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CN109500552B - 一种车用行李架型材及其制备方法 - Google Patents

一种车用行李架型材及其制备方法 Download PDF

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CN109500552B CN201811572566.6A CN201811572566A CN109500552B CN 109500552 B CN109500552 B CN 109500552B CN 201811572566 A CN201811572566 A CN 201811572566A CN 109500552 B CN109500552 B CN 109500552B
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Abstract

本发明涉及一种车用行李架型材及其制备方法，型材的制备步骤如下：选择含硅、镁、铜、锰、铬、钼、镍、钨、钴的铝合金铸棒，将所述铝合金铸棒加热、保温，然后将加热的铝合金铸棒冷却后进行淬火，再将淬火后的铝合金铸棒进行回火处理；将挤压模具加热、保温，并将挤出料筒加热，然后将铝合金铸棒放入挤压筒，推动挤压筒内的铝合金铸棒从挤压模具的模口处挤出，形成挤压型材；对挤压模具模口处的挤压型材进行风冷冷却，使得模口处挤压型材的温度低于530℃；待型材冷却至50℃以下时进行矫直、锯切、时效，得车用行李架型材。本发明制备得到的车用行李架型材在抗拉强度、规定非比例延伸强度、延伸率、弯曲度等方面的性能优良。

Description

一种车用行李架型材及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种车用行李架型材及其制备方法，属于车用配件的制造技术领域。
背景技术
车用行李架指安装在车顶或车体内部，便于承载行李物品的支架。目前的行李架多数使用不锈钢材料，不锈钢材料的行李架虽然不易生锈，但其价格较贵，而且质量大，不利于车辆轻量化的发展方向。
铝合金行李架因具有轻量化的优点，使得载货车、客车、轨道车辆车身达到了轻量化的效果，根据美国铝学会的报告,汽车上每使用0.45kg铝就可减轻车重1kg，理论上铝制汽车可以比钢制汽车减重40％左右。但是，铝合金材料作为当前汽车材料研究的热点，其力学性能较差，存在抗拉强度低、延伸率小、弯曲度过大等问题，因此目前的铝合金较少作为车用行李架。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为解决现有铝合金车用行李架存在的抗拉强度低、延伸率小、弯曲度过大的技术问题，提供一种车用行李架型材及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种车用行李架型材的制备方法，步骤如下：
准备铸棒：选择铝合金铸棒，所述铝合金铸棒包含如下重量份的组分：0.15～0.35wt％硅，0.45～0.65wt％镁，0.55～0.80wt％铜，0.50～0.80wt％锰，0.90～1.20wt％铬，0.15～0.30wt％钼，0.85～1.30wt％镍，1.50～2.30wt％钨，0.70～1.30wt％钴，其余为铝；
铸棒热处理：将所述铝合金铸棒加热至510～540℃，保温5～7h；然后将加热的铝合金铸棒冷却至50℃以下，在温度为550～600℃、保温时间为2～5h、转移时间＜30s、冷却液的温度为＜35℃的条件下淬火；再将淬火后的铝合金铸棒在温度为360～420℃、保温时间为2～5h的条件下进行回火处理；此操作能够获得致密的组织和良好的力学性能；
