專利名稱：：汽車用abs閥體材料的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于鋁材加工
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種汽車用ABS閥體材料的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
：隨著節(jié)能及環(huán)保的要求，汽車向現(xiàn)代化、輕量化發(fā)展，而高油價更激活了汽車用鋁的快速發(fā)展，鋁材用量將逐年增加。我國的汽車用鋁量遠遠少于國外，目前不及國外的一半，很多關(guān)鍵鋁材需依賴進口，其中高質(zhì)量高精度汽車用ABS閥體材料用鋁材，就依賴于從德國進口。高質(zhì)量高精度汽車用ABS閥體材料用鋁材，被廣泛用于汽車油路分配系統(tǒng)，其產(chǎn)品由于各項技術(shù)指標(biāo)要求極高，生產(chǎn)難度極大。世界上只有美國、德國等少數(shù)幾個國家能生產(chǎn)此類材料，而我國在材料成分、生產(chǎn)工藝等方面的關(guān)鍵技術(shù)尚未掌握，使得高質(zhì)量高精度汽車用ABS閥體材料用鋁材就必須依賴于進口。目前，我國的汽車工業(yè)用鋁材的研制與生產(chǎn)工藝的研究，尚屬于起步階段。對于汽車ABS閥體用鋁材研制過程中，采用正向擠壓工藝生產(chǎn)6061合金，其成分按國家標(biāo)準(zhǔn)控制，具體如下Si:0.400.8%，F(xiàn)e《0.7%，Cu:0.150.40%，Mn《0.15%，Mg:0.81.2%，Cr:0.040.35%，Zn《0.25%，Ti《0,15%，其它雜質(zhì)單個不大于0.05%，合計不大于O.10%，鋁為余量，以上為質(zhì)量分數(shù)。由于6061合金成分的最佳配比及微量元素成分的精確控制沒有進行優(yōu)化調(diào)整，使得材料的組織及機械性能無法滿足汽車用ABS閥體材料用鋁材的要求;而從擠壓工藝上來講，我國多數(shù)廠家生產(chǎn)鋁材時采用的是正向擠壓工藝，由于正向擠壓時鑄錠和擠壓筒之間存在較大的摩擦力，金屬流動不均勻，使得金屬變形也不均勻，從而增加了擠壓制品組織、性能和尺寸的不均勻性，很難保證材料的頭尾力學(xué)性能均勻一致性、頭尾尺寸精度的均一性，并且金屬變形時鑄錠表層發(fā)生激烈的剪切變形，使制品在熱處理后易形成粗晶環(huán)較深，也無法滿足汽車用ABS閥體材料用鋁材要求。經(jīng)甘肅省科技情報研究所(甘肅省科技査新檢索咨詢中心)科技査新得出結(jié)論對于汽車用ABS閥體材料，通過合金成分含量的優(yōu)化控制研究，采用反向擠壓技術(shù)以及系統(tǒng)過程的工藝參數(shù)優(yōu)化控制技術(shù)，實現(xiàn)擠壓制品頭尾尺寸和力學(xué)性能的一致性，國內(nèi)外未見相關(guān)文獻報道
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種汽車用ABS閥體材料的生產(chǎn)工藝，能夠保證汽車用ABS閥體材料的力學(xué)性能、布氏硬度、金相組織、尺寸精度、表面質(zhì)量均達到國外同類產(chǎn)品水平。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種汽車用ABS閥體材料的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟(1)原材料備料在國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的6061合金化學(xué)成分的基礎(chǔ)上，進行優(yōu)化調(diào)整，其中Si:0.450.80%，F(xiàn)e:0.300.60%，Cu:0.200.40%，Mn《0.15%，Mg:0.91.1%，Cr:0.200.35%，Zn《0.20%,Ti《0.10