一種a356鋁合金擠壓成型方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種A356鋁合金擠壓成型方法，包括將A356鋁合金鑄錠重熔澆注制成擠壓坯錠，將坯錠預(yù)熱并保溫，然后將預(yù)熱后的坯錠迅速轉(zhuǎn)移到已加熱到一定溫度的擠壓筒中，利用擠壓機(jī)將坯錠擠壓到擠壓模具型腔中，最后獲得高致密度、高力學(xué)性能的A356鋁合金型材。通過本發(fā)明所述的技術(shù)方案實(shí)施，操作方法簡單，便于控制，提高鑄造A356鋁合金的致密度、細(xì)化晶粒尺寸、細(xì)化硅相，提高合金的力學(xué)性能。
【專利說明】
一種A356鋁合金擠壓成型方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及有色金屬加工成型方法，具體一種A356鋁合金擠壓成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002] A356鋁合金是目前應(yīng)用范圍最廣的鋁硅合金，具有密度低、高比強(qiáng)度等特點(diǎn)，被廣 泛應(yīng)用與汽車、航空、航天等領(lǐng)域。A356鋁合金主要以鑄件形式存在，但是在鑄造過程中，易 形成氣孔、粗大晶粒和粗大的硅相，這將降低鑄件的致密度和力學(xué)性能。通過熱擠壓成型技 術(shù)，可以焊合鑄件中的氣孔、細(xì)化晶粒、細(xì)化硅相，改善合金的致密度和力學(xué)性能。文獻(xiàn)《擠 壓鑄造對A356鋁合金組織的影響》李峰等公開了以Al-Si系多元A356鋁合金為研究對象，通 過擠壓鑄造成形，研究了擠壓鑄造過程中A356鋁合金組織變化規(guī)律。它采用的技術(shù)方案主 要是:首先將A356鋁合金切割成塊并熔化，然后將金屬模具預(yù)熱到350Γ后，放置在壓力機(jī) 上，將A356鋁合金溶液進(jìn)行擠壓鑄造。雖然其通過擠壓鑄造可以大大減少或消除氣孔、裂紋 等鑄造缺陷，提高其硬度，但是提高其硬度的同時(shí)采用此技術(shù)方案得到的制品抗拉強(qiáng)度和 延伸率均較低。
[0003]故目前使抗拉強(qiáng)度和延伸率都得以提高的A356鋁合金擠壓成型的方法有待研究 和發(fā)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種A356鋁合金擠壓成型技術(shù)，采用該擠壓成型技術(shù)后能夠 提高A356合金的致密度、細(xì)化晶粒、細(xì)化硅相，提高合金的力學(xué)性能。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] -種A356鋁合金擠壓成型方法，包括以下步驟：
[0007] (1)制備擠壓坯錠:將A356鋁合金鑄錠加熱熔化，然后澆注制成A356鋁合金擠壓坯 錠，再將A356鋁合金擠壓坯錠預(yù)熱并保溫；
[0008] (2)熱擠壓:將加熱后的A356坯錠轉(zhuǎn)移到已預(yù)熱的擠壓筒中，然后利用擠壓機(jī)將坯 錠擠壓到擠壓模具型腔中制成擠壓產(chǎn)品。
[0009] 步驟（1)中，優(yōu)選的，A356鋁合金鑄錠加熱熔化溫度和澆注溫度為630~750°C。 A356鋁合金鑄錠的加熱融化處理為后續(xù)獲得抗拉強(qiáng)度和延伸率都較高的產(chǎn)品提供良好基 礎(chǔ)。
[0010]步驟（1)中，澆注制成A356鋁合金擠壓坯錠后，冷卻，車去表面氧化皮，去除表面雜 質(zhì)，然后再進(jìn)行所述的預(yù)熱并保溫。