挤压：将挤压模具加热到450～530℃，保温1～3h，并将挤出料筒加热到390～450℃，然后将铝合金铸棒放入挤压筒，推动挤压筒内的铝合金铸棒从挤压模具的模口处挤出，形成挤压型材；
风冷：对挤压模具模口处的挤压型材进行风冷冷却，使得模口处挤压型材的温度低于530℃；
矫直：待型材冷却至50℃以下时进行矫直；
锯切：对矫直后的型材进行锯切；
时效：将锯切后的型材在温度为160～190℃、保温时间为6～10h的条件下时效，得车用行李架型材。
优选地，所述铝合金铸棒包含如下重量份的组分：0.20～0.30wt％硅，0.50～0.60wt％镁，0.60～0.80wt％铜，0.60～0.80wt％锰，0.90～1.00wt％铬，0.20～0.30wt％钼，0.90～1.10wt％镍，1.80～2.00wt％钨，0.80～1.00wt％钴，其余为铝。
优选地，所述铝合金铸棒的制备方法为：将铝合金铸棒的组分中除铝以外的所有组分投入熔炼炉中并加热至760-780℃，使其全部熔化，对熔化的组分进行搅拌，然后加入铝锭，在温度为760-780℃的温度下熔炼20-40分钟，再按熔炼炉中金属质量的0.2～0.4wt％加入覆盖剂，在温度760-780℃的条件下继续熔炼，使熔炼炉内的材料全部熔化，得到熔化液；其中，所述覆盖剂为Na3AlF6、Na2CO3与NaCl的混合物；
搅拌熔化液，按熔化液质量的0.2～0.4wt％加入ZnCl2，在温度为760-780℃的温度下精炼1-2h，得到铝合金熔液；
在温度为700～730℃、水压为0.05～0.1MPa、速度为160～200mm/min的条件下将所得的铝合金熔液铸造成铝合金铸棒。
优选地，所述覆盖剂由质量比为30-40:30-40:20-30的Na3AlF6、NaCO3与NaCl混合而成。
优选地，挤压步骤的工艺参数控制如下：挤压温度为440-510℃，挤压系数λ为15-30，挤压速度为5-8/m·min-1。
优选地，铝合金铸棒加热至510～540℃的加热速率为10～20℃/min。
优选地，所述风冷的风量为80～100m3/min。
优选地，准备铸棒步骤中还包括对所述铸棒进行车皮处理。
本发明还提供一种采用上述工艺制备的车用行李架型材。
本发明还提供一种采用上述车用行李架型材制备的车用行李架。
本发明的有益效果是：
本发明选取了特定组成的铝合金，对铝合金铸棒先后采取了热处理、挤压、风冷、矫直、锯切、时效等工序，并对每个工序选择了合适的温度，尤其是热处理工艺先后经过加热、冷却、淬火和回火处理，对合金组织进行调节，制备得到的车用行李架型材具有优良的综合性能，其抗拉强度≥260MPa，规定非比例延伸强度≥120N/m2，延伸率≥30％，弯曲度<1mm，将该型材制备出的行李架具有较高的稳定性，且长期使用不易变形。
具体实施方式
现在对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例提供一种车用行李架型材的制备方法，步骤如下：
准备铸棒：选择铝合金铸棒，对所述铸棒进行车皮处理；
所述铝合金铸棒包含如下重量份的组分：0.2wt％硅，0.6wt％镁，0.6wt％铜，0.8wt％锰，0.9wt％铬，0.30wt％钼，0.90wt％镍，2.00wt％钨，0.8wt％钴，其余为铝；
所述铝合金铸棒的制备方法为：将上述除铝以外的所有组分投入熔炼炉中并加热至770℃，使其全部熔化，对熔化的组分进行搅拌，然后加入铝锭，在温度为770℃的温度下熔炼30分钟，再按熔炼炉中金属质量的0.3wt％加入覆盖剂，在温度770℃的条件下继续熔炼，使熔炼炉内的材料全部熔化，得到熔化液；其中，所述覆盖剂为质量比为35:35:30的Na3AlF6、NaCO3与NaCl的混合物；搅拌熔化液，按熔化液质量的0.3wt％加入ZnCl2，在温度为770℃的温度下精炼1.5h，得到铝合金熔液；在温度为720℃、水压为0.07MPa、速度为170mm/min的条件下将所得的铝合金熔液铸造成铝合金铸棒。