%，其它雜質(zhì)單個不大于0.05%,合計不大于O.10%，鋁為余量；配制合金時，將Mg/Si按1.52.0:l控制，計算鋁錠、中間合金、純金屬及鋁廢料的用量；(2)熔煉將優(yōu)化調(diào)整好的原材料進行裝爐熔煉，熔煉溫度范圍700750°C，熔煉時間67小時；(3)精煉、靜置將化學(xué)成分合格的熔體導(dǎo)入到靜置爐，在靜置爐內(nèi)用N2-Cl2混合氣體精煉1015分鐘，精煉溫度720740°C;(4)過濾、鑄造熔體精煉后進行鑄造，鑄造溫度710720°C，鑄造過程中使用3050ppi泡沬陶瓷板、過濾布進行過濾，過濾后鑄造鑄錠；(5)均勻化鑄錠采用整根均火處理，均勻化溫度540580°C，保溫68小時，隨爐冷卻至25(TC后，出爐空冷至室溫；(6)鑄錠加工鑄錠外表面車去偏析層45mm，表面粗糙度不大于Ral2.5，鑄錠經(jīng)高、低倍檢驗合格后切塊；(7)鑄塊加熱采用感應(yīng)爐梯度加熱鑄塊，鑄塊加熱溫度為450°C540。C，控制溫度梯度為510。C/100咖；(8)反向擠壓將加熱的鑄塊用反向擠壓機進行擠壓，擠壓筒溫度380。C450。C、反向擠壓速度2.5m/min4.0m/min，擠壓機模具工作帶寬度控制在《5mm，生產(chǎn)出閥體材料的坯料；(9)在線水冷淬火閥體材料的坯料從模孔流出后，溫降控制在1020°C，入水前的坯料溫度不低于450°C，采用水浪駐波淬火，動態(tài)水浪高度達到150300mm，要保證水溫不高于40°C，并循環(huán)冷卻，使坯料充分固溶，并采用在線牽引，牽引速度與坯料擠壓速度同步；(10)拉伸矯直擠壓完畢，在長度方向上進行永久變形量為0.5%3%的拉伸矯直，以消除擠壓及淬火過程中所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，在拉伸矯直前后應(yīng)進行尺寸測量，以滿足材料的尺寸公差；(11)人工時效為了保證材料的力學(xué)性能，材料須在人工時效爐進行人工時效，其溫度為16(TC18(TC，保溫68小時，出爐冷卻至室溫；(12)成品檢測成品檢測合格后，得高質(zhì)量高精度汽車用ABS閥體材料。本發(fā)明提供的上述汽車用ABS閥體材料的生產(chǎn)工藝，具有以下有益效果①通過合金成分的最佳配比及微量元素成分的優(yōu)化控制，大幅度提高了材料的綜合性能。材料的綜合性能比較見表l:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由以上可知，本發(fā)明材料的強度指標(biāo)比國家指標(biāo)提高了53.8%，達到或超過了國外先進水平指標(biāo)值，從而實現(xiàn)了ABS閥體材料的國產(chǎn)化，替代了進口。②運用現(xiàn)代反向擠壓技術(shù)，優(yōu)化擠壓參數(shù)，實現(xiàn)了材料組織的高均勻性。材料斷面組織粗晶環(huán)最大深度(mm)比較見表2:表2材料斷面組織粗晶環(huán)最大深度()比較技術(shù)水平高精級普通級國家標(biāo)準(zhǔn)《5《8本發(fā)明00.8國外先進水平0.51.0由以上可知，本發(fā)明生產(chǎn)材料的粗晶環(huán)深度比國家標(biāo)準(zhǔn)降低了一個數(shù)量級，優(yōu)于國外同類產(chǎn)品。③采用系統(tǒng)過程的擠壓速度、鑄錠加熱溫度、模具參數(shù)最優(yōu)化控制技術(shù)，實現(xiàn)擠壓制品頭尾尺寸和力學(xué)性能的一致性。同合金的正向擠壓和反向擠壓的頭尾性能差異比較見表3，同合金正向擠壓和反向擠壓的尺寸差異比較見表4。