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6082铝合金型材生产工艺技术及在船只、海运上的应用-铝制品表面处理

2019/3/31 20:12:58

6028合金属于Al-Mg-Si系热处理可强化的铝合金,具有中等强度和良好的焊接性能、耐腐蚀性,主要用于交通运输和结构工程工业。如桥梁、起重机、屋顶构架、运输机、运输船等。
近年来,随着国内外造船业突飞猛进的发展,减轻船体自重,提高船速,寻求代替钢铁部件的铝合金材料,工业铝型材已成为铝加工业和造船业面临的重要课题。6082铝合金具有中等强度和良好的耐蚀性,重量又轻,是制造高速船部件的理想材料。
1  技术要求
1.1 化学成分(%)
Si  0.7-1.3  Fe 5.0  Cu 0.10  Mn  0.4-1.0
Mg  0.6-1.2  Cr 0.25  Zn 0.20  Ti 0.10
1.2 外观
表面不能有裂纹、分层、腐蚀、氧化夹杂物、起皮、气泡及机械损伤,边缘平齐,无毛刺。
1.3力学性能
抗拉强度σb 310MPa,屈服点σ0.2 250MPa,延伸率δ 10%
2  熔铸工艺
2.1 成分控制
由于该产品性能要求高,Mg、Si、Fe等元素主要起强化作用,合理配比对挤压工艺及最终产品性能意义重大。因此须严格控制,范围不能太宽。其中Mn含量过高会影响到合金铸造性能,随着Mn含量增加其粘度增大,流动性下降,因此Mn含量应控制在中偏下范围,Cu虽然对合金有强化作用,但含量高会损害抗蚀性,铜含量不宜过高。
2.2熔铸工艺
2.2.1熔炼
6082铝合金特点是含Mn,Mn是难熔金属,熔炼温度应控制在740-760℃。取样前均匀搅拌两次以上,保证金属完全熔化、温度准确、成分均匀。搅拌后在铝液深度的中部、炉膛左右两侧各取一个样进行分析,分折合格后即可转炉。
2.2.2净化与铸造
熔体转入静置炉后,用氮气和精炼剂进行喷粉、喷气精炼,精炼温度735-745℃,时间15分钟,精炼完后静置30分钟。通过此过程除气、除渣、净化熔体。
熔铸时在铸模至炉口间有两道过滤装置,炉口有泡沫陶瓷过滤板(30PPI)过滤,铸造前用14目玻璃纤维丝布过滤,充分滤去熔体中的氧化物、夹渣。
6082铝合金铸造温度偏高(较6063正常工艺),铸造速度偏低,水流量偏大,上述工艺需严格控制,不能超出范围,否则容易导致铸造失败。
3  均匀化退火
6082铝合金变形抗力大,挤压困难,力学性能指标偏高。通过均匀化处理后,合金组织发生如下变化:(1)晶内偏析消失;(2)Ms2Si相溶入α(Al)中,不平衡共晶消失;(3)β(Al9Fe2Si2)相向α(Al12Fe3Si2)相转变,并细化含铁相粒子。
通过上述变化,其挤压性能和型材质量将得到很大改善。晶内偏析消失将降低挤压时金属流动的不均匀性,提高挤压型材的表面光洁度;组织中粗大不平衡相Mg、Si质点和粗大Al-Fe-Si相粒子的减少、细化将减轻型材表面裂纹倾向,提高挤压速度;Mg2Si相充分固溶则是强化合金,提高其力学性能的首要条件。
均匀化温度:555-565℃  保温时间:3小时,冷却速度 200℃/h
4  挤压工艺
4.1 铸棒加热方式
铸棒加热采用工频感应加热,这种热方式的特点是(1)加热时间短,在3分钟内即可达到500℃左右;(2)温度控制准确,误差不超过 3℃。
如果用电阻炉缓慢加热,将会导致Mg2Si相析出,影响强化效果。
4.2  挤压
改变了以下几方面的因素,合理制订了挤压工艺。
(1)6082铝合金变形抗力大,所以铸棒温度应偏上限(480-500℃);
(2)模具温度也应偏高;
(3)为防止缩尾或气泡、氧化皮、杂质卷入,压余应留长一些;
(4)要使合金主要强化相Mg2Si完全固溶,须保证淬火温度在500℃以上,固此型材挤压出口温度应控制在500-530℃;
(5)6082铝合金淬火敏感性高。合金中含有Mn,促进晶内金属间化合物形成,工业铝型材对淬火性能有不利影响。要求淬火冷却强度大、冷却速度快,必须通过水淬使其温度迅速降到50℃以下;
(6)型材锯切后,装框应保护一定间隔,不可排放过密。
5  时效制度
合理的时效制度既要保证产品性能,又要考虑生产效率及生产成本,我们经过反复试验证明:时效温度170-180℃,保温时间5小时,为6082型材最佳时效制度。
6  试验结果
6.1 化学成分稳定性及铸棒低倍组织情况
6.2 力学性能情况
以上试验结果显示:由于合理选择熔炼铸造工艺、热处理制度,铸棒成分稳定,组织均匀,在合适的淬火时效制度下,型材出口温度越高,则性能超优良。
7  结论
根据6082铝合金船用铝型材的特点和性能要求,上述工艺是比较合理的。其中铸棒均匀化处理、感应加热、型材水淬后时效是达到产品性能要求的先决条件;工艺参数的严格控制是产品质量的保证。在熔铸工艺中,铸造温度、速度、冷却水流量的合理搭配是保证铸造质量的关键;在挤压工艺中,挤压出口温度的控制则是保证产品性能的关键。按本工艺生产的产品顺利通过了挪威船级社的认证,满足了用户的需求。

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