CN112916637A - 一种铝合金无缝管半穿孔挤压方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于铝合金无缝管材挤压领域，涉及一种铝合金无缝管半穿孔挤压方法，包括以下步骤：配料、熔铸、均匀化、同心度调整、挤压、锯切和热处理，其中挤压工序中穿孔针针杆直径比铝合金铸锭内径大5mm，解决现有空心锭不穿孔挤压存在挤压出铝合金无缝管成品率低以及实心锭穿孔挤压存在挤压力大易发生断针事故的问题。

Description

一种铝合金无缝管半穿孔挤压方法

技术领域

本发明属于铝合金无缝管材挤压领域，涉及一种铝合金无缝管半穿孔挤压方法。

背景技术

铝合金无缝管材挤压目前使用最多的挤压方法为空心锭不穿孔挤压和实心锭穿孔挤压。空心锭不穿孔挤压，可避免穿孔操作，故而可避免穿孔过程对穿孔针带来的伤害，但挤压的无缝管材内表面受空心铸锭内表面影响较大，且压出长度较短，成品率较低；实心锭穿孔挤压，虽然可获得良好内表面的无缝管材，但考虑挤压机的设备能力，铸锭长度也受到限制。挤压时穿孔针受到较大的应力作用，挤出型材易偏心严重，且挤压力过大穿孔针易发生弯曲，严重发生断针事故。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决上述现有空心锭不穿孔挤压存在挤压出铝合金无缝管成品率低以及实心锭穿孔挤压存在挤压力大易发生断针事故的问题，提供一种铝合金无缝管半穿孔挤压方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铝合金无缝管空心锭半穿孔挤压工艺，包括以下步骤：

A、配料：将制备铝合金无缝管的铝合金原料按照重量百分比进行配料；

B、熔铸：将配制好的铝合金原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金，经扒渣、过滤后将液态铝合金熔铸为铝合金空心铸锭；

C、均匀化：将铝合金空心铸锭在均质炉中进行均匀化热处理，均匀化热处理的工艺为：铝合金铸锭升温至540～560℃保温6～7.5h；

D、同心度调整：调整挤压机上挤压筒、挤压模具和穿孔针的同心度，同心度＜0.8mm，将挤压模具加热至450～500℃，穿孔针加热至400～450℃，将穿孔针传入挤压筒和挤压模具中，调节挤压筒位置和模具座位置，精确对中，保证加工后无缝管各处壁厚相同；

E、挤压：挤压准备阶段分别对穿孔针、挤压模具和空心垫进行加热，待温度达到上机要求后，开始对铝合金空心铸锭加热，铝合金铸锭加热温度为460～520℃，穿孔针针杆直径比铝合金铸锭内径大5mm，挤压结束后对无缝管空冷后进行离线淬火；

F、锯切：将挤压后的无缝管成品定尺锯切；

G、热处理：将定尺锯切后的无缝管进行淬火时效热处理，淬火温度为535±3℃，淬火时间为60min，时效温度为175±5℃，时效时间为8h。

进一步，步骤A中铝合金原料为6061铝合金。

进一步，步骤B中熔炼铸造后铝合金铸锭内径为220mm，铝合金铸棒外径为370mm，铸棒长度为600mm。

进一步，步骤D中挤压机为5500T双动挤压机，挤压机的突破压力≤23MPa。

进一步，步骤D中穿孔针针杆直径为225mm，长度为1865mm，穿孔针针尖直径略小于穿孔针针杆直径，穿孔针针尖长度为76mm，穿孔针针杆后端穿孔针针杆螺纹轴的直径为140mm，长度为204mm，穿孔针杆螺纹轴外设置外螺纹，带外螺纹的穿孔针杆螺纹轴与挤压机支撑相连接来保持整个穿孔针的独立运动。

进一步，步骤E中为防止铝合金实心铸锭粘连空心垫、空心垫粘连挤压杆，分别在空心垫和挤压杆上喷洒少量的氮化硼。

本发明的有益效果在于：

1、本发明所公开的铝合金无缝管半穿孔挤压方法，半穿孔挤压所需的铸锭内径尺寸较小，简化了铸锭镗孔流程，节省工时，降低生产成本。半穿孔挤压时相对于实心锭穿孔挤压，降低了挤压力，减小了挤压时对穿孔针带来的伤害，减少挤压事故，对挤压设备有较好的保护作用。半穿孔挤压能够提高挤压制品内表面质量。挤压时，穿孔针先将铸锭内表面有脏物、附有脆性氧化膜的金属推出模孔，堆积在制品头端，从而生产出内表面光滑的挤压制品。

2、本发明所公开的铝合金无缝管半穿孔挤压方法，可同时弥补空心锭不穿孔挤压和实心锭穿孔挤压的缺陷，获得内表面良好的无缝管材，降低了挤压力，可以使用较长的锭坯，增加了压出长度，提高生产效率及成品率。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为现有技术中铝合金无缝管空心锭不穿孔挤压工艺示意图；

