CN104117549B

CN104117549B - 一种电力设备用6082t6铝合金大规格棒材制造方法

Info

Publication number: CN104117549B
Application number: CN201410394137.XA
Authority: CN
Inventors: 王明星; 张建忠; 许辉; 宋微; 秦向同; 苏本显
Original assignee: SHANDONG AIRLINES MARGIN SPECIAL ALLOY EQUIPMENT Co Ltd
Current assignee: SHANDONG AIRLINES MARGIN SPECIAL ALLOY EQUIPMENT Co Ltd
Priority date: 2014-08-12
Filing date: 2014-08-12
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2034-08-12
Also published as: CN104117549A

Abstract

本发明属于电力设备用铝合金材料的技术领域，具体为高强高导电率铝合金大规格棒材制造方法，利用6082高强高导电率大规格棒材加工电力设备中高强高导电率大型电气元件，具体为6082T6铝合金大于150mm棒材～300mm棒材。所用的铝合金铸锭中元素的质量百分比Si为1.0%～1.05%，Fe为≤0.12%，Cu为≤0.10%，Mn为0.55%～0.65%，Mg为0.9%～0.95%，Cr为≤0.10%，Zn为≤0.10%，Ti为≤0.05%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.15%，其余为Al，可以有效解决大量生产、交货问题，提高大规格铝合金棒材的强度及电导率，有利于加工和使用，通过此方法得到的力学性能及电导率稳定，经多次复现操作，均能够满足直径小于150mm的国家标准，可以补充或完善直径大于150mm～300mm棒材国家标准，并将各项性能指标纳入国家标准。

Description

一种电力设备用6082T6铝合金大规格棒材制造方法

技术领域

本发明属于电力设备用铝合金材料的技术领域，具体涉及一种高强高导电率铝合金大规格棒材制造方法，利用6082高强高导电率大规格棒材加工电力设备中高强高导电率大型电气元件，具体为6082T6铝合金大于150mm棒材～300mm棒材。

背景技术

随着世界性机械制造业技术的快速发展，新技术、新材料、新工艺，新产品层出不穷，电力设备对高强高导电率大型电气元件的需求非常广泛，对开坯材料即高强高导电率铝合金大规格棒材的需求量越来越大，高强高导电率大型电气元件对开坯材料高强高导电率铝合金大规格棒材要求，必须具备强度高、塑性好、比强度高、高导电性、高导热性、耐蚀性好、无应力腐蚀破裂倾向、抗晶间腐蚀能力强、焊接性能良好、焊接区耐蚀性能不变、切削性好、易于加工等优点，并具有良好的工艺性能，适合于切削加工及各种形式的二次压力加工成型。

鉴于6082铝合金为六系铝合金中成分最为复杂的合金之一，在高温加热过程中，主要强化元素随加热温度提高，Mg、Si固溶度显著增加，合金具有明显的淬火时效强化效果，使6082合金的强度增加较大；但主要强化元素含量较高、合金元素较多，因此淬火温度范围窄，对固溶强化环境要求高，必须在30秒内淬火才能达到固溶强化效果，当合金中添加少量的Cu时，强度进一步增加，但对于淬火的敏感性增加，特别是直径大于150mm棒材，当在线淬火时间较长时，强度明显降低，抗腐蚀性能下降，因此这类性质合金适合离线淬火。鉴于6082T6铝合金的材质特点，对于6082T6铝合金大规格棒材的制备方法不适用于目前的方法，因此，急需一种针对电力设备用6082T6铝合金大规格棒材制造方法。

发明内容

本发明的目的是为了提供批量生产一种电力设备用6082T6铝合金大规格棒材制造方法，可以有效解决大量生产、交货问题，提高大规格铝合金棒材的强度及电导率，有利于加工和使用，通过此方法得到的力学性能及电导率稳定，经多次复现操作，均能够满足直径小于150mm的国家标准，可以补充或完善直径大于150mm～300mm棒材国家标准，并将各项性能指标纳入国家标准。

本发明的技术方案为：

一种电力设备用6082T6铝合金大规格棒材制造方法，步骤如下：a、铸造的铝合金为六系铝合金圆铸锭，所用的铝合金铸锭中元素的质量百分比Si为1.0%～1.05%，Fe为≤0.12%，Cu为≤0.10%，Mn为0.55%～0.65%，Mg为0.9%～0.95%，Cr为≤0.10%，Zn为≤0.10%，Ti为≤0.05%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.15%，其余为Al；

b、将六系铝合金圆铸锭车皮、切头、切尾、取低倍、化学成分，切毛料，毛料均质，加热温度：540-560℃，保温9小时以上，冷却方式：风冷及水冷降温；

c、将制备的铝合金毛料加热到500-540℃，迅速装入挤压筒，在90MN或125MN挤压机上进行，挤压速度2.5-3.5m/min，在线淬火温度515±5℃，淬火速度300-350℃/分；

