铝合金脚手架原材料：6082铝型材的生产工艺研究

6028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、耐腐蚀性，主要用于交通运输和结构工程工业。如桥梁、起重机、屋顶构架、运输机、运输船等。

    近年来，随着国内外造船业突飞猛进的发展，减轻船体自重，提高船速，寻求代替钢铁部件的铝合金材料，已成为铝加工业和造船业面临的重要课题。6082铝合金具有中等强度和良好的耐蚀性，重量又轻，是制造高速船部件的理想材料。我公司近年来开展了船用铝型材的研制工作，现将船用铝型材的熔铸、挤压工艺试验研究及生产实践情况作简要介绍。

    1  技术要求

    1．1  化学成分(％)

    Si  26.6    Fe≤0.5   Cu≤0．10    Mn  0．4-1．0

    Mg  0．6-1．2    Cr≤0．25   Zn≤0．20    Ti≤0．15

    1．2  外观

    表面不能有裂纹、分层、腐蚀、氧化夹杂物、起皮、气泡及机械损伤，边缘平齐，无毛刺。

    1．3  力学性能

    抗拉强度σb≥508MPa，屈服点σ0.2≥443MPa，延伸率δ≥12％

    2  熔铸工艺

    2．1  成分控制

    由于该产品性能要求高，Mg、Si、Fe等元素主要起强化作用，合理配比对挤压工艺及最终产品性能意义重大。因此须严格控制，范围不能太宽。其中Mn含量过高会影响到合金铸造性能，随着Mn含量增加其粘度增大，流动性下降，因此Mn含量应控制在中偏下范围，Cu虽然对合金有强化作用，但含量高会损害抗蚀性，铜含量不宜过高。成分控制范围见表1。

    2．2  熔铸工艺

    2．2．1  熔炼

    6082合金特点是含Mn，Mn是难熔金属，熔炼温度应控制在740-760℃。取样前均匀搅拌两次以上，保证金属完全熔化、温度准确、成分均匀。搅拌后在铝液深度的中部、炉膛左右两侧各取一个样进行分析，分折合格后即可转炉。

    2．2．2  净化与铸造

    熔体转入静置炉后，用氮气和精炼剂进行喷粉、喷气精炼，精炼温度735-745℃，时间15分钟，精炼完后静置30分钟。通过此过程除气、除渣、净化熔体。

    熔铸时在铸模至炉口间有两道过滤装置，炉口有泡沫陶瓷过滤板(30PPI)过滤，铸造前用14目玻璃纤维丝布过滤，充分滤去熔体中的氧化物、夹渣。铸造工艺见表2。

    由上表可看出，6082合金铸造温度偏高(较6063正常工艺)，铸造速度偏低，水流量偏大，上述工艺需严格控制，不能超出范围，否则容易导致铸造失败。

    3  均匀化退火

    6082合金变形抗力大，挤压困难，力学性能指标偏高。通过均匀化处理后，合金组织发生如下变化：(1)晶内偏析消失；(2)Ms2Si相溶入α(Al)中，不平衡共晶消失；(3)β(Al9Fe2Si2)相向α(Al12Fe3Si2)相转变，并细化含铁相粒子。

    通过上述变化，其挤压性能和型材质量将得到很大改善。晶内偏析消失将降低挤压时金属流动的不均匀性，提高挤压型材的表面光洁度；组织中粗大不平衡相Mg、Si质点和粗大Al-Fe-Si相粒子的减少、细化将减轻型材表面裂纹倾向，提高挤压速度；Mg2Si相充分固溶则是强化合金，提高其力学性能的首要条件。

    均匀化温度：555-565℃    保温时间：3小时，冷却速度≥200℃/h

    4  挤压工艺

    4．1  铸棒加热方式

    铸棒加热采用工频感应加热，这种热方式的特点是(1)加热时间短，在3分钟内即可达到500℃左右；(2)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

    改变了以下几方面的因素，合理制订了挤压工艺。挤压工艺参数见表3。

    (1)6082合金变形抗力大，所以铸棒温度应偏上限(480-500℃)；

    (2)模具温度也应偏高；

    (3)为防止缩尾或气泡、氧化皮、杂质卷入，压余应留长一些；

    (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，固此型材挤压出口温度应控制在500-530℃；

    (5)6082合金淬火敏感性高。合金中含有Mn，促进晶内金属间化合物形成，对淬火性能有不利影响。要求淬火冷却强度大、冷却速度快，必须通过水淬使其温度迅速降到50℃以下；

    (6)型材锯切后，装框应保护一定间隔，不可排放过密。

    5  时效制度

    合理的时效制度既要保证产品性能，又要考虑生产效率及生产成本，我们经过反复试验证明：时效温度170-180℃，保温时间5小时，为6082型材最佳时效制度。

    6  试验结果

    6．1  化学成分稳定性及铸棒低倍组织情况

    6．2  力学性能情况

    以上试验结果显示：由于合理选择熔炼铸造工艺、热处理制度，铸棒成分稳定，组织均匀，在合适的淬火时效制度下，型材出口温度越高，则性能超优良。

    7  结论

    根据6082合金船用铝型材的特点和性能要求，上述工艺是比较合理的。其中铸棒均匀化处理、感应加热、型材水淬后时效是达到产品性能要求的先决条件；工艺参数的严格控制是产品质量的保证。在熔铸工艺中，铸造温度、速度、冷却水流量的合理搭配是保证铸造质量的关键；在挤压工艺中，挤压出口温度的控制则是保证产品性能的关键。按本工艺生产的产品顺利通过了挪威船级社的认证，满足了用户的需求。

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