铸棒热处理：将所述铝合金铸棒以15℃/min的加热速率加热至530℃，保温6h；然后将加热的铝合金铸棒冷却至50℃以下，在温度为580℃、保温时间为3h、转移时间＜30s、冷却液的温度为＜35℃的条件下淬火；再将淬火后的铝合金铸棒在温度为400℃、保温时间为3h的条件下进行回火处理；
挤压：将挤压模具加热到500℃，保温2h，并将挤出料筒加热到400℃，然后将铝合金铸棒放入挤压筒，推动挤压筒内的铝合金铸棒从挤压模具的模口处挤出，挤压温度为480℃，挤压系数λ为20，挤压速度为6/m·min-1，形成挤压型材；
风冷：对挤压模具模口处的挤压型材进行风冷冷却，风冷的风量为90m3/min，使得模口处挤压型材的温度低于530℃；
矫直：待型材冷却至50℃以下时进行矫直；
锯切：对矫直后的型材进行锯切；
时效：将锯切后的型材在温度为180℃、保温时间为8h的条件下时效，得车用行李架型材。
对本实施例制备的车用行李架型材进行性能测试，结果如下：抗拉强度为275MPa，规定非比例延伸强度为140N/m2，延伸率为37％，弯曲度<1mm。
实施例2
本实施例提供一种车用行李架型材的制备方法，步骤如下：
准备铸棒：选择铝合金铸棒，对所述铸棒进行车皮处理；
所述铝合金铸棒包含如下重量份的组分：0.15wt％硅，0.65wt％镁，0.55wt％铜，0.80wt％锰，0.90wt％铬，0.30wt％钼，0.85wt％镍，2.30wt％钨，0.70wt％钴，其余为铝；
所述铝合金铸棒的制备方法为：将上述除铝以外的所有组分投入熔炼炉中并加热至760℃，使其全部熔化，对熔化的组分进行搅拌，然后加入铝锭，在温度为760℃的温度下熔炼40分钟，再按熔炼炉中金属质量的0.2wt％加入覆盖剂，在温度760℃的条件下继续熔炼，使熔炼炉内的材料全部熔化，得到熔化液；其中，所述覆盖剂为质量比为30:40:30的Na3AlF6、NaCO3与NaCl的混合物；搅拌熔化液，按熔化液质量的0.4wt％加入ZnCl2，在温度为760℃的温度下精炼2h，得到铝合金熔液；在温度为700℃、水压为0.05MPa、速度为160mm/min的条件下将所得的铝合金熔液铸造成铝合金铸棒。
铸棒热处理：将所述铝合金铸棒以10℃/min的加热速率加热至510℃，保温7h；然后将加热的铝合金铸棒冷却至50℃以下，在温度为550℃、保温时间为5h、转移时间＜30s、冷却液的温度为＜35℃的条件下淬火；再将淬火后的铝合金铸棒在温度为360℃、保温时间为5h的条件下进行回火处理；此操作能够获得致密的组织和良好的力学性能；
挤压：将挤压模具加热到450℃，保温3h，并将挤出料筒加热到390℃，然后将铝合金铸棒放入挤压筒，推动挤压筒内的铝合金铸棒从挤压模具的模口处挤出，挤压温度为440℃，挤压系数λ为30，挤压速度为5/m·min-1，形成挤压型材；
风冷：对挤压模具模口处的挤压型材进行风冷冷却，风冷的风量为80m3/min，使得模口处挤压型材的温度低于530℃；
矫直：待型材冷却至50℃以下时进行矫直；
锯切：对矫直后的型材进行锯切；
时效：将锯切后的型材在温度为160℃、保温时间为10h的条件下时效，得车用行李架型材。
对本实施例制备的车用行李架型材进行性能测试，结果如下：抗拉强度为260MPa，规定非比例延伸强度为120N/m2，延伸率为30％，弯曲度<1mm。
实施例3
本实施例提供一种车用行李架型材的制备方法，步骤如下：
准备铸棒：选择铝合金铸棒，对所述铸棒进行车皮处理；
所述铝合金铸棒包含如下重量份的组分：0.35wt％硅，0.45wt％镁，0.80wt％铜，0.50wt％锰，1.20wt％铬，0.15wt％钼，1.30wt％镍，1.50wt％钨，1.30wt％钴，其余为铝；