d、将c步骤得到的铝合金大规格棒材张力拉伸，拉伸率1.0～3.0%，然后时效：时效温度150-170℃，金属保温8-14小时，出时效炉；

e、将时效出炉的理化试验料，按照合同规定的验收标准及图纸规定的取样位置，取理化试样，全部理化试验检测合格后，进行表面检查、尺寸检查、检查合格后包装。

所述的a步骤中，铝合金圆铸锭的规格为Φ520mm×4000mm或规格为Φ600mm×4000mm。

所述的b步骤中，毛料规格为：为Φ506mm×1750mm或规格为Φ582mm×1800mm。

所述的b步骤中，风冷却至200℃加水冷降温。

所述的c步骤中，挤压速度3.0m/min。

所述的d骤中，拉伸率为1.5-1.7%。

所得到的直径大于150mm～300mm棒材产品抗拉强度345-368MPa,屈服强度290-322MPa，伸长率15-17.8%，布氏硬度100-112HB，电导率46.3-46.89%IACS。

本发明的有益效果为：

步骤a中化学成分在国家标准范围内，将6082高强高导电率大规格棒材铸造成分范围变窄，并且铸造范围控制在国家标准的中上线并偏上线，避免由于化学成分过大波动引起内部组织不均匀及力学性能散差过大；主要强化成分控制在中上线并偏上线，主要是为了提高6082合金的强度，控制Fe、Zn、Ti合金成分越小越好，主要是为了提高6082合金的纯度，提高导电率；加入Cu元素，控制在标准的上线，少量的Cu与主要强化成分Si、Mg结合，使力学性能显著提高，可使力学性能接近硬铝的性能，Cu又可中和Ti对导电率的不良影响；由于铸造过程中Fe元素的不可控制性，使Mn元素控制在上线，Mn参与强化作用，又可消除Fe的不良影响并可细化晶粒，使6082合金组织均匀、综合性能提高，使6082合金直径大于150mm～300mm棒材力学性能及电导率指标满足直径小于150mm国家标准，可以补充或完善直径大于150mm～300mm棒材国家标准，并将各项性能指标纳入国家标准；按照上述原则配制的化学成分，使大规格棒材合格率稳定在93%以上。

步骤b均火制度中冷却方式为大风冷却至200℃加水冷降温，实现快速冷却，保证强化元素最大程度固溶，提高挤压棒材的综合性能，并减少工序等待时间在24小时以上，提高生产效率，并且风冷加水冷的降温方式，可以减少或消除Fe元素对加工制品氧化后的不良影响，使高强高导电率大规格棒材加工成各种电力元气件后表面经各种氧化或涂层处理后光泽美观、无暗纹、暗线，既保证使用性能又提高审美感。

步骤c的挤压速度可以保证出口温度在6082合金淬火温度以上，在线穿水冷却保证淬火速度，保证淬火效果，保证力学性能合格，在线淬火与离线淬火比较能够减少变形，步骤d使拉伸率在1.5～1.7%之间，减少拉伸率变化大引起的尺寸不均，保证持续供货过程中尺寸散差小，在线淬火与离线淬火比较可以减少打头、吊挂、离线淬火升温、保温等时间，每批减少工序时间在10小时以上。

通过以上措施，可以实现6082大规格棒材在线淬火并满足高强高导电率要求，使所得到的直径大于150mm～300mm产品抗拉强度345-368MPa,屈服强度290-322MPa，伸长率15-17.8%，布氏硬度100-112HB，电导率46.3-46.89%IACS。

国家标准要求：（1）直径小于150mm的6082T6棒材抗拉强度≥310MPa,屈服强度≥260MPa，伸长率≥8%，布氏硬度≥95HB，电导率≥44.83%IACS；（2）直径大于150mm-300mm的6082T6棒材抗拉强度无要求,屈服强度无要求，伸长率无要求，布氏硬度无要求，电导率≥44.83%IACS。

总之，本发明得到的高强高导电率大型电气元件的铝合金大规格棒材，具备强度高、塑性好、比强度高、质量轻、高导电性、高导热性、耐蚀性好、无应力腐蚀破裂倾向、抗晶间腐蚀能力强、焊接性能良好、焊接区耐蚀性能不变、切削性好、易于加工等优点，并具有良好的工艺性能，适合于切削加工及各种形式的二次压力加工成型；本发明提供了在线淬火批量生产电力设备用高强高导电率铝合金大规格棒材制造方法，使生产效率提高15～21%。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。

