[發明專利]一種鋁合金型材擠壓變形方法

無效

• 申請號: 201010554114.2
• 申請日: 2010-11-23
• 公開（公告）號: CN102059266A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 張文叢;于洋
• 申請（專利權）人: 張文叢
• 主分類號: B21C23/02
• 分類號: B21C23/02;B21C31/00
• 代理公司: 威海科星專利事務所 37202
• 代理人: 王元生

技術領域

本發明涉及一種金屬材料塑性加工方法，具體地說是一種鋁合金型材擠壓變形方法。

背景技術

我們知道，鋁合金具有密度小、比強度高、導電和導熱性好、易于成形及價格低廉等優點，已廣泛應用于航空航天、交通運輸、輕工建材等部門，是輕合金中應用最廣、用量最多的合金。自從電解鋁技術獲得應用以來，世界鋁業得到了迅猛的發展，鋁合金已成為最常用的兩種工業合金之一。同時鋁合金是一種較“年輕”的金屬材料，在20世紀初才開始規模化的工業應用。現在，鋁材的用量之多，范圍之廣，僅次于鋼鐵，成為實際應用的第二大金屬材料。鋁材應用的迅速發展是世界鋁工業界不斷開發新的鋁合金材料及高效率成形工藝的結果。劉靜安、劉志銘在《鋁加工》2008，(2)4-8發表了“鋁合金擠壓工業及技術和裝備發展現狀與趨勢”一文，其中介紹了鋁合金擠壓型材在汽車、船舶、鐵路、航空、航天等工業領域以及建筑等民用領域越來越顯示出其重要地位。目前，國際上鋁合金型材擠壓技術發展迅速，世界各發達國家已裝備了各種形式、各種結構、不同噸位的鋁型材擠壓機，鋁型材擠壓正在向大型化、復雜化、精密化、多品種、多規格、多用途方向發展，擠壓生產也日趨連續化、自動化和專業化。目前，不僅發展了一些先進的特殊結構的大型擠壓機，而且研制了多種類型的擠壓結構的模具以及新的擠壓工藝，并能擠壓出各種外形復雜的實心和空心制品。

我們還知道，傳統鋁合金型材塑性加工方法是熱擠壓，其基本操作規程是將鋁合金坯料加熱到一定溫度放入模具中，模具預熱溫度一般低于鋁合金坯料加熱溫度，也就是說鋁合金坯料心部溫度明顯高于鋁合金坯料表面溫度，加上模具內表面摩擦影響，使擠壓時鋁合金坯料心部金屬變形流動速度明顯高于坯料表面，造成顯著的塑性變形不均勻，從而使得組織及性能不均勻，材料各向異性明顯。尤為重要的是，在300～450℃溫度擠壓時，鋁合金大塑性變形后發生動態回復再結晶，特別是伴隨劇烈摩擦導致的顯著溫升，使得擠出棒材或型材晶粒粗大，導致主要性能指標如強度和伸長率較低。

我國的鋁型材擠壓技術起步較晚，盡管目前已有上千家生產鋁型材的國有企業，擁有多臺萬噸擠壓機，但無論從擠壓產品的性能還是從生產效率和標準化程度來看，都與世界先進水平存在較大差距。為此，尋找低成本、高效、高強韌、可進一步塑性加工成型的生產鋁合金棒材、絲材、板材、管材、異型材等新的工藝方法，正成為國內外廣泛關注的研發課題。要提高鋁合金綜合性能，最佳途徑是細化鋁合金組織；只有使鋁合金晶粒細化到10μm以下，才有可能大幅提高鋁合金綜合性能，并且還有利于后續熱處理強化或二次塑性加工成型零件。近幾十年來為了提高鋁合金的性能，人們把注意力和努力的方向集中在兩個不同但相互平行的方向:一是考慮鋁合金的時效強化過程，通過加入新的合金化元素如RE(稀土)、Zr、Sc和Ag等析出新的強化相來提高鋁合金的性能，另一方向就是發展新的金屬塑性加工工藝來控制組織進而提高合金機械性能。強塑性變形(SPD)方法作為一種能夠明顯提高鋁合金綜合性能的加工技術引起了人們的廣泛關注。參見《材料導報》2007，21(4)60-64“塑性變形在鋁合金中的研究進展”一文。所謂強塑性變形(SPD)就是使塊體材料在不明顯改變其尺寸條件下而獲得非常高的應變的加工方法，這種方法能夠強烈地細化晶粒，通常晶粒大小在0.1~1μm。組織細化使鋁合金材料同時具有高強度和良好的塑性及韌性的綜合優異性能。到目前為止，人們發展了多種不同的SPD方法，即等徑角擠壓(ECAP)、高壓扭轉(HPT)、多向鍛造、扭轉擠壓、周期擠壓、往復擠壓、反復折皺和校直(RCS)、累積軋制(ARB)和摩擦攪拌等。這些強塑性變形方法可以使鋁合金晶粒細化到亞微米數量級，但這些方法成本高，工藝復雜，對設備要求高，很難用于大批量生產。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是為了克服現有鋁合金擠壓存在顯著的塑性變形不均勻、晶粒細化效果不顯著、擠壓時易開裂的缺點，提供一種工藝簡單、成本低、生產效率高、能耗低，并使鋁合金強韌性大幅提高的鋁合金型材擠壓變形方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種鋁合金型材擠壓變形方法，其特征在于它按照下述步驟進行加工：首先將鋁合金坯料加熱至100℃～200℃，保溫，預熱擠壓模具，使擠壓模具溫度高于鋁合金坯料表面溫度50℃～150℃，而后將鋁合金坯料放入擠壓模具中，在擠壓比為8～42、擠壓模沖頭速度為20～30mm·S^-1的條件下進行擠壓。