图2为现有技术中铝合金无缝管实心锭穿孔挤压工艺示意图；

图3为本发明铝合金无缝管空心锭半穿孔挤压工艺示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

通过5500T双动挤压机挤压外径230mm，内径208mm，壁厚11mm的无缝管材，合金状态6061合金，穿孔针直径225mm。

图1为采用现有技术铝合金无缝管空心锭不穿孔挤压工艺示意图，熔炼铸造后铝合金铸锭内径为230mm，铝合金铸棒外径为370mm，铸棒长度为600mm，穿孔针针杆直径为225mm，长度为1865mm，穿孔针针杆前端螺纹连接穿孔针针尖，穿孔针针尖直径略小于穿孔针针杆直径，穿孔针针尖长度为76mm，穿孔针针杆后端穿孔针针杆螺纹轴的直径为140mm，长度为204mm，穿孔针杆螺纹轴外设置外螺纹，带外螺纹的穿孔针杆螺纹轴与挤压机支撑相连接来保持整个穿孔针的独立运动。

穿孔针穿孔挤压时，铝合金铸锭加热温度为460～520℃，挤压模具加热温度为450～500℃，穿孔针加热温度为400～450℃；挤压机的突破压力达21MPa，挤出铝合金无缝管管材内表面扒皮严重，且挤压完成后穿孔针不规则粘铝，其主要原因是由于镗孔后的铸锭进行均匀化退火，内表面形成厚而坚硬的脆性氧化膜造成的。

图2为采用现有技术中铝合金无缝管实心锭穿孔挤压工艺示意图，熔炼铸造后实心铝合金铸棒外径为370mm，铸棒长度为400mm，穿孔针针杆直径为225mm，长度为1865mm，穿孔针针杆前端螺纹连接穿孔针针尖，穿孔针针尖直径略小于穿孔针针杆直径，穿孔针针尖长度为76mm，穿孔针针杆后端穿孔针针杆螺纹轴的直径为140mm，长度为204mm，穿孔针杆螺纹轴外设置外螺纹，带外螺纹的穿孔针杆螺纹轴与挤压机支撑相连接来保持整个穿孔针的独立运动。

穿孔针穿孔挤压时，铝合金铸锭加热温度为460～520℃，挤压模具加热温度为450～500℃，穿孔针加热温度为400～450℃；由于穿孔针在实心铸锭中进行挤压，挤压机的突破压力达到了满压状态，即挤压机的突破压力达30MPa，镦粗末期出现憋压现象，随着挤压进行，挤出铝合金无缝管管材内表面良好，经水平校准，穿孔针发生轻微弯曲变形，继续挤压会造成管材偏心，需更换穿孔针继续挤压。

如图3为采用本专利铝合金无缝管空心锭半穿孔挤压工艺示意图，包括以下步骤：

A、配料：将制备铝合金无缝管的6061铝合金原料按照重量百分比进行配料；

B、熔铸：将配制好的铝合金原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金，经扒渣、过滤后将液态铝合金熔铸为铝合金空心铸锭，炼铸造后铝合金铸锭内径为220mm，铝合金铸棒外径为370mm，铸棒长度为600mm；

C、均匀化：将铝合金铸锭在均质炉中进行均匀化热处理，均匀化热处理的工艺为：铝合金铸锭升温至540～560℃保温6～7.5h；

D、同心度调整：调整5500T双动挤压机上挤压筒、挤压模具和穿孔针的同心度，挤压机的突破压力≤23MPa，同心度＜0.8mm，将挤压模具加热至450～500℃，穿孔针加热至400～450℃，将穿孔针传入挤压筒和挤压模具中，调节挤压筒位置和模具座位置，精确对中，保证加工后无缝管各处壁厚相同；其中穿孔针针杆直径为225mm，长度为1865mm，穿孔针针尖直径略小于穿孔针针杆直径，穿孔针针尖长度为76mm，穿孔针针杆后端穿孔针针杆螺纹轴的直径为140mm，长度为204mm，穿孔针杆螺纹轴外设置外螺纹，带外螺纹的穿孔针杆螺纹轴与挤压机支撑相连接来保持整个穿孔针的独立运动；

E、挤压：挤压准备阶段分别对穿孔针、挤压模具和空心垫进行加热，待温度达到上机要求后，开始对铝合金空心铸锭加热，铝合金铸锭加热温度为460～520℃，穿孔针针杆直径比铝合金铸锭内径大5mm，挤压结束后对无缝管空冷后进行离线淬火，为防止铝合金实心铸锭粘连空心垫、空心垫粘连挤压杆，分别在空心垫和挤压杆上喷洒少量的氮化硼；

