CN101705394A - 一种铝合金及铝合金薄板的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝合金薄板及加工工艺，所述铝合金中含有金属铁与非金属硅，所述金属铁与非金属硅的重量比值在1.0～1.5之间，在所述铝合金中还含有金属铜、锰、锌、镁、钛。所述技术工艺包括配料、铸轧、冷轧、箔轧、退火工艺过程，在铸轧工艺中采用双辊连续铸轧设备将液态铝合金直接铸轧成适于冷轧的6.0mm～10.0mm厚度铸轧板坯，在冷轧工艺中再将铸轧板坯轧制成0.38mm的冷轧板，在箔轧工艺中再将冷轧板轧制成0.22mm的薄板。通过上述铝合金原料的配置以及加工工艺采用，使得加工成的铝合金薄板具有抗拉强度高，延伸率好，杯凸性能好等特点。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金材料及铝合金板材的加工领域，具体涉及一种铝合金及铝合金薄板的加工工艺。
背景技术
铝合金材料具有导电、导热性好，耐腐蚀性好，延展性好，易于加工，价格相对较低的优点。铝合金材料被广泛应用于机械、电子、电器，建筑等行业。机械、电器产品中的换热器大多都会选用铸铝件或铝板作为散热部件。但现有技术中，由于铝合金薄板的抗拉强度、延伸率、杯凸值都较低，因此无法满足高品质换热器对铝合金薄板的要求。其主要原因包括有，铝合金材质中微量元素添加的种类和添加量的控制不够合理，再有就是铝合金薄板的加工工艺控制的不够科学。因此，有必要对现有的铝合金材质中微量元素的种类及含量进行调整，同时还需通过调整铝合金板材的轧制工艺，使其满足高品质换热器对铝合金薄板的要求。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，设计一种铝合金材料，以及将该材料加工成薄板的加工工艺。使得加工成的铝合金薄板具有抗拉强度高，延伸率好，杯凸性能好等特点。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种铝合金，所述铝合金中含有金属铁与非金属硅，所述金属铁与非金属硅的重量比值在1.0～1.5之间，在所述铝合金中还含有金属铜、锰、锌、镁、钛。
其中，在所述铝合金中各种元素的重量百分比含量分别为：硅的含量为0.54％～0.62％、铁的含量为0.67％～0.75％、铜的含量为0.01％、锰的含量为0.03％、锌的含量为0.03％、镁的含量为0.01％、钛的含量为0.03％、杂质的含量小于0.15％，其余的含量为铝。
本发明的技术方案还包括设计一种铝合金薄板的加工工艺，所述加工工艺包括如下步骤：
S1：配料，按预定配比将作为原料的金属配比将原料配置好；
S2：熔炼，将配置好的原料加入到熔炼炉中熔炼为液态铝合金；
S3：铸轧，采用双辊连续铸轧设备将所述液态铝合金铸轧成铸轧板坯，其厚度为6.0mm～10.0mm；
S4：冷轧，通过若干道冷轧工序，将所述铸轧板坯轧制成0.38mm的冷轧板；
S5：箔轧，通过至少两道箔轧工序，将所述冷轧板再轧制成0.22mm的箔轧板；
S6：退火，将所述箔轧板进行退火处理。
其中，在所述铸轧工艺中将铸轧板坯的厚度控制在8.3±0.20mm～6.5±0.20mm之间。
其中，在所述冷轧工艺中经过五至六道冷轧工序，将铸轧后的铸轧板坯轧制成0.38mm的冷轧板.