表3正向擠壓和反向擠壓的頭尾性能差異^^^^性能擠壓方式^^\頭端尾端obMPao0.2MPas%obMPao0.2MPas%正向擠壓力學(xué)性能280-285260-26813.7-14320-326290-29512-12.5反向擠壓力學(xué)性能379-386360-36715-16378-384359-36915-17表4正向擠壓和反向擠壓的尺寸差異正向擠壓(dniOmm棒材)反向擠壓(10l\6X43.6士0.3mm)頭端尾端頭端尾端108.8-109.4109,0-109.8100.4-100.643.4-44.0100.6-100.843.5-43.6由以上可知，采用正向擠壓，制品頭尾尺寸一般相差0.30.6%，頭尾性敲差20%左右；本發(fā)明通過系統(tǒng)過程的最優(yōu)化控制技術(shù)和采用現(xiàn)代反向擠壓技術(shù)，制品頭尾尺寸相差0.10.3%，頭尾性能值相差10%以內(nèi)，從而滿足汽車行駛的特殊要求。④固化生產(chǎn)工藝后提高了成品率指標(biāo)，降低了單位產(chǎn)品的能源消耗。由于固化了工藝參數(shù)，生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，成品率己由最初的60%提高到目前的75%。由于在線淬火可利用熱擠壓后的金屬余熱進行淬火，它比離線淬火節(jié)約能源和時間，減少甚至避免了產(chǎn)品表面在搬運過程中形成的磕碰傷，降低了單位產(chǎn)品的能源消耗，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。綜上所述本發(fā)明采用優(yōu)化合金成分、結(jié)合反向擠壓技術(shù)及在線熱處理技術(shù)，尤其是采用了反向擠壓技術(shù)，使鑄錠在加熱擠壓過程中，鑄錠表層與擠壓筒內(nèi)襯內(nèi)壁之間無相對運動，不發(fā)生摩擦，與正向擠壓相比，降低3040。％擠壓力，具有力學(xué)性能均勻、組織均勻、制品尺寸精度高、擠壓速度快、成品率高、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，從而解決了6061合金粗晶環(huán)及力學(xué)性能問題，獲得了性能、組織、尺寸、表面均達到國外同類產(chǎn)品先進水平的材料，實現(xiàn)了該材料的替代進口，為實現(xiàn)汽車國產(chǎn)化奠定了基礎(chǔ)。具體實施方式在45麗雙動反向擠壓機、200T張力矯直機及其他輔助設(shè)備組成的全套生產(chǎn)線上實施了本發(fā)明的整套技術(shù)。以生產(chǎn)規(guī)格為101X43.6mm的汽車用ABS闊體材料為例，具體步驟如下生產(chǎn)根據(jù)化學(xué)成分的配比方案，計算鋁錠、中間合金、純金屬及鋁廢料的用量，然后進行裝爐熔煉，熔煉溫度74(TC左右，熔煉時間約7小時；6061合金化學(xué)成分優(yōu)化調(diào)整數(shù)據(jù)為Si0.450.50%，F(xiàn)e0.300.40%，Cu0.350.40%，Mn《0.15%，Mg0.951.05%，Cr0.200.25%，Zn《0.20%，Ti《0.10%，其它雜質(zhì)單個不大于0.05%,合計不大于0.10%，鋁為余量；配制合金時，將Mg/Si按1.51.7:l控制。當(dāng)爐料熔化完畢，攪拌均勻，進行扒渣，經(jīng)快速分析化學(xué)成分，如不合格，進行成份調(diào)整，合格后，將熔體溫度調(diào)整到73575(TC進行導(dǎo)爐，導(dǎo)爐溫度不得高于熔煉溫度上限。導(dǎo)爐時應(yīng)封閉各泄漏點，避免渦流，每爐應(yīng)放干。將化學(xué)成分合格的熔體導(dǎo)入到靜置爐后，在靜置爐內(nèi)用N2-Cl2混合氣體精煉1015分鐘，精煉溫度72074(TC，靜置0.5小時。熔體靜置后，為防止熱裂紋產(chǎn)生，鑄造溫度范圍在710720°C，操作時應(yīng)防止夾渣產(chǎn)生，考慮到合金有較好的低溫塑性，鑄造澆口部不必回火。為了減少鑄錠在開頭時，底部遇冷急劇收縮產(chǎn)生應(yīng)力，采用純鋁熔體鋪底，鋪底鋁厚度不少于15mm。鑄造過程中使用3050ppi泡沬陶瓷板、過濾布進行過濾，Al-Ti-B細化處理，以控制熔體的純潔度，確保鑄錠晶粒度一級，無氣孔、夾渣、裂紋等缺陷。