[0011]步驟(1)中，為了使得合金金屬流動(dòng)的更加均勻，A356鋁合金擠壓坯錠預(yù)熱溫度和 保溫時(shí)間十分重要。優(yōu)選的，將A356鋁合金擠壓坯錠預(yù)熱溫度設(shè)置為400~480°C，保溫時(shí)間 為2~8h，通過此預(yù)熱保溫處理，此時(shí)合金成分均勻，變形抗力較低，合金塑性良好，易變形 加工，同時(shí)此步驟可保證產(chǎn)品獲得均勻良好的組織性能。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析，當(dāng)加熱 溫度小于400°C、保溫時(shí)間小于2h時(shí)，此時(shí)合金元素不能得到很好的擴(kuò)散，成分很難實(shí)現(xiàn)均 勻化，同時(shí)擠壓成型困難，當(dāng)加熱溫度大于480°C、保溫時(shí)間大于8h時(shí)，晶粒粗化，雖然延伸 率較高，但是抗拉強(qiáng)度降低，影響材料性能。
[0012] 步驟⑵中，優(yōu)選的，擠壓筒預(yù)熱溫度為400~450°C，擠壓速度為5~lOmm/s，擠壓 比為60~80。將擠壓筒預(yù)熱的目的是與預(yù)熱后的A356合金保持一致，防止降低擠壓件表面 溫度，影響金屬流動(dòng)性及組織形態(tài)的均勻性。當(dāng)不對擠壓筒進(jìn)行預(yù)熱時(shí)，得到的產(chǎn)品其合金 微觀組織不均勻。另外，還需要對擠壓墊和擠壓模具進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度與擠壓筒的相同， 經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)和分析，得到將擠壓筒預(yù)熱溫度設(shè)置為400~450°C時(shí)，產(chǎn)品的微觀組織形態(tài) 和力學(xué)性能較佳。擠壓速度太低，降低生產(chǎn)效率，擠壓速度過高，雖然延伸率較高，但是產(chǎn)品 抗拉強(qiáng)度降低，易導(dǎo)致產(chǎn)品熱裂。
[0013] 另外，合適的擠壓比也是形成性質(zhì)優(yōu)異的鋁合金擠壓型材的重要因素，經(jīng)過大量 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和分析，將擠壓比設(shè)置在60~80時(shí)，產(chǎn)品的綜合性能好，當(dāng)擠壓比小于60時(shí)，動(dòng)態(tài) 再結(jié)晶不充分，組織不均勻，影響材料性能，當(dāng)擠壓比大于80時(shí)，增加擠壓力摩擦力，生產(chǎn)效 率較低。
[0014] 步驟（2)中，經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)和分析，得到將擠壓模具預(yù)熱溫度設(shè)置為400~450°C 時(shí)，產(chǎn)品的微觀組織形態(tài)和力學(xué)性能較佳。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是：
[0016] (1)通過本發(fā)明所述的技術(shù)方案實(shí)施，操作方法簡單，便于控制，提高鑄造 A356鋁 合金的致密度、細(xì)化晶粒尺寸、細(xì)化硅相，粒徑平均尺寸為38μπι，顯著提高合金的力學(xué)性能-抗拉強(qiáng)度和延伸率。
[0017] (2)合金擠壓后，合金微觀組織相比鑄錠均勻，粗大的樹枝晶消失，晶粒明顯細(xì)化， 有利于增加晶界強(qiáng)化和塑性的提高。脆性、粗針狀的硅相被破碎、細(xì)化，減少針狀硅相尖端 形成的應(yīng)力集中，增強(qiáng)變形的協(xié)調(diào)性，有利于合金強(qiáng)度的提高和塑性的改善。同時(shí)，合金擠 壓后，氣孔、疏松等鑄造缺陷被焊合。
【附圖說明】
[0018] 圖1為Α356鋁合金擠壓結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為Α356鋁合金鑄錠低倍顯微組織形貌；
[0020]圖3為Α356鋁合金鑄錠高倍顯微組織形貌；