F、锯切：将挤压后的无缝管成品定尺锯切；

G、热处理：将定尺锯切后的无缝管进行淬火时效热处理，淬火温度为535±3℃，淬火时间为60min，时效温度为175±5℃，时效时间为8h。

穿孔针穿孔挤压时，铝合金铸锭加热温度为460～520℃，挤压模具加热温度为450～500℃，穿孔针加热温度为400～450℃；挤压机的突破压力达23MPa，由于穿孔针针杆的直径略大于铝合金铸棒内径，挤压机带动穿孔针针杆挤压铝合金铸棒时能够将铝合金铸棒内表面的杂质挤压推出，使得挤压后的铝合金铸棒内表面光滑，且挤压机的挤压力相对于空心锭不穿孔挤压增加不大，经拉伸矫直，管材尺寸满足《GBT 4436-2012铝及铝合金管材外形尺寸及允许偏差》标准要求。挤压结束，穿孔针光滑未粘铝，经水平校准穿孔针未失稳。

上述3种挤压方式挤压效果如下：采用空心锭不穿孔挤压和实心锭穿孔挤压生产效果不理想、成品率较低，空心锭半穿孔挤压工艺采用了内径尺寸220mm的铸锭与直径225mm穿孔针相配合，铸锭内径小于穿孔针直径的半穿孔挤压方法。此种挤压方式，能同时弥补空心锭不穿孔挤压和实心锭穿孔挤压的缺点。

相比空心锭不穿孔挤压：铸锭内径较小，镗孔过程节约了成本和工时，而且对镗孔的质量要求较低；挤压时，穿孔针向前推进，将镗孔后空心铸锭内表面附有脆性氧化膜的金属推出模孔，聚集在挤压制品头端，从而生产出的成品管材有良好的内表面。并且可根据挤压力调整铸锭内孔直径，铸锭内孔越小，挤出制品长度越长，可获得较长定尺的无缝管材，提高成品效率。

相比实心锭穿孔挤压：实心锭只适用挤压软铝合金，且棒长受到限制，较长的铸锭往往出现挤不动和断针事故，只能选择短棒长，空心锭则可选择较长的锭坯。镦粗时，降低了挤压力，避免出现因穿孔力过大而挤不动的现象，较小的挤压力对穿孔针的稳定性和强度、以及对挤压设备起较好的保护作用。

所以，此次生产过程，选择内径尺寸220mm的铸锭与直径225mm穿孔针相配合的半穿孔挤压方法，挤压无缝管材时，获得了显著的挤压效果，提高了挤压制品质量及成品率。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种铝合金无缝管半穿孔挤压方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、配料：将制备铝合金无缝管的铝合金原料按照重量百分比进行配料；

B、熔铸：将配制好的铝合金原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金，经扒渣、过滤后将液态铝合金熔铸为铝合金空心铸锭；

C、均匀化：将铝合金空心铸锭在均质炉中进行均匀化热处理，均匀化热处理的工艺为：铝合金铸锭升温至540～560℃保温6～7.5h；

D、同心度调整：调整挤压机上挤压筒、挤压模具和穿孔针的同心度，同心度＜0.8mm，将挤压模具加热至450～500℃，穿孔针加热至400～450℃，将穿孔针传入挤压筒和挤压模具中，调节挤压筒位置和模具座位置，精确对中，保证加工后无缝管各处壁厚相同；

E、挤压：挤压准备阶段分别对穿孔针、挤压模具和空心垫进行加热，待温度达到上机要求后，开始对铝合金空心铸锭加热，铝合金铸锭加热温度为460～520℃，穿孔针针杆直径比铝合金铸锭内径大5mm，挤压结束后对无缝管空冷后进行离线淬火；

F、锯切：将挤压后的无缝管成品定尺锯切；

G、热处理：将定尺锯切后的无缝管进行淬火时效热处理，淬火温度为535±3℃，淬火时间为60min，时效温度为175±5℃，时效时间为8h。

2.如权利要求1所述的铝合金无缝管半穿孔挤压方法，其特征在于，步骤A中铝合金原料为6061铝合金。

3.如权利要求2所述的铝合金无缝管半穿孔挤压方法，其特征在于，步骤B中熔炼铸造后铝合金铸锭内径为220mm，铝合金铸棒外径为370mm，铸棒长度为600mm。

4.如权利要求3所述的铝合金无缝管半穿孔挤压方法，其特征在于，步骤D中挤压机为5500T双动挤压机，挤压机的突破压力≤23MPa。

5.如权利要求4所述的铝合金无缝管半穿孔挤压方法，其特征在于，步骤D中穿孔针针杆直径为225mm，长度为1865mm，穿孔针针尖长度为76mm，穿孔针针杆后端穿孔针针杆螺纹轴的直径为140mm，长度为204mm，穿孔针杆螺纹轴外设置外螺纹，带外螺纹的穿孔针杆螺纹轴与挤压机支撑相连接来保持整个穿孔针的独立运动。

6.如权利要求5所述的铝合金无缝管半穿孔挤压方法，其特征在于，步骤E中为防止铝合金实心铸锭粘连空心垫、空心垫粘连挤压杆，分别在空心垫和挤压杆上喷洒少量的氮化硼。

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