鑄造出鑄錠規(guī)格為小320X6000mm。鑄錠采用整根均火處理，均勻化制度采用540555。C，保溫68小時，隨爐冷卻至25(TC后，出爐空冷至室溫，可以使Mg2Si相充分溶解，獲得較好的效果。鑄錠外表面車去偏析層45mi，表面粗糙度不大于Ral2.5，同時保證鑄錠外表面的清潔。鑄錠經(jīng)高、低倍檢驗合格后，切成900mm1500mm的鑄塊。鑄塊采用感應(yīng)爐梯度加熱，加熱溫度為500°C540°C，控制溫度梯度為510。C/100咖。加熱后的鑄塊在45麗雙動反向擠壓機上擠壓，擠壓筒溫度440450°C、反向擠壓速度2.5m/min4.0m/min。擠壓機模具工作帶寬度控制在《5mm，生產(chǎn)出規(guī)格為101X43.6腿的閥體坯料。閥體坯料從模孔流出后，在空心模軸中運行制品溫降控制在1020°C，保證制品入水溫度高于淬火臨界溫度，坯料入水前的金屬溫度不低于45(TC時，采用水浪駐波淬火，動態(tài)水浪高度達到150300mm，要保證水溫不高于40°C，并循環(huán)冷卻，使坯料充分固溶，并采用在線牽引，牽引速度與制品擠壓速度同步。擠壓完畢，在長度方向上進行永久變形量為0.5%3%的拉伸矯直，以消除擠壓及淬火過程中所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。在拉伸矯直前后應(yīng)進行尺寸測量，以滿足材料的尺寸公差寬度公差控制在-0.60mm，高度公差控制在士O.3mm。為了保證材料的力學(xué)性能，材料須在人工時效爐進行人工時效，其溫度為170°C180°C，保溫68小時，出爐冷卻至室溫，便可生產(chǎn)出汽車用ABS閥體材料。取樣進行顯微組織、低倍組織檢査，硬度、性能檢測。力學(xué)性能結(jié)果見表5;低倍組織檢測結(jié)果見表6;材料的實測尺寸見表7。表5力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表6低倍組織<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>達到了GB/T14846-1993中高精級的要求另外，經(jīng)檢測本發(fā)明生產(chǎn)的汽車用ABS閥體材料平面間隙小于O.15mm，兩面垂直度小于0.15mm，兩對稱面的平行度小于0.2mm。橫截面上的布氏硬度值(HB)在一米長度內(nèi)的波動范圍在HB10之內(nèi)。低倍組織無縮尾、裂紋、夾渣、成層、偏析、粗大晶粒、金屬間化合物等缺陷，粗晶環(huán)深度小于0.5腿。表面無劃痕、碰傷、起皮、凹坑等。本發(fā)明并不局限于上述規(guī)格為101X43.6mm的具體實施例，生產(chǎn)的汽車用ABS閥體材料的規(guī)格包括85101X37.443.6mm，合金6061狀態(tài)T5或T6。以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本發(fā)明的技術(shù)方案并不受此限制。應(yīng)當(dāng)指出對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在本發(fā)明所提供的技術(shù)啟示下，還可以做出其它等同變型和改進，也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。