[0021]圖4為Α356鋁合金熱擠壓棒材低倍顯微組織形貌；
[0022]圖5為Α356鋁合金熱擠壓棒材高倍顯微組織形貌。
[0023] 其中，1-擠壓軸，2-擠壓筒，3-擠壓墊，4-加熱電阻絲，5-Α356鋁合金擠壓坯錠，6-熱電偶，7-擠壓模具腔，8-擠壓模具，9-Α356鋁合金擠壓型材。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的操作說明：
[0025]本發(fā)明采用熱擠壓法對Α356鋁合金坯錠進(jìn)行擠壓成型，其中擠壓坯錠通過熔煉爐 將鑄錠熔化、澆注制備。相關(guān)工藝參數(shù):熔化溫度和澆注溫度為630~750°C。擠壓坯錠直徑 Φ 50 ~125mm，高度 50 ~450mm。
[0026]擠壓坯錠車去表面氧化皮，去除表面雜質(zhì)，放入加熱爐中加熱到一定溫度，并保溫 一定時(shí)間，進(jìn)行均勻化處理。此時(shí)，合金成分均勻，變形抗力較低，合金塑性良好，易變形加 工。相關(guān)工藝參數(shù):擠壓坯錠加熱溫度為400~450°C，保溫時(shí)間為2~8h。
[0027] 如圖1所示，通過擠壓軸1和擠壓墊3將預(yù)熱好的擠壓坯錠5迅速送入利用加熱電阻 絲4預(yù)熱到一定溫度的擠壓筒2中，然后再擠壓到擠壓模具腔7中的擠壓模具8中，最后形成 A356鋁合金擠壓型材9。相關(guān)工藝參數(shù):擠壓坯錠直徑為Φ 50~125，高度為50~450mm;擠壓 筒溫度為400~450 °C，擠壓模具溫度為400~450 °C，擠壓比為60~80,擠壓速度為5~10mm/ So
[0028] 本發(fā)明的具體實(shí)施例：
[0029] 實(shí)施例1
[0030] A356鋁合金熱擠壓成型方法，該方法包括以下步驟：
[0031] (1)制備擠壓坯錠:將商用A356鋁合金鑄錠放入電阻爐中加熱到750°C熔化，將合 金液澆注入模具中，澆注溫度為750°C，鑄造出直徑為125mm，高度為100mm的A356鋁合金擠 壓坯錠，車去表面氧化皮1~2mm，去除表面雜質(zhì)。
[0032] (2)預(yù)熱擠壓坯錠，實(shí)現(xiàn)合金的均勻化處理，預(yù)熱溫度為400°C，保溫時(shí)間8h。預(yù)熱 擠壓筒、擠壓墊和擠壓模具溫度為450°C。
[0033] (3)熱擠壓工藝:將預(yù)熱好的擠壓模具放入擠壓模具腔中，將預(yù)熱好的A356擠壓坯 錠、擠壓墊迅速擠壓進(jìn)預(yù)熱好的擠壓筒中進(jìn)行擠壓。擠壓比為80,擠壓速度為5mm/s。
[0034] 在此過程中，由于外力的擠壓和合金內(nèi)部的剪切作用，A356鋁合金擠壓前后微觀 組織形貌發(fā)生明顯的變化。如圖2、圖3所示，擠壓前合金鑄錠中存在氣孔等鑄造缺陷，合金 的凝固組織為粗大的樹枝晶和粗大針狀的Si相。如圖4、5所示，合金擠壓后，合金微觀組織 相比鑄錠均勻，粗大的樹枝晶消失，晶粒明顯細(xì)化，有利于增加晶界強(qiáng)化和塑性的提高。脆 性、粗針狀的硅相被破碎、細(xì)化，減少針狀硅相尖端形成的應(yīng)力集中，增強(qiáng)變形的協(xié)調(diào)性，有 利于合金強(qiáng)度的提高和塑性的改善。同時(shí)，合金擠壓后，氣孔、疏松等鑄造缺陷被焊合。A356 錯(cuò)合金擠壓后的力學(xué)性能$父鑄態(tài)大幅度提尚，如表1所不。
[0035] 表 1
[0036]
[0037] 實(shí)施例2
[0038] A356鋁合金熱擠壓成型方法，該方法包括以下步驟：
[0039] (1)制備擠壓坯錠:將商用A356鋁合金鑄錠放入電阻爐中加熱到650°C熔化，將合 金液澆注入模具中，澆注溫度為650°C，鑄造出直徑為125mm的A356鋁合金擠壓坯錠，車去表 面氧化皮1~2mm，去除表面雜質(zhì)。
