一種輪胎模用超寬、超厚鋁型材的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輪胎模用超寬、超厚鋁型材的制備方法，包括如下步驟：(1)投料前大清爐，熔化；(2)精煉，靜置，除氣，過濾和均質(zhì)；(3)擠壓，淬火前裝筐，淬火；(4)時效。本發(fā)明的制備方法避免了鑄錠因氣體含量高而產(chǎn)生氣孔、疏松等缺陷，抑制了粗大晶粒的形成，消除型材內(nèi)應(yīng)力及裂紋產(chǎn)生的可能性；由本發(fā)明方法制備的鋁型材具有可以滿足高強(qiáng)高熱的使用要求的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種輪胎模用超寬、超厚鋁型材的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋁型材的制備方法，尤其是涉及一種輪胎模用超寬、超厚鋁型材 制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 為保證輪胎模具高強(qiáng)高熱的使用要求，國際上對其探傷級別有著明確的要求（必 須達(dá)到AA級，單個平底孔直徑不大于1. 2mm ;多個缺陷每個缺陷當(dāng)量不大于0. 8mm)。而鋁 合金化強(qiáng)度、組織差異、晶粒均勻性等將直接影響探傷結(jié)果。目前可采用的探傷檢測方法 有：X光射線探傷、超聲波探傷、磁粉探傷、滲透探傷、渦流探傷等。6061型鋁型材是以鎂和 硅為主要合金元素并含有鋅、鈦和鐵等金屬元素的鋁型材，屬于熱處理可強(qiáng)化鋁型材。為使 其滿足高強(qiáng)高熱的使用要求，發(fā)明一種輪胎模用（超寬、超厚）鋁型材是必要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種滿足高強(qiáng)高熱使用要求，輪胎模用超寬、超 厚鋁型材的制備方法。
[0004] 一種輪胎模用超寬、超厚鋁型材的制備方法，其中，包括如下步驟：
[0005] (1)投料前大清爐，熔化；
[0006] (2)精煉，靜置，除氣，過濾和均質(zhì)；
[0007] (3)擠壓，淬火前裝筐，淬火：將均質(zhì)完成的鋁液進(jìn)行擠壓，所述擠壓過程為：使用 100MN擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓，模溫440-450°C，棒溫425-435°C，擠壓速度1. 5m/min，風(fēng)冷至室溫； 將擠壓后的型材進(jìn)行懸掛式裝筐：在距所述型材前端30-50cm處鉆Φ53的吊裝孔，所述吊 裝孔在所述型材寬度的中間位置，將吊具固定在所述吊裝孔上，將所述型材吊起進(jìn)行淬火， 每爐的淬火噸位在3噸，淬火數(shù)量為6支長度為11m的型材；
[0008] (4)時效。
[0009] 本發(fā)明所述輪胎模用超寬、超厚鋁型材的制備方法，其中，步驟（1)具體包括如下 步驟：
[0010] 采用蓄熱式熔煉爐，投料前撒入l〇kg以上清渣劑，將爐溫升至800°C后，保溫 3_5min，用大鏟將渣線、爐壁、爐底的浮渣鏟下，并用鐵耙一并將剩余鋁液徹底清除爐外，然 后將金屬原料依次投入熔煉爐中進(jìn)行熔化，所述熔化過程為將所述金屬原料按照先加入小 塊或薄片廢料，其次加入大塊料，錯娃、錯銅、錯絡(luò)合金的順序依次加入，爐料完全融化后， 再投入鎂錠，當(dāng)金屬原料全部熔化后，在鋁液表面撒上打渣劑進(jìn)行除渣，待渣鋁分離后，人 工攪拌或開動永磁攪拌。
[0011] 本發(fā)明所述輪胎模用超寬、超厚鋁型材的制備方法，其中，步驟（2)具體包括如下 步驟：
[0012] 用氬氣將無鈉精煉劑噴入熔煉爐中進(jìn)行第一次精煉，精煉溫度為720-740°C，精煉 時間為20m/min，精煉時氣泡高度在100 mm以下，打開氬氣閥開關(guān)，將精煉管插入到爐膛中 心部位，觀察氣泡高度，并調(diào)整氬氣壓力，保證氣泡高度在100mm以下，第一次精煉后轉(zhuǎn)入 靜置爐，進(jìn)行第二次精煉，精煉方法與第一次精煉相同，然后將覆蓋劑均勻撒在鋁液表面， 進(jìn)行靜置；
[0013] 除氣和過濾過程：石墨轉(zhuǎn)子速度>350r/min，氦氣流量>15L/min，通過石墨轉(zhuǎn)子將 氬氣打碎，均勻地分布于流動的鋁液中，排除氫氣；除氣后進(jìn)行過濾，所述過濾為過濾前級 30PPi，后級 40PPi。
[0014] 本發(fā)明所述輪胎模用超寬、超厚鋁型材的制備方法，其中，步驟（4)具體包括如下 步驟：
[0015] 將淬火完成的型材在25m時效爐內(nèi)時效，時效溫度175°C，保溫13h，保溫結(jié)束后逐 漸冷卻至室溫。
[0016] 本發(fā)明中未詳細(xì)寫出的的步驟為6061型材制備過程中的常規(guī)技術(shù)。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的不同之處在于：
[0018] 在線工序，使石墨轉(zhuǎn)子速度大于350r/min，氦氣流量大于15L/min,通過石墨轉(zhuǎn)子 將氬氣打碎，均勻地分布于流動的鋁熔中，利用分壓差原理，充分使鋁熔中的氫氣排除，以 最大限度減少鋁熔體中的氫含量，減少和杜絕產(chǎn)品中產(chǎn)生氣孔、疏松、夾渣等缺陷，從而提 高型材的質(zhì)量。