權(quán)利要求1、一種汽車用ABS閥體材料的生產(chǎn)工藝，其特征在于該工藝包括以下步驟(1)原材料備料在國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的6061合金化學(xué)成分的基礎(chǔ)上，進行優(yōu)化調(diào)整，其中Si0.45～0.80％，F(xiàn)e0.30～0.60％，Cu0.20～0.40％，Mn≤0.15％，Mg0.9～1.1％，Cr0.20～0.35％，Zn≤0.20％，Ti≤0.10％，其它雜質(zhì)單個不大于0.05％，合計不大于0.10％，鋁為余量；配制合金時，將Mg/Si按1.5～2.0∶1控制，計算鋁錠、中間合金、純金屬及鋁廢料的用量；(2)熔煉將優(yōu)化調(diào)整好的原材料進行裝爐熔煉，熔煉溫度范圍700～750℃，熔煉時間6～7小時；(3)精煉、靜置將化學(xué)成分合格的熔體導(dǎo)入到靜置爐，在靜置爐內(nèi)用N2-Cl2混合氣體精煉10～15分鐘，精煉溫度720～740℃；(4)過濾、鑄造熔體精煉后進行鑄造，鑄造溫度710～720℃，鑄造過程中使用30～50ppi泡沫陶瓷板、過濾布進行過濾，過濾后鑄造鑄錠；(5)均勻化鑄錠采用整根均火處理，均勻化溫度540～580℃，保溫6～8小時，隨爐冷卻至250℃后，出爐空冷至室溫；(6)鑄錠加工鑄錠外表面車去偏析層4～5mm，表面粗糙度不大于Ra12.5，鑄錠經(jīng)高、低倍檢驗合格后切塊；(7)鑄塊加熱采用感應(yīng)爐梯度加熱鑄塊，鑄塊加熱溫度為450℃～540℃，控制溫度梯度為5～10℃/100mm；(8)反向擠壓將加熱的鑄塊用反向擠壓機進行擠壓，擠壓筒溫度380～450℃、反向擠壓速度2.5m/min～4.0m/min，擠壓機模具工作帶寬度控制在≤5mm，生產(chǎn)出閥體材料的坯料；(9)在線水冷淬火閥體材料的坯料從模孔流出后，溫降控制在10～20℃，入水前的坯料溫度不低于450℃，采用水浪駐波淬火，動態(tài)水浪高度達到150～300mm，要保證水溫不高于40℃，并循環(huán)冷卻，使坯料充分固溶，并采用在線牽引，牽引速度與坯料擠壓速度同步；(10)拉伸矯直擠壓完畢，在長度方向上進行永久變形量為0.5％～3％的拉伸矯直，以消除擠壓及淬火過程中所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，在拉伸矯直前后應(yīng)進行尺寸測量，以滿足材料的尺寸公差；(11)人工時效為了保證材料的力學(xué)性能，材料須在人工時效爐進行人工時效，其溫度為160℃～180℃，保溫6～8小時，出爐冷卻至室溫；(12)成品檢測成品檢測合格后，得高質(zhì)量高精度汽車用ABS閥體材料。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車用ABS閥體材料的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述步驟(4)中，鑄造時采用純鋁熔體鋪底，鋪底鋁厚度不少于15im。全文摘要本發(fā)明提供了一種汽車用ABS閥體材料的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟原材料備料—熔煉—精煉、靜置—過濾、鑄造—均勻化—鑄錠加工—鑄塊加熱—反向擠壓—在線水冷淬火—拉伸矯直—人工時效—成品檢測。本發(fā)明通過采用優(yōu)化合金成分、結(jié)合反向擠壓技術(shù)及在線熱處理技術(shù)，尤其是采用了反向擠壓技術(shù)，實現(xiàn)了材料組織、頭尾尺寸和力學(xué)性能的高均勻性，從而解決了6061合金粗晶環(huán)及力學(xué)性能問題，同時提高了成品率指標(biāo)，降低了單位產(chǎn)品的能源消耗，獲得了力學(xué)性能、金相組織、尺寸精度、表面質(zhì)量均達到國外同類產(chǎn)品先進水平的材料，實現(xiàn)了該材料的替代進口，為實現(xiàn)汽車國產(chǎn)化奠定了基礎(chǔ)。文檔編號B21C23/20GK101284353SQ20081010838公開日2008年10月15日申請日期2008年6月6日優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日發(fā)明者波侯,劉金霞,司彥平,霞周,周學(xué)博,曹建明,李建榮,楊亞平,段瑞芬,偉章,輝謝,趙文芝,趙海濱,閆維剛,魏長傳申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司