所述铝合金铸棒的制备方法为：将上述除铝以外的所有组分投入熔炼炉中并加热至780℃，使其全部熔化，对熔化的组分进行搅拌，然后加入铝锭，在温度为780℃的温度下熔炼20分钟，再按熔炼炉中金属质量的0.4wt％加入覆盖剂，在温度780℃的条件下继续熔炼，使熔炼炉内的材料全部熔化，得到熔化液；其中，所述覆盖剂为质量比为40:40:20的Na3AlF6、NaCO3与NaCl的混合物；搅拌熔化液，按熔化液质量的0.2wt％加入ZnCl2，在温度为780℃的温度下精炼1h，得到铝合金熔液；在温度为730℃、水压为0.1MPa、速度为200mm/min的条件下将所得的铝合金熔液铸造成铝合金铸棒。
铸棒热处理：将所述铝合金铸棒以20℃/min的加热速率加热至540℃，保温5h；然后将加热的铝合金铸棒冷却至50℃以下，在温度为600℃、保温时间为2h、转移时间＜30s、冷却液的温度为＜35℃的条件下淬火；再将淬火后的铝合金铸棒在温度为420℃、保温时间为2h的条件下进行回火处理；此操作能够获得致密的组织和良好的力学性能；
挤压：将挤压模具加热到530℃，保温1h，并将挤出料筒加热到450℃，然后将铝合金铸棒放入挤压筒，推动挤压筒内的铝合金铸棒从挤压模具的模口处挤出，挤压温度为510℃，挤压系数λ为15，挤压速度为8/m·min-1，形成挤压型材；
风冷：对挤压模具模口处的挤压型材进行风冷冷却，风冷的风量为100m3/min，使得模口处挤压型材的温度低于530℃；
矫直：待型材冷却至50℃以下时进行矫直；
锯切：对矫直后的型材进行锯切；
时效：将锯切后的型材在温度为190℃、保温时间为6h的条件下时效，得车用行李架型材。
对本实施例制备的车用行李架型材进行性能测试，结果如下：抗拉强度为282MPa，规定非比例延伸强度为151N/m2，延伸率为45％，弯曲度<1mm。
实施例4
本实施例提供一种车用行李架型材的制备方法，步骤如下：
准备铸棒：选择铝合金铸棒，对所述铸棒进行车皮处理；
所述铝合金铸棒包含如下重量份的组分：0.30wt％硅，0.50wt％镁，0.80wt％铜，0.60wt％锰，1.00wt％铬，0.20wt％钼，1.10wt％镍，1.80wt％钨，1.00wt％钴，其余为铝；
所述铝合金铸棒的制备方法为：将上述除铝以外的所有组分投入熔炼炉中并加热至760℃，使其全部熔化，对熔化的组分进行搅拌，然后加入铝锭，在温度为760℃的温度下熔炼30分钟，再按熔炼炉中金属质量的0.3wt％加入覆盖剂，在温度760℃的条件下继续熔炼，使熔炼炉内的材料全部熔化，得到熔化液；其中，所述覆盖剂为质量比为40:30:30的Na3AlF6、NaCO3与NaCl的混合物；搅拌熔化液，按熔化液质量的0.3wt％加入ZnCl2，在温度为760℃的温度下精炼1.5h，得到铝合金熔液；在温度为710℃、水压为0.08MPa、速度为180mm/min的条件下将所得的铝合金熔液铸造成铝合金铸棒。
铸棒热处理：将所述铝合金铸棒以15℃/min的加热速率加热至530℃，保温6h；然后将加热的铝合金铸棒冷却至50℃以下，在温度为570℃、保温时间为3h、转移时间＜30s、冷却液的温度为＜35℃的条件下淬火；再将淬火后的铝合金铸棒在温度为380℃、保温时间为3h的条件下进行回火处理；
挤压：将挤压模具加热到480℃，保温2h，并将挤出料筒加热到420℃，然后将铝合金铸棒放入挤压筒，推动挤压筒内的铝合金铸棒从挤压模具的模口处挤出，挤压温度为480℃，挤压系数λ为20，挤压速度为7/m·min-1，形成挤压型材；
风冷：对挤压模具模口处的挤压型材进行风冷冷却，风冷的风量为90m3/min，使得模口处挤压型材的温度低于530℃；
矫直：待型材冷却至50℃以下时进行矫直；
锯切：对矫直后的型材进行锯切；
时效：将锯切后的型材在温度为170℃、保温时间为7h的条件下时效，得车用行李架型材。
