[發明專利]緊固件坯料用大卷重無接頭高強度鋁合金盤圓的制備方法

有效

• 申請號: 201811218686.6
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109175908B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 趙志浩;秦高梧;王高松;朱慶豐;朱成
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉;梅洪玉

本發明屬于鋁合金加工領域，提出了緊固件坯料用大卷重無接頭高強度鋁合金盤圓的制備方法，制備方法包括以下步驟：通過直冷連鑄方法制備直徑60?100mm，單根長度10?27米范圍內的高強鋁合金鑄棒；對鑄棒進行雙級均質和銑面處理；將處理后的鑄棒進行梯度加熱并通過短應力線連軋機組軋至直徑10?12mm的鋁合金桿；將粗軋鋁桿退火，然后通過精連軋機組冷軋至3.6?8mm的盤圓；將軋制盤圓經過1道次整徑拉拔后打卷包裝。本發明方法能夠實現大卷重無接頭、高品質、高強度鋁合金盤圓的生產制備。無接頭單根盤圓最大重量可達550公斤，合金組織細小均勻，頭部與尾部性能差異小于5％。

技術領域

本發明屬于鋁合金加工領域，具體涉及一種緊固件坯料用大卷重無接頭高強度鋁合金盤圓的制備方法。

背景技術

伴隨著輕量化的發展趨勢，鋁合金作為輕合金結構材料的代表，愈來愈多的應用于現代工業的各個領域。鋁合金的大量應用必將涉及材料之間的連接問題，由于鋁合金自身特性，強度大于460MPa的鋁合金通常不建議采用焊接的方式連接，鉚接和栓接是高強鋁合金常用的連接方式。出于性能匹配和防止腐蝕的原則，鋁合金的連接應該采用鋁合金緊固件。目前國內的鋁合金緊固件生產方式比較落后，最突出的問題就是國內不能提供大卷重無接頭的高強度鋁合金盤圓，導致無法通過先進的自動化設備連續高效率的生產鋁合金鉚釘和螺栓。當前鋁合金盤圓的制備方法包括擠壓-拉拔、連鑄連軋、連續擠壓等。

擠壓-拉拔的工藝流程是首先通過半連續鑄造技術制備出鋁合金圓鑄棒，鑄棒定尺鋸切后通過擠壓機將鑄棒擠壓成直徑10mm左右的鋁桿，然后再通過多道次拉拔獲得盤圓。該方式適應性廣，基本可以生產所有系列的變形鋁合金，但由于受到擠壓筒長度和擠壓比的限制，單根無接頭盤圓的長度和重量受限，最多也就是二、三十公斤，滿足不了現代化自動緊固件生產設備的需求。另外，由于擠壓過程金屬流動的不均勻性和擠壓溫度的不穩定性，導致制品存在組織性能不均的問題。

連鑄連軋的工藝流程是通過輪帶式連鑄生產出梯形連鑄坯，然后熱連軋至10mm左右的棒材，該工藝產品不受重量限制，理論上可以生產無限長的無接頭鋁材。但是該工藝只能生產中低強度的鋁合金，受工藝特點的限制，無法生產抗拉強度460MPa以上的高強度鋁合金盤圓。

連續擠壓的工藝流程是先通過水平連鑄生產出10-16mm的小直徑圓鑄坯，然后通過連續擠壓機進行連續擠壓，最終獲得3-10mm的鋁合金線材。該工藝也可以解決鋁材的長度問題，但是由于該工藝的鑄坯直徑較小，導致鑄態偏析層相對占比過大，另外，還存在變形量不足的問題。因此，該工藝不適合生產對組織性能要求比較高的高強鋁合金。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提出一種“半連續鑄造+粗連軋+精連軋+整徑拉拔”制備高強度鋁合金線棒材的方法，先通過直冷連鑄制備高強鋁合金鑄棒，然后再通過粗連軋、精連軋、整徑拉拔制備大卷重無接頭鋁合金盤圓，并輔以一系列的關鍵工藝參數控制，實現了大卷重無接頭、高品質、高強度鋁合金盤圓的生產制備。

本發明技術方案如下：

一種緊固件坯料用大卷重無接頭高強度鋁合金盤圓的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：通過直冷連鑄方法制備高強鋁合金鑄棒；

步驟2：對鑄棒進行均質和銑面處理；

步驟3：將經過均質和銑面處理的鑄棒通過粗連軋機組熱軋至桿材；

步驟4：將粗軋鋁桿退火，然后通過精連軋機組冷軋至盤圓；

步驟5：將軋制盤圓經過1道次整徑拉拔；

步驟6：成品打卷包裝。