铝合金挤压制品在线淬火技术分析

吕怀成

摘 要：伴随经济社会的迅猛发展，铝合金挤压制品大量运用，尤其是工业用的热处理强化铝合金制品需求日益增多，铝合金挤压制品在线淬火的重要性逐渐凸显出来。本文就铝合金挤压制品在线淬火技术进行深入地分析。

关键词：铝合金；挤压制品；在线淬火

1 引言

铝合金制品具备耐腐蚀、高强度以及便于回收等优势，在建筑领域有着大量的运用。在迈入二十一世纪之后，伴随我们国家航空业的快速发展，尤其是交通运输业的迅猛进步，铝合金制品的市场需求量不断加大。

2 在线淬火技术的优点分析

第一，在线淬火无需配备相应的淬火厂房、实施，能够节约高昂的设施投资、土地占用，并且能够在较大程度上减少对于能源的消耗，单淬火过程所节约的能耗便超过了70%。

第二，能够在较大程度上降低淬火过烧的概率。淬火炉最常出现便是废品过烧，在线淬火因为是在铝棒加热挤压成型以后直接进行淬火，然而铝棒加热温度与此合金的过烧限额有着较大的距离，所以不会形成过烧，尤其是能够防止成批过烧。

第三，产品的力学性更加强。因为在线淬火所需的淬火转移时间相对较少，同时可以进行单件淬火，其冷却功效更加之好，所以产品的力学性能也就更加之强。

3 铝合金挤压制品在线淬火应满足的条件

第一，铝合金制品流出模孔以前的温度需要满足此合金的固溶热处理的温度范畴，同时制品由流出至制品挤压完成时的温度并未发生较大的改变，都在固溶温度所限定的范畴内。第二，制品由模孔流出至渗入到淬火水槽所花费的时间不得超出此合金所需的淬火转移时间，同时对于材料的性能不会产生较大的影响。第三，制品由水槽通过的时间能够促使制品冷却至所限定的温度范围内。

铝合金挤压制品若想进行在线淬火需要满足下述条件：

（1）铝合金的挤压速率需高于3m/min；

（2）铝合金的挤压温度不得低于此铝合金的淬火温度；

（3）淬火冷却设备到挤压机出口之间的距离需尽量的短，不得大于1m；

（4）热挤压制品经过冷却设备以后的温度需低于此合金所限定的温度。

4铝合金挤压制品在线淬火技术

4.1 基本原理

挤压铝合金大都是热处理强化铝合金，挤压以后通过时效与固溶，便能够提升强度，得到所需的性能与组织。固溶热处理涵盖冷却与固溶处理，首先需要以超过固溶温度的温度针对材料实施热处理以产生固溶体，例如：Al-Mg-Si系铝合金在超过500℃的环境下实施热处理，以促使Mg2Si化合物在固态铝中完全都熔化，然而热处理温度低于595℃，其所需要花费的时间完全是由合金里面Mg2Si化合物粒子的外形尺寸、热处理温度以及其布局情况等所明确的。其次为了能够达到较为完善的同溶热处理环节，需要使得高温下处在固溶状态的合金素材更为快速的冷却至室内温度，以避免Mg2Si的析出，导致合金元素Si与Mg等依然停留在过饱和固溶体里面。

挤压在线淬火所指的是在高温挤压成型合金元素处在完全固溶的背景下，即刻实施在线淬火。此工艺将固溶热处理与挤压充分融合在一起，完全省去了独立淬火加热炉进行加热的过程。

4.2 常用设备

（1）风冷淬火设备

风冷淬火设备大都是由高速风机、管道以及能够调节流量和角度的高速空气喷嘴等所构成。此设备最初运用至小断面建筑铝门窗型材，通过多年时间的技术改造，现阶段已经被大量运用至型材壁厚小于4mm的Al—Mg-Si系铝合金的加工过程。

（2）水雾淬火设备

水雾淬火设备主要是由水槽、管道以及多排水雾喷嘴等所构成。挤压制品进入到水槽中从多排喷嘴喷出水雾以达到淬火。此设备往往运用至淬火冷却敏感相对偏高、壁厚在4～8 mm范围内的铝合金型材的加工过程。

（3）水浸式淬火设备

水浸式淬火设备主要是由水箱、管道以及水泵等所构成。挤压制品进入到水箱内部浸在水里面以达到淬火。此设备往往运用至淬火冷却敏感性相对偏高、壁厚大于8mm的铝合金型材的加工过程。

（4）喷淋淬火设备

喷淋淬火设备主要是由水箱、高压水泵以及管道等所构成。挤压制品进入到水箱由周围高压喷水以达到淬火。此设备往往运用至淬火敏感性相对偏高、壁厚大约为8mm的非对称铝合金型材的加工过程。

5铝合金挤压制品在线淬火实例分析

某一铝制品制造公司专门为军事单位提供高质量的管棒型材产品。其合金包含：2A12-T4、5083-F以及6063-T5等，规格是5.0～50.0mm×Φ80～Φ380mm的大管材；合金为7A04-T4、2A12-T4以及6061-T6等，规格为4000～12000mm×Φ30～180mm的挤制特大棒材；其产品大都运用于石油开采、国防军工以及电力输变电等领域。其间2xxx系、6xxx系以及7xxx系等能够实施热处理强化的硬铝合金棒，因为其具备优良的力学物理性能与加工性能和，大都被用作于飞机、汽轮发动机叶片毛坯与内燃机活塞等等。

此公司的产品主要有：2xxx系、6xxx系以及7xxx系等淬火敏感性非常高的合金，其淬火转移所需的时间非常少，其间石油输送管的直径大于Φ300mm，壁厚大多不得大于7mm，军工用特大棒材直径都大于Φ250mm，对于淬火有着非常高的需求。加工最初所产生的技术废品，最为重要的因素便是制品挤出以后在实施线淬火处理的时候，转移时间与冷却强度等都没有办法使得制品芯部的弥散强化相全面析出，造成较为显著的芯表品质区别。

由于较大规格的棒、管材运用在线淬火无法满足生产工艺的具体需求，此公司经过运用大规模立式淬火炉离线淬火的形式以妥善处理此问题。此形式的淬火炉可淬火制品能够达到12m长，工作温度范围是460～550℃，淬火转移的时间不得超过15s。

但是针对车辆生产所运用的扁宽型素材，此公司运用了强力在线风冷/水冷体系，其间冷风系统的输风量是12000m3/h；水冷体系运用自循环设备，安装有热水池、冷水池、换热器、水槽中辊道以及过滤器等等，该设备淬火的有效长度为7.5m，侧部、上部以及下端的输水量都是80m3/h，输水总量为204m3/h，可以达到大多数扁宽型材的淬火需求。

6结论

综上所述，铝合金挤压制品在线淬火是一累非常先进高效的制造工艺，能够缩减工艺步骤，减少加工时间，加强生产效率，节省生产费用，具备非常强的经济价值。对于铝合金挤压制品在线淬火造成影响的因素非常之多，需要符合下述要求：①良好的挤压铝合金以及其组分改善；②良好的铸锭同时全面均匀化处理；③锭坯的科学预热；④控制挤压环节的温升和温度-速度环境；⑤改善淬火工艺以及淬火冷却的速率；⑥精密可调节的水-雾-气在線淬火设备。

参考文献：

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