過(guò)時(shí)效處理后發(fā)現(xiàn)擠壓速度較快的4#、5#棒在同一時(shí)效制度下的力學(xué)性能高于其它慢速棒，因此確定最終擠壓工藝為：鑄錠加熱溫度（500±10）℃，擠壓速度(5.5±0.5)m/min。

2.4 時(shí)效工藝

為了找到6026鋁合金最佳時(shí)效制度，采用了多種時(shí)效工藝進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，溫度分別為155℃、165℃、175℃、185℃，不同時(shí)效溫度保溫時(shí)間為4h、6h、8h、10h。具體結(jié)果如圖1所示，由圖可知時(shí)效溫度為155℃時(shí)，只有保溫10h時(shí)的符合客戶要求，保溫4h和6h時(shí)的屈服強(qiáng)度低于370MPa；時(shí)效溫度為165℃時(shí)，屈服強(qiáng)度都達(dá)到400MPa以上，抗拉強(qiáng)度在420MPa以上，其中165℃保溫8h制度下的強(qiáng)度最佳；在175℃時(shí)效制度下，只有在保溫8h時(shí)屈服達(dá)到400MPa以上，抗拉強(qiáng)度為440MPa。保溫6h和10h，力學(xué)性能都比較低（但是都大于370MPa），延伸率也沒(méi)有明顯提高；在185℃時(shí)效制度下，只有保溫4h的屈服強(qiáng)度大于400MPa，抗拉強(qiáng)度為430MPa，其余的6h、8h和10h時(shí)的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都不符合客戶要求。

由此可以得出，在165℃×8h時(shí)效下可使6026鋁合金棒材時(shí)效強(qiáng)化效果達(dá)到最佳。

圖1 不同時(shí)效溫度和時(shí)間對(duì)力學(xué)性能的影響

3 結(jié)論

（1）按照內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)添加合金元素，可以有效提高合金的強(qiáng)度及切削性。

（2）6026鋁合金的最佳均勻化制度為550℃×8h。經(jīng)均勻化處理后鑄錠組織中枝晶偏析明顯減少，過(guò)飽和固溶體的析出及擴(kuò)散使鑄錠組織均勻。

（3）鑄錠加熱溫度為（500±10）℃，擠壓速度(5.5±0.5)m/min。后期量產(chǎn)跟蹤結(jié)果表明，可以生產(chǎn)出滿足客戶要求的棒材。

（4）在165℃×8h時(shí)效制度下可使6026鋁合金棒材時(shí)效強(qiáng)化效果達(dá)到最佳。

[1] 王祝堂，田榮璋.鋁合金及其加工手冊(cè)[M].長(zhǎng)沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1989

[2] 肖亞慶，謝水生，劉靜安，等.鋁加工技術(shù)實(shí)用手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005

Research on Production Technology of Extrusion Bar for 6026 Aluminum Alloy

CAO Zhen-hua, TAN Lin, CHI Yang-bo, WANG Yi-bin，XU Ning
(Liaoning Zhongwang Group Co.Ltd., Liaoyang 111003, China)

The production process of 6026 aluminum alloy bar was researched, and reasonable chemical composition was determined；it is confirmed that homogenization system of 6026 aluminum alloy is 550 ℃ for 8 h；extrusion process parameters∶ heating temperature of ingot is（500±10）℃；extrusion speed is (5.5±0.5)m/min；the best aging system is 165 ℃ for 8 h. The customer's requirements can be met according to the above production process.

6026 aluminum alloy; homogenization treatment; extrusion process; aging system

TG379，TG146.21

A

1005-4898（2017）01-0035-03

10.3969/j.issn.1005-4898.2017.01.07

曹振華（1988-），男，遼寧遼陽(yáng)人，工程師。

2016-10-28