铝材标准
目前国内铝合金型材的执行标准主要有:
(1)GB5237.1~5-2008_GB5237.6-2004
建筑铝合金型材执行上述标准,只要是建筑行业用的铝合金型材,其产品必须按GB5237.1~5-2008_GB5237.6-2004强制性标准生产及进行产品质量控制。
(2)GB/T6892-2006《一般用工业铝及铝合金挤压型材》
工业用铝合型材是指除建筑门窗、幕墙及室内外装饰用铝型材以外的其它铝挤压型材,除个别产品执行其专用标准外,大部分执行标准为GB/T6892-2006《一般用工业铝及铝合金挤压型材》,产品主要应用于航空航天、交通、轨道车辆、电子电器、体育器材、散热器、装饰、电力能源、石油化工、机械制造等工业领域。
(3)GB/T26014-2010《非建筑用铝合金装饰型材》
非建筑用铝合金装饰型材是指以改善视觉效果为主要目的的装饰用铝合金热挤压型材。装饰型材的尺寸偏差如有特殊要求,应在合同中注明。如没有特殊要求,应符合GB/T14846--2008《铝及铝合金挤压型材尺寸偏差》中普通级的规定。产品主要应用于车辆内外装饰、家电配件、厨房用具、电子电器、室内装饰、医疗器械、仪器仪表、办公设施等领域。
(4)GB/T14846-2008《铝及铝合金挤压型材尺寸偏差》
工业用铝合金型材另一标准执行GB/T14846-2008《铝及铝合金挤压型材尺寸偏差》。但此标准只是针对工业铝型材挤压尺寸,只对尺寸有要求的可按此标准生产。其它要求全部按GB/T6892-2006标准。
(5)国外先进标准
国外先进标准有:欧盟EN12020-2《6060及6063铝及铝合金精密型材第2部分:尺寸及外形允许偏差》、EN755-2《铝及铝合金棒、管、型——力学性能》、美国ANSIH35.2《美国铝素材尺寸偏差标准》和日本JISH4100《铝及铝合金挤压型材》等标准,主要适用于部分特殊顾客或国际大建筑幕墙公司在知名建筑、标志性建筑及国外工程监理的工程上使用等。
(6)企业标准
企业生产的产品没有国家标准、行业标准和地方标准的,应当制定相应的企业标准,作为组织生产的依据,该企业标准应按规定程序要求在当地技术监督局备案办理备案。质量技术监督系统是属地化管理,市场监督抽查在抽取样品后,要到企业所在地质量技术监督局调阅备案标准才能判定是否合格。生产企业能靠前时间知道产品被监督抽查,提前积极跟进产品检验过程及结果,并采取相应处理措施。如小料、非建筑使用型材、装饰型材及出口异型材等。
法律依据:
《中华人民共和国标准化法》第二条本法所称标准(含标准样品),是指农业、工业、服务业以及社会事业等领域需要统一的技术要求。标准包括国家标准、行业标准、地方标准和团体标准、企业标准。国家标准分为强制性标准、推荐性标准,行业标准、地方标准是推荐性标准。强制性标准必须执行。国家鼓励采用推荐性标准。
汽车铝型材和建筑铝型材挤压工艺主要区别是拉伸矫直、锯切工艺。
铝合金挤压型材的生产流程:原料、熔化、熔体处理、铸造、均质处理、热挤压、淬火、拉伸矫直、锯切、人工时效处理、检验。
铝及铝合金型材被我们广泛应用于建筑、交通运输、电子、航天航空等领域。近年来,由于对汽车空调设备小型化、轻量化地要求,热交换器用管材及空心型材种铝挤压制品地比例迅速增加。
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。
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Mg 2 Si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Mg 2 Si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。Mg 2 Si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80 100mm/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Mg 2 Si相;消除晶内偏析;β(Al 9 Fe 2 Si 2 )相向α(Al 12 Fe 3 Si 2 )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Mg 2 Si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Mg 2 Si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。Mg 2 Si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。
(1)在挤压过程中,被挤压金属在变形区内获得比轧制、锻造更为强烈和均匀的三向压缩应力状态,因此挤压可充分发挥被加工金属的塑性,可用于加工轧制锻造无法加工的难变形金属,同时可用于制作各种空心或实心的复杂截面构件。
(2)由于铝型材几何截面可变,因而其构件的刚度高,可提高车身的刚性、降低其NVH特性、提高车辆动态控制特性。
(3)由于铝型材截面可控制,可提高构件的功能集成程度,降低构件数量,同时通过截面匹配还可实现焊接精确定位。