其中，在所述冷轧工艺中将8.3±0.20mm厚的铸轧板坯由第一道冷轧工序轧制成5.0mm厚的冷轧板、再由第二道冷轧工序轧制成3.3mm厚的冷轧板、再由第三道冷轧工序轧制成1.8mm厚的冷轧板、再由第四道冷轧工序轧制成1.1mm厚的冷轧板、再由第五道冷轧工序轧制成0.65mm厚的冷轧板、再由第六道冷轧工序轧制成0.38mm厚的冷轧板。
其中，在所述冷轧工艺中将6.5±0.20mm厚的铸轧板坯由第一道冷轧工序轧制成3.3mm厚的冷轧板、再由第二道冷轧工序轧制成1.8mm厚的冷轧板、再由第三道冷轧工序轧制成1.1mm厚的冷轧板、再由第四道冷轧工序轧制成0.65mm厚的冷轧板、再由第五道冷轧工序轧制成0.38mm厚的冷轧板。
其中，在所述第五道冷轧工序与第六道冷轧工序之间包括利用切边重卷装置将所述冷轧板剪切成具有一定宽度的带状冷轧板的工艺。
其中，在所述箔轧工艺中将0.38mm厚的冷轧板由第一道箔轧工序轧制成0.28mm厚的薄板、再由第二道冷轧工序轧制成0.22mm厚的薄板。
其中，所述退火处理是将箔轧后的薄板放入热处理炉内，然后在1小时内将炉温从常温升至到230℃，装有薄板的热处理炉在230℃的炉温状态下保温3小时，然后再将炉温继续加热到270℃～340℃，装有薄板的热处理炉在270℃～340℃的炉温状态下保温26小时，然后将炉温在0.5小时内降温到200℃，然后热处理炉停止加热，若干小时后将薄板从炉内取出放置在空气中自然冷却。
本发明的优点和有益效果在于：由于在本发明的铝合金中合理的配置了微量元素的品种和含量，并设定了合金元素中铁与硅的重量比值在1.0～1.5之间。由此可使铝合金材料具有较高的抗拉强度、和较好的延伸率，并且其晶粒取向各向异性较小，有利于铝薄板的深冲。
通过将铸轧板的厚度提高到8.3mm，同时采用了中间不退火的工艺，由铸轧板直接压延轧制到成品厚度薄板坯，提高了冷变形的加工硬化程度，增加了变形组织的晶格畸变能，提高铝合金板的再结晶晶核数量。
再有，通过采用低温长时退火的工艺，该退火工艺的技术方案使的合金的内部可以形成大量的、细小的再结晶晶粒间断地分布于变形组织晶粒晶界周围，这样就可以达到减小晶粒各向异性的目的，使最终产品的变形组织与再结晶组织合理分配，满足晶粒各向异性趋于小方向发展，满足了该铝合金薄板具有抗拉强度为115-125Mpa、材料延伸率≥20％、杯凸值I，E≥7.0mm的力学性能指标要求。
目前该铝合金薄板主要应用于冷库制冷设备中的换热器上，该散热器不同于其它一般空调器中的散热铝板，其具有较高的翻边高度要求和延伸率要求。
附图说明
图1是本发明铝合金材料的化学成分图表；
图2～4是利用本发明铝合金薄板的加工工艺所加工的铝合金薄板的退火工艺曲线图；
图5是利用本发明铝合金薄板的加工工艺所加工的铝合金薄板的退火工艺实验室测试结果图表。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种铝合金，含有金属铁与非金属硅，将所述金属铁与非金属硅的重量比值控制在1.0～1.5之间，在所述铝合金中还含有金属铜、锰、锌、镁、钛。所述铝合金中各种元素的重量百分比含量分别为：硅的含量为0.54％～0.62％、铁的含量为0.67％～0.75％、铜的含量为0.01％、锰的含量为0.03％、锌的含量为0.03％、镁的含量为0.01％、钛的含量为0.03％、杂质的含量小于0.15％，其余的为铝。
实施例2
本发明还提供一种铝合金薄板的加工工艺，所述工艺包括如下加工步骤：
第一步：配料，按实施例1所述的配料元素品种和配比，将原料配置好；
第二步：熔炼，将配置好的原料按设定程序加入到熔炼炉中熔炼为液态铝合金；
第三步：铸轧，采用双辊连续铸轧设备将所述液态铝合金直接铸轧成适于冷轧的6.0mm～10.0mm厚度的铸轧板坯；
第四步：冷轧，通过五至六道冷轧工序，将铸轧后的薄板坯轧制成0.38mm的冷轧板；
第五步：箔轧，通过两道箔轧工序，将冷轧后的冷轧材再轧制成0.22mm的箔轧板；
第六步：退火，将箔轧后的箔轧板进行退火处理。
优选地，在所述铸轧工艺中应将铸轧板坯的厚度控制在8.3±0.20mm～6.5±0.20mm之间。