[0040] (2)預(yù)熱擠壓坯錠，實(shí)現(xiàn)合金的均勻化處理，預(yù)熱溫度為480°C，保溫時(shí)間2h。預(yù)熱 擠壓筒、擠壓墊和擠壓模具溫度為400 °C。
[0041] (3)熱擠壓工藝:將預(yù)熱好的擠壓模具放入擠壓模具腔中，將預(yù)熱好的A356擠壓坯 錠、擠壓墊迅速擠壓進(jìn)預(yù)熱好的擠壓筒中進(jìn)行擠壓。擠壓比為60,擠壓速度為lOmm/s。
[0042]本實(shí)施例2中A356鋁合金擠壓后的力學(xué)性能較鑄態(tài)大幅度提高，抗拉強(qiáng)度為 250MPa，延伸率為15%。
[0043] 實(shí)施例3
[0044] A356鋁合金熱擠壓成型方法，該方法包括以下步驟：
[0045] (1)制備擠壓坯錠:將商用A356鋁合金鑄錠放入電阻爐中加熱到700°C熔化，將合 金液澆注入模具中，澆注溫度為700°C，鑄造出直徑為125mm的A356鋁合金擠壓坯錠，車去表 面氧化皮1~2mm，去除表面雜質(zhì)。
[0046] (2)預(yù)熱擠壓坯錠，實(shí)現(xiàn)合金的均勻化處理，預(yù)熱溫度為450°C，保溫時(shí)間5h。預(yù)熱 擠壓筒、擠壓墊和擠壓模具溫度為430°C。
[0047] (3)熱擠壓工藝:將預(yù)熱好的擠壓模具放入擠壓模具腔中，將預(yù)熱好的A356擠壓坯 錠、擠壓墊迅速擠壓進(jìn)預(yù)熱好的擠壓筒中進(jìn)行擠壓。擠壓比為70,擠壓速度為8mm/s。
[0048] 本實(shí)施例3中A356鋁合金擠壓后的力學(xué)性能較鑄態(tài)大幅度提高，抗拉強(qiáng)度為 241MPa，延伸率為18%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種A356鋁合金擠壓成型方法，其特征是，包括以下步驟： (1) 制備擠壓坯錠:將A356鋁合金鑄錠加熱熔化，然后澆注制成A356鋁合金擠壓坯錠， 再將A356鋁合金擠壓坯錠預(yù)熱并保溫； (2) 熱擠壓:將預(yù)熱后的A356坯錠轉(zhuǎn)移到已預(yù)熱的擠壓筒中，然后利用擠壓機(jī)將坯錠擠 壓到擠壓模具型腔中制成擠壓產(chǎn)品。2. 如權(quán)利要求1所述的A356鋁合金擠壓成型方法，其特征是:步驟（1)中，A356鋁合金鑄 錠加熱熔化溫度和澆注溫度為630~750 °C。3. 如權(quán)利要求1所述的A356鋁合金擠壓成型方法，其特征是:步驟（1)中，澆注制成A356 鋁合金擠壓坯錠后，冷卻，車去表面氧化皮，去除表面雜質(zhì)，然后再進(jìn)行所述的預(yù)熱并保溫。4. 如權(quán)利要求1所述的A356鋁合金擠壓成型方法，其特征是:步驟（1)中，A356鋁合金擠 壓還錠的預(yù)熱溫度為400~480°C。5. 如權(quán)利要求1所述的A356鋁合金擠壓成型方法，其特征是:步驟（1)中，A356鋁合金擠 壓坯錠的保溫時(shí)間為2~8h。6. 如權(quán)利要求1所述的A356鋁合金擠壓成型方法，其特征是:步驟(2)中，擠壓筒預(yù)熱溫 度為400~450°C。7. 如權(quán)利要求1所述的A356鋁合金擠壓成型方法，其特征是：步驟(2)中，擠壓速度為5 ~10mm/s〇8. 如權(quán)利要求1所述的A356鋁合金擠壓成型方法，其特征是:步驟⑵中，擠壓比為60~ 80 〇9. 如權(quán)利要求1所述的A356鋁合金擠壓成型方法，其特征是:步驟(2)中，擠壓模具預(yù)熱 溫度為400~450 °C。
【文檔編號】B21C23/08GK105855309SQ201610192451
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】吳建華, 唐守秋, 周吉學(xué), 劉運(yùn)騰, 韓青有, 李衛(wèi)紅, 王金偉, 張琳琳, 陳燕飛
【申請人】山東省科學(xué)院新材料研究所