(4)具有挤压效益的产品,在淬火时效后,纵向强度性能(Rm,Rp0.2),远比其他方法加工的同类产品要高。
(5)挤压后产品表面色泽好,耐腐蚀性能好,不需要做其他防腐性的表面处理。
(6)挤压加工灵活性大,工装模具成本低,设计变更费用低。
铝型材挤压应该注意的事项,主要要是保持产品的尺寸稳定,公差精确,表面不能有划伤。
只要这几个方面做好了,基本上没有什么大的问题了。
东莞铝材厂的刘师傅告诉我在挤压的过程当中,应当留意下面几个问题。
一、留意挤压出料筒的温度,不要低于470度。
二、冷床的料档要及时更换,以免造成表面有划伤的问题。
三、时效的温度控制在180左右。
四、铝型材做得好不好,主要还是看模具的制作水平。
铝型材挤压加工的技术特性有:1.可以挤压接合金属粉末,碎屑以及其他金属;2.使用分流组合模可以成形薄壁空心不对称的制品;3.可以对塑性很低的铝合金材料进行加工成型;4.可以形成复杂的不规则的截面和制品;5.可以加工外层包履有防止氧化和表面裂纹的包履材的毛坯。
铝型材挤压加工也存在其经济上的缺点,比如:容易引起模具破损,晶粒长大和表面裂纹,在正挤压的时候由于摩擦使得压力增大,能耗增加,以及要增加材料装卸等工序,生产速度低,效率低,温度不稳定导致品质不均匀以及挤压力要达到几千吨需要大功率挤压机等等。
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料,在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展,对铝合金焊接结构件的需求日益增多,使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用最多的合金。
铝材由铝和其它合金元素制造的制品。通常是先加工成铸造品、锻造品以及箔、板、带、管、棒、型材等后,再经冷弯、锯切、钻孔、拼装、上色等工序而制成。主要金属元素是铝,在加上一些合金元素,提高铝材的性能。
铝材的分类:
(1)按有无合金成分,铝材分为纯铝及铝合金。铝合金按合金系列又分为Al-Mn合金、Al-Cu合金、Al-Si合金和Al-Mg合金等。
(2)按压力加工能力,可分为变形铝和非变形铝(例如:铸铝)。
(3)按能否热处理强化,铝合金又分为非热处理强化铝和热处理强化铝。铝没有同素异构体,纯铝、铝锰合金、铝镁合金等不可能通过热处理相变来提高强度。但是,铝铜和铝镁硅等合金可通过固溶时效析出强化相提高强度,称为可热处理强化铝。不能通过固溶时效析出强化相提高强度的称为不可热处理强化铝。
铝合金的分类:
1系:特点:含铝99.00%以上,导电性有好,耐腐蚀性能好,焊接性能好,强度低,不可热处理强化. 应用范围:高纯铝(含铝量99.9%以上)主要用于科学试验,化学工业及特殊用途.
2系:特点::以铜为主要合元素的含铝合金.也会添加锰、镁、铅和铋为了切削性。如:2011合金,在熔练过程中要注意安全防护(会产生有害气体)。2014合金用天航空工业,强度高。2017合金比2014合金强度低一点,但比较容易加工。2014可热处理强化。缺点:晶间腐蚀倾向严重。应用范围:航空工业(2014合金),螺丝(2011合金)和使用温度较高的行业(2017合金)。
3系:特点:以锰为主要合金元素的铝合金,不可热处理强化,耐腐蚀性能好,焊接性能好。塑性好。(接近超铝合金)。缺点:强度低,但可以通过冷加工硬化来加强强度。退火时容易产生粗大晶粒。应用范围:飞机上使用的导油无缝管(3003合金),易拉罐(3004合金)。
4系:以硅为主,不常用。部分4系可热处理强化,但也有部分4系合金不可热处理化。hr
5系:特点:以镁为主。耐耐性能好,焊接性能好,疲劳强度好,不可热处理强化,只能冷加工提高强度。应用范围:割草机的手柄、飞机油箱导管、防弹衣。
6系:特点:以镁和硅为主。Mg2Si为主要强化相,目前应用最广泛的合金。 6063、6061用的最多、其它6082、6160、6125、6262、6060、6005、6463。 6063、6060、6463在6系中强度比较低。 6262、6005、6082、6061在6系中强度比较高。特性:中等强度,耐腐蚀性能好,焊接性能好,工艺性能好(易挤压出成形)氧化着色性能好。应用范围:交能工具(如:汽车行李架、门、窗、车身、散热片、间箱外壳)
7系:特点:以锌为主,但有时也要少量添加了镁、铜。其中超硬铝合金就是含有锌、铅、镁和铜合金接近钢材的硬度。挤压速度较6系合金慢,焊接性能好。7005和7075是7系中最高的档次,可热处理强化。应用范围:航空方面(飞机的承力构件、起落架)、火箭、螺旋桨、航空飞船。
铝合金型材挤压成型具有很多特点,主要是表现在挤压成型的过程中所发生的的应力应变状态,金属流动行为,产品的综合素质、生产的多样性和灵活性以及生产效率与成本等一些方面。
铝型材挤压加工的技术特性有:
可以挤压接合金属粉末,碎屑以及其他金属;2.使用分流组合模可以成形薄壁空心不对称的制品;3.可以对塑性很低的铝合金材料进行加工成型;4.可以形成复杂的不规则的截面和制品;5.可以加工外层包履有防止氧化和表面裂纹的包履材的毛坯。