优选地，在所述冷轧工艺中首先将8.3±0.20mm厚的铸轧板坯由第一道冷轧工序轧制成5.0mm厚的冷轧板、再由第二道冷轧工序将5.0mm厚的冷轧板轧制成3.3mm厚的冷轧板、再由第三道冷轧工序将3.3mm厚的冷轧板轧制成1.8mm厚的冷轧板、再由第四道冷轧工序将1.8mm厚的冷轧板轧制成1.1mm厚的冷轧板、再由第五道冷轧工序将1.1mm厚的冷轧板轧制成0.65mm厚的冷轧板、再由第六道冷轧工序将0.65mm厚的冷轧板轧制成0.38mm厚的冷轧板。
在所述冷轧工艺中首先将6.5±0.20mm厚的铸轧板坯由第一道冷轧工序轧制成3.3mm厚的冷轧板、再由第二道冷轧工序将3.3mm厚的冷轧板轧制成1.8mm厚的冷轧板、再由第三道冷轧工序将1.8mm厚的冷轧板轧制成1.1mm厚的冷轧板、再由第四道冷轧工序将1.1mm厚的冷轧板轧制成0.65mm厚的冷轧板、再由第五道冷轧工序将0.65mm厚的冷轧板轧制成0.38mm厚的冷轧板。
在所述第五道冷轧工序与第六道冷轧工序之间设置有切边重卷装置，所述切边重卷装置将所述冷轧板剪切成具有一定宽度的带状冷轧板。冷轧板的切边宽度：分切成品宽度为+30(切边余量)+10×分切抽条数mm。
在所述箔轧工艺中经过两道箔轧工序，将冷轧后的冷轧板轧制成0.22mm的薄板；在所述箔轧工艺中首先将0.38mm厚的冷轧板由第一道箔轧工序轧制成0.28mm厚的薄板、再由第二道冷轧工序轧制成0.22mm厚的薄板。
如图2～4所示，所述退火处理是将箔轧后的薄板放入热处理炉内，然后在1小时内将炉温从常温升至到230℃，装有薄板的热处理炉在230℃的炉温状态下保温3小时，然后再将炉温继续加热到270℃～340℃，装有薄板的热处理炉在270℃～340℃的炉温状态下保温26小时，然后将炉温在0.5小时内降温到200℃，然后热处理炉停止加热，若干小时后将薄板从炉内取出放置在空气中自然冷却。
本发明的研制过程如下：
在本发明的技术方案中，采用交叉对比试验方法，研究不同冷变形总加工率和不同成品退火工艺，对冷库用铝板成品力学性能的影响，从而确定最佳生产工艺，满足产品技术指标要求。
1、化学成分符合图1的规定。
2、铸轧板坯料的生产工艺包括：配料、熔炼、铸轧。
按常规生产工艺，铝合金配料、熔炼，采用双辊连续铸轧技术将液态金属直接生产可适于冷轧的6.0～10.0mm厚度铸轧板坯。
3、轧制工艺路线：
1)轧制工艺方案1
配料→熔炼→铸轧(6.5±0.20mm厚度铸轧卷)→冷轧→3.3mm→1.8mm→1.1mm→0.65mm(切边宽度：分切成品宽度+30(切边余量)+10×分切抽条数mm)→0.38mm(转箔轧)→0.28mm→0.22±0.005mm→分切到成品规格→成品退火(H22状态)→力学性能检验→成品检查→包装→入库。
2)压延工艺方案2
配料→熔炼→铸轧(8.3±0.20mm厚度铸轧卷)→冷轧→5.0mm→3.3mm→1.8mm→1.1mm→0.65mm(切边宽度：分切成品宽度+30(切边余量)+10×分切抽条数mm)→0.38mm(转箔轧)→0.28mm→0.22±0.005mm→分切到成品规格→成品退火(H22状态)→力学性能检验→成品检查→包装→入库。
4、成品退火工艺：(温度不同)
1)0.22mm铝合金薄板成品第一种退火工艺方案如图2所示。
2)0.22mm铝合金薄板成品第二种退火工艺方案如图3所示。
3)0.22mm铝合金薄板成品第三种退火工艺方案如图4所示。
5、上述研究经试验室成品退火后的结果如下表：从图5中可知，用试验室工艺试验得出，该产品成品退火金属温度310℃为最佳，转入生产性试验，该生产工艺得到了进一步对比验证。
通过上述铝合金薄板的研究，发现铝合金元素中铁硅比为1.0～1.5时，具有较高的抗拉强度、和延伸率，并且其晶粒取向各向异性较小，有利于铝薄板深冲。
通过将铸轧板的厚度提高到8.3mm采用中间不退火，由铸轧板直接压延轧制到成品厚度，提高冷变形加工硬化程度，增加变形组织晶格畸变能，提高铝板再结晶晶核数量。
通过采用低温长时退火工艺，即退火工艺实验中的方案2，形成大量细小的，再结晶晶粒间断分布于变形组织晶粒晶界周围，以达到减小晶粒各向异性的目的，满足该产品抗拉强度为115-125Mpa、材料延伸率≥20％、杯凸值I，E≥7.0mm的力学性能指标要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围.
