[发明专利]铝镁合金管连续凝固及半固态成形工艺

说明书

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→铸锭→锭坯处理(铣削等)→挤压→管坯→拉制→热处理→拉制→热处理→管材→校直→锯切→成品→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℃～260℃；

2)将铸锭投入自动加料装置的加热炉中，加热到660℃～720℃；

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℃；

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N_aCL。

上述步骤3)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℃～450℃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。

附图说明

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℃～260℃；