实施例1、

a.铸造的铝合金为六系铝合金圆铸锭，所用的铝合金铸锭中元素的质量百分比

Si为1.0%～1.05%，Fe为≤0.12%，Cu为≤0.10%，Mn为0.55%～0.65%，Mg为0.9%～0.95%，Cr为≤0.10%，Zn为≤0.10%，Ti为≤0.05%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.15%，其余为Al；铸锭规格为Φ520mm×4000mm，熔炼六系铝合金圆铸锭时配料计算以步骤a的中线为基础，以确保铸锭成分控制在标准范围内；在融化后一次扒渣、熔炼炉精炼后一次扒渣、保温炉精炼后一次扒渣；熔炼炉精炼后一次除气、保温炉精炼后一次除气，保温炉精炼后再进行一次除气机除气。

b、将规格为Φ520mm×4000mm六系铝合金圆铸锭车皮、切头、切尾、取低倍、化学成分，切毛料，毛料规格为Φ506mm×1750mm；毛料均质，加热温度：550℃，保温10小时，冷却方式：风冷加水冷降温。

c、将制备的六号铝合金圆铸锭毛料加热到500℃，迅速装入挤压筒，挤压速度3m/min，淬火温度515℃，淬火速度300℃～350℃/分。

d、将电力设备用高强高导电率铝合金大规格棒材张力拉伸，拉伸率1.0～2.0%，然后时效：时效温度170℃，金属保温8小时，出时效炉。

e、将时效出炉的理化试验料，按照合同规定的验收标准及图纸规定的取样位置，取理化试样，全部理化试验检测合格后，将电力设备用高强高导电率铝合金大规格棒材表面检查、尺寸检查、检查合格的电力设备用高强高导电率铝合金大规格棒材包装。

实施例2：

本实施方式与实施例1不同的是，步骤a中采用的六号铝合金圆铸锭，精炼程度达到一级氧化膜要求，没有金属化合物偏析，化学成分中Mg:Si配比不遵循1.73:1的传统比例，使Si过剩，Fe、Zn、Ti合金成分越小越好，为了提高6082合金的纯度，提高导电率；加入Cu元素，控制在标准的上线，使力学性能显著提高，Cu又可中和Ti对导电率的不良影响；使Mn元素控制在上线，Mn不但参与固溶强化，又可消除Fe的不良影响并可细化晶粒，Si为1.03%，Fe为0.10%，Cu为0.09%，Mn为0.63%，Mg为0.93%，Cr为0.08%，Zn为0.09%，Ti为0.045%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.15%，其余为Al；其他步骤及参数与实施例1相同。

实施例3：

本实施方式与实施例1不同的是，毛料均质，加热温度：560℃，保温9小时以上，冷却方式：风冷至200℃时水冷至室温，低倍检查氧化膜，检查化合物偏析，满足一级氧化膜要求，其他步骤及参数与实施例1相同。

实施例4：

本实施方式与实施例1不同的是，加热温度530℃，迅速装入挤压筒，挤压速速度3.5m/min，保证棒材出口温度520℃，淬火温度520℃。其他步骤及参数与实施例1相同。

实施例5：

本实施方式与实施例1不同的是，将某型电力设备用高强高导电率铝合金大规格棒材张力拉伸，拉伸率1.7%，然后时效，时效温度160℃，金属保温14小时，出时效炉，其他步骤及参数与实施例1相同。

实施例6：

本实施方式与实施例1不同的是，低倍检查氧化膜和化合物偏析，其他步骤及参数与实施例1相同。

本发明提供的批量生产电力设备用高强高导电率铝合金大规格棒材制造方法，可以使生产效率提高15～21%。

Claims

1.一种电力设备用6082T6铝合金大规格棒材制造方法，步骤如下：a、铸造的铝合金为六系铝合金圆铸锭，所用的铝合金铸锭中元素的质量百分比Si为1.0%～1.05%，Fe为≤0.12%，Cu为≤0.10%，Mn为0.55%～0.65%，Mg为0.9%～0.95%，Cr为≤0.10%，Zn为≤0.10%，Ti为≤0.05%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.15%，其余为Al；所述的a步骤中，铝合金圆铸锭的规格为Φ520mm×4000mm或规格为Φ600mm×4000mm；

2.根据权利要求1所述的一种电力设备用6082T6铝合金大规格棒材制造方法，其特征在于，所述的b步骤中，毛料规格为：为Φ506mm×1750mm或规格为Φ582mm×1800mm。

3.根据权利要求1所述的一种电力设备用6082T6铝合金大规格棒材制造方法，其特征在于，所述的b步骤中，风冷却至200℃加水冷降温。

4.根据权利要求1所述的一种电力设备用6082T6铝合金大规格棒材制造方法，其特征在于，所述的c步骤中，挤压速度3.0m/min。

5.根据权利要求1所述的一种电力设备用6082T6铝合金大规格棒材制造方法，其特征在于，所述的d步骤中，拉伸率为1.7%。

6.根据权利要求1所述的一种电力设备用6082T6铝合金大规格棒材制造方法，其特征在于，所述的b步骤中，加热温度：550℃。

7.根据权利要求1所述的一种电力设备用6082T6铝合金大规格棒材制造方法，其特征在于，所得到产品强度345-368MPa,屈服强度290-322MPa，伸长率15-17.8%，布氏硬度100-112HB，电导率46.3-46.89%IACS。