对本实施例制备的车用行李架型材进行性能测试，结果如下：抗拉强度为275MPa，规定非比例延伸强度为138N/m2，延伸率为39％，弯曲度<1mm。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种车用行李架型材的制备方法，其特征在于，步骤如下：
准备铸棒：选择铝合金铸棒，所述铝合金铸棒包含如下重量份的组分：0.15～0.35wt％硅，0.45～0.65wt％镁，0.55～0.80wt％铜，0.50～0.80wt％锰，0.90～1.20wt％铬，0.15～0.30wt％钼，0.85～1.30wt％镍，1.50～2.30wt％钨，0.70～1.30wt％钴，其余为铝；所述铝合金铸棒的制备方法为：将铝合金铸棒的组分中除铝以外的所有组分投入熔炼炉中并加热至760-780℃，使其全部熔化，对熔化的组分进行搅拌，然后加入铝锭，在温度为760-780℃的温度下熔炼20-40分钟，再按熔炼炉中金属质量的0.2～0.4wt％加入覆盖剂，在温度760-780℃的条件下继续熔炼，使熔炼炉内的材料全部熔化，得到熔化液；其中，所述覆盖剂为Na3AlF6、Na2CO3与NaCl的混合物；搅拌熔化液，按熔化液质量的0.2～0.4wt％加入ZnCl2，在温度为760-780℃的温度下精炼1-2h，得到铝合金熔液；在温度为700～730℃、水压为0.05～0.1MPa、速度为160～200mm/min的条件下将所得的铝合金熔液铸造成铝合金铸棒；
铸棒热处理：将所述铝合金铸棒加热至510～540℃，保温5～7h；然后将加热的铝合金铸棒冷却至50℃以下，在温度为550～600℃、保温时间为2～5h、转移时间＜30s、冷却液的温度为＜35℃的条件下淬火；再将淬火后的铝合金铸棒在温度为360～420℃、保温时间为2～5h的条件下进行回火处理；
挤压：将挤压模具加热到450～530℃，保温1～3h，并将挤压筒加热到390～450℃，然后将铝合金铸棒放入挤压筒，推动挤压筒内的铝合金铸棒从挤压模具的模口处挤出，形成挤压型材；
风冷：对挤压模具模口处的挤压型材进行风冷冷却，使得模口处挤压型材的温度低于530℃；
矫直：待型材冷却至50℃以下时进行矫直；
锯切：对矫直后的型材进行锯切；
时效：将锯切后的型材在温度为160～190℃、保温时间为6～10h的条件下时效，得车用行李架型材。
2.根据权利要求1所述的车用行李架型材的制备方法，其特征在于，所述铝合金铸棒包含如下重量份的组分：0.20～0.30wt％硅，0.50～0.60wt％镁，0.60～0.80wt％铜，0.60～0.80wt％锰，0.90～1.00wt％铬，0.20～0.30wt％钼，0.90～1.10wt％镍，1.80～2.00wt％钨，0.80～1.00wt％钴，其余为铝。
3.根据权利要求1或2所述的车用行李架型材的制备方法，其特征在于，所述覆盖剂由质量比为30-40:30-40:20-30的Na3AlF6、NaCO3与NaCl混合而成。
4.根据权利要求1或2所述的车用行李架型材的制备方法，其特征在于，挤压步骤的工艺参数控制如下：挤压温度为440-510℃，挤压系数λ为15-30，挤压速度为5-8m·min-1。
5.根据权利要求1或2所述的车用行李架型材的制备方法，其特征在于，铝合金铸棒加热至510～540℃的加热速率为10～20℃/min。
6.根据权利要求1或2所述的车用行李架型材的制备方法，其特征在于，所述风冷的风量为80～100m3/min。
7.根据权利要求1或2所述的车用行李架型材的制备方法，其特征在于，准备铸棒步骤中还包括对所述铸棒进行车皮处理。
8.一种采用权利要求1-7任一项所述的方法制备的车用行李架型材。
9.一种采用权利要求8所述的车用行李架型材制备的车用行李架。
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