Claims (10)
1.一种铝合金，其特征在于，所述铝合金中含有金属铁与非金属硅，所述金属铁与非金属硅的重量比值在1.0～1.5之间，在所述铝合金中还含有金属铜、锰、锌、镁、钛。
2.如权利要求1所述的铝合金，其特征在于，在所述铝合金中各种元素的重量百分比含量分别为：硅的含量为0.54％～0.62％、铁的含量为0.67％～0.75％、铜的含量为0.01％、锰的含量为0.03％、锌的含量为0.03％、镁的含量为0.01％、钛的含量为0.03％、杂质的含量小于0.15％，其余的含量为铝。
3.一种铝合金薄板的加工工艺，其特征在于，所述加工工艺包括如下步骤：
S1：按预定配比将作为原料的金属配置好；
S2：将配置好的原料加入到熔炼炉中熔炼为液态铝合金；
S3：采用双辊连续铸轧设备将所述液态铝合金铸轧成铸轧板坯，其厚度为6.0mm～10.0mm；
S4：通过若干道冷轧工序，将铸轧后的铸轧板坯轧制成冷轧板，其厚度为0.38mm；
S5：通过至少两道箔轧工序，将所述冷轧板轧制成箔轧板，其厚度为0.22mm；
S6：将所述箔轧板进行退火处理。
4.如权利要求3所述铝合金薄板的加工工艺，其特征在于，在所述铸轧工艺中将铸轧板坯的厚度控制在8.3±0.20mm～6.5±0.20mm之间。
5.如权利要求4所述铝合金薄板的加工工艺，其特征在于，在所述冷轧工艺中经过五至六道冷轧工序，所述铸轧板坯轧制成0.38mm的冷轧板。
6.如权利要求5所述铝合金薄板的加工工艺，其特征在于，在所述冷轧工艺中将8.3±0.20mm厚的铸轧板坯由第一道冷轧工序轧制成5.0mm厚的冷轧板、再由第二道冷轧工序轧制成3.3mm厚的冷轧板、再由第三道冷轧工序轧制成1.8mm厚的冷轧板、再由第四道冷轧工序轧制成1.1mm厚的冷轧板、再由第五道冷轧工序轧制成0.65mm厚的冷轧板、再由第六道冷轧工序轧制成0.38mm厚的冷轧板。
7.如权利要求5所述铝合金薄板的加工工艺，其特征在于，在所述冷轧工艺中将6.5±0.20mm厚的铸轧板坯由第一道冷轧工序轧制成3.3mm厚的冷轧板、再由第二道冷轧工序轧制成1.8mm厚的冷轧板、再由第三道冷轧工序轧制成1.1mm厚的冷轧板、再由第四道冷轧工序轧制成0.65mm厚的冷轧板、再由第五道冷轧工序轧制成0.38mm厚的冷轧板。
8.如权利要求6或7所述铝合金薄板的加工工艺，其特征在于，在所述第五道冷轧工序与第六道冷轧工序之间，包括通过切边重卷装置将所述冷轧板剪切成具有一定宽度的带状冷轧板的工序。
9.如权利要求8所述铝合金薄板的加工工艺，其特征在于，在所述箔轧工艺中将0.38mm厚的冷轧板由第一道箔轧工序轧制成0.28mm厚的薄板、再由第二道冷轧工序轧制成0.22mm厚的薄板。
10.如权利要求3所述铝合金薄板的加工工艺，其特征在于，所述步骤S6中的退火处理是将箔轧后的薄板放入热处理炉内，然后在1小时内将炉温从常温升至到230℃，装有薄板的热处理炉在230℃的炉温状态下保温3小时，然后再将炉温继续加热到270℃～340℃，装有薄板的热处理炉在270℃～340℃的炉温状态下保温26小时，然后将炉温在0.5小时内降温到200℃，然后热处理炉停止加热，若干小时后将薄板从炉内取出放置在空气中自然冷却。
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