6082铝合金挤压铝型材生产工艺研究

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1.前言

6082铝合金属于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和耐腐蚀性,主要被用于交通运输和结构工程上,如桥梁、起重机、屋顶构架、交通车和运输船等。

本文对6082铝合金应用于挤压型材生产进行了试验研究,以确定合适的熔铸和挤压工艺制度。

2.熔铸工艺

2.1化学成分

GB/T3190 -1996中6082铝合金化学成分见表1。

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2.2成分控制

6082铝合金成分具有两个主要特点:第一,含有适量的Mn和Cr;第二,Mg、Si含量相对较高。其中,Mn、Cr等合金元素可阻碍挤压时和挤压后发生再结晶或再结晶晶粒长大,细化晶粒。但(Mn + Cr) 总量过高可能形成分别含Mn、Cr的粗大第二相,削弱Mg2Si相的沉淀强化效果,抵消其阻碍再结晶和细化晶粒的作用。同时,Mn、Cr元素会增大6082铝合金的淬火敏感性。且易在α(Al)相中产生严重的晶内偏析,造成挤压制品粗晶组织,降低型材氧化着色效果。对于Mg、Si成分,6082铝合金在Mg2Si强化的同时,通过增加适量过剩Si来促进强化。

因此,重点对Mn的含量进行试验确定:以Mn含量为0.6% ~0.65%及0.9% ~0.95%进行对比。发现Mn含量偏上限时,制品尾部粗晶组织较多,且力学性能偏低,所以对比确定Mn含量的优化范围为0. 6% ~0.65%。Cr的含量宜控制在0.15%以下,(Mn + Cr)总量控制在0.70% ~0.80%范围内。Mg2Si含量宜控制在1.5% ~ 1.6%,过剩Si含量控制在0.3%左右。

6082铝合金的实际成分控制范围见表2。

2.3工艺控制

由于6082铝合金最大的特点是含难熔金属Mn,Mn的适量存在易引起晶内偏析及固液区塑性降低,导致抗裂能力不足,故熔铸工艺主要需注意三点:第一,熔炼应注意控制温度在740 760℃间并搅拌均匀,保证金属完全熔化、温度准确、成分均匀。第二,铸造应考虑金属Mn增大了合金的粘度,使其流动性下降,影响了合金铸造性能。铸造速度要适当降低,控制在80100mm/min范围内。第三,加大冷却强度,加快冷却速度,以利于消除晶内偏析现象。控制一次冷却强度,加大二次冷却强度以减少铸造时产生的应力集中,避免产生铸锭裂纹缺陷。冷却水压应控制在0. 1 ~0.3MPa范围内。

3.均匀化退火

6082铝合金变形抗力大,力学性能指标偏高。通过均匀化处理工艺改善合金组织,达到三个主要效果:充分固溶解Mg2Si相;消除晶内偏析;β(Al9Fe2Si2)相向α(Al12Fe3Si2)相转变,并细化含铁相粒子。

由于合金中Mn的存在可降低转变温度、缩短转变时间,且为保持合金挤压性能和挤压效应,采用中温均化工艺,即均匀化温度555 ~565℃;保温时间6h;冷却速度≥200℃/h。

4.挤压工艺

4.1铸锭加热方式

铸锭加热采用工频感应加热,这种加热方式的特点是加热时间短,在3min内即可达到500℃左右;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

综合考虑6082铝合金的主要特点,结合实践生产制订挤压工艺如下:

(1)、6082合金变形抗力大,所以铸锭加热温度应偏上限(480 ~500℃)。

(2)、模具温度取460℃为宜,挤压筒温度为440 ~500℃。

(3)、挤压速度控制在7~11m/min的范围内;

(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,因此型材挤压出口温度应控制在500 ~530℃范围内;

(5)、6082合金淬火敏感性高,要求淬火冷却强度大、冷却速度快,制品出前梁后必须立即进行在线淬火。对于壁厚2.5mm以下的型材可考虑用强风冷却淬火;壁厚2.5mm以上的型材必须用水雾淬火处理,须使温度迅速降到50℃以下。

(6)、6082铝合金型材拉伸矫直,应将拉伸率控制在1.0% ~2.0%范围内。挤压工艺参数见表3。

5.时效制度

时效是型材达到规定力学性能的最后一个环节,合理的时效制度既要保证产品的性能,又要考虑生产效率及生产成本。结合试验研究,6082型材最佳时效制度定为:时效温度170 ~ 180℃,保温时间8h,时效前型材的停放时间不超过8h。

6.结论

根据6082铝合金型材的特点和性能要求,上述工艺是比较合理的。在熔铸工艺中,6082铝合金成分控制重点在于Mn和Cr含量范围。Mn含量优化控制范围为0.6%~0. 65%,Cr的含量宜控制在0. 15% 以下,(Mn + Cr)总量控制在0.70% ~0.80% 范围内。Mg2Si含量宜控制在1.5% ~ 1.6%,过剩 Si含量控制在0.3%左右。在挤压工艺中,挤压出口温度和淬火效果控制则是保证产品性能的关键,应保证淬火温度在500℃以上,型材挤压出口温度应控制在500 ~530℃,淬火力求强度大、速度快。

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