[0019] 為了進(jìn)一步凈化鋁熔體，在鑄造前端安裝二級過濾：前級30PPi，后級40PPi ;更 有效地過濾掉熔體中的夾雜,使鑄錠更純潔，提高后續(xù)生產(chǎn)型材內(nèi)部質(zhì)量。
[0020] 模具溫度由450-480°C降低至440-450°C，擠壓溫度由420-460°C降低至 425-435 °C，提高了產(chǎn)品表面和內(nèi)部質(zhì)量。
[0021] 經(jīng)過溫度為525°C，保溫時間為4h，的淬火處理發(fā)現(xiàn)過飽和固溶體中，溶質(zhì)銅原子 分布不均勻，晶格畸變比較大。而降低淬火溫度、延長保溫時間、冷卻速度保證在30s內(nèi)時 強(qiáng)化相充分熔解，保證了充分的固熔度，過飽和固溶體中，溶質(zhì)銅原子分布比較均勻，而且 晶格畸變不大，故強(qiáng)度、硬度、塑性等基本未變。
[0022] 時效參數(shù)的對比：保溫時間由ll_12h，增加為13h，經(jīng)過保溫時間的增加保持了 Θ 相與固溶體的晶格結(jié)構(gòu)與關(guān)系，也大大減少了其的畸變程度，強(qiáng)度、硬度也明顯升高。
[0023] 傳統(tǒng)的堆疊裝筐方式為本領(lǐng)域所常用，而此種型材不論長度還是厚度都無需采用 其它工藝方法，也是產(chǎn)值比較高，成本比較低的一種工藝方法。而此次我們經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證此 種方法需產(chǎn)值比高，但堆疊的裝筐方式型材與型材之間通風(fēng)及透氣性較差，溫度流通不均 勻，使過飽和固溶體內(nèi)的銅原子不能夠充分、均勻地析出，使材料性能不均勻。而我們采取 的懸掛式裝筐方式保證了型材與型材之間通風(fēng)及透氣性，使溫度流通的更加均勻，提高了 冷卻速度，縮短了晶粒的長大時間，使過飽和固溶體內(nèi)的銅原子充分、均勻地析出，從而保 證了淬火的均勻性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明方法制備的輪胎模用超寬、超厚鋁型材的晶粒度照片。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 實(shí)施例1
[0026] -種輪胎模用超寬、超厚鋁型材的制備方法，具體包括如下步驟：
[0027] (1)投料前大清爐，熔化：采用蓄熱式熔煉爐，投料前撒入10kg以上清渣劑，將爐 溫升至800°C后，保溫3-5min，用大鏟將渣線、爐壁、爐底的浮渣鏟下，并用鐵耙一并將剩余 鋁液徹底清除爐外，然后將原材料依次投入熔煉爐中進(jìn)行熔化，所述熔化過程為將原料按 照先加入小塊或薄片廢料，其次加入棒頭等大塊料，鋁硅、鋁銅、鋁鉻合金隨投爐料的順序 依次加入，爐料完全融化后，再依次投入鎂錠，當(dāng)物料全部熔化后，在鋁液表面撒上打渣劑 進(jìn)行除渣，待渣鋁分離后，人工攪拌或開動永磁攪拌；
[0028] (2)精煉，靜置，除氣，過濾和均質(zhì)：用氬氣將無鈉精煉劑噴入熔煉爐中進(jìn)行第一 次精煉，精煉溫度為720-740°C，精煉時間為20m/min，精煉時氣泡高度在100 mm以下，打開 氬氣閥開關(guān)，將精煉管插入到爐膛中心部位，觀察氣泡高度，并調(diào)整氬氣壓力，保證氣泡高 度在100mm以下，第一次人工精煉后轉(zhuǎn)入靜置爐，進(jìn)行第二次精煉，精煉方法與第一次精煉 相同，然后將覆蓋劑均勻撒在鋁液表面，進(jìn)行靜置；靜置后進(jìn)行除氣，除氣過程中石墨轉(zhuǎn)子 速度>350r/min，氬氣流量>15L/min，通過石墨轉(zhuǎn)子將氬氣打碎，均勻地分布于流動的鋁液 中，排除氫氣；除氣后進(jìn)行過濾，所述過濾為過濾前級30PPi,后級40PPi,過濾后進(jìn)行均質(zhì)；
[0029] (3)擠壓，淬火前裝筐，淬火：將靜置完成的鋁液進(jìn)行擠壓，所述及壓過程為：使用 100MN擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓，模溫440-450°C，棒溫425-435°C，擠壓速度1. 5m/min，風(fēng)冷至室溫； 將擠壓后的型材進(jìn)行懸掛式裝筐：將型材前端讓出30-50cm的長度，在中間鉆上Φ35的吊 裝孔后將吊具固定在型材上，將其吊起進(jìn)行淬火，每爐的淬火噸位在3噸，數(shù)量為6支長度 為11m的型材；
[0030] (4)時效：將淬火完成的型材在25m時效爐內(nèi)時效，時效溫度175°C，保溫13h，保 溫結(jié)束后逐漸冷卻至室溫。
[0031] 實(shí)施例2
[0032] -種輪胎模用超寬、超厚鋁型材的制備方法，具體包括如下步驟：
[0033] (1)投料前大清爐，熔化：采用蓄熱式熔煉爐，投料前撒入10kg以上清渣劑，將爐 溫升至800°C后，保溫3min，用大鏟將渣線、爐壁、爐底的浮渣鏟下，并用鐵耙一并將剩余鋁 液徹底清除爐外，然后將原材料依次投入熔煉爐中進(jìn)行熔化，所述熔化過程為將原料按照 先加入小塊或薄片廢料，其次加入棒頭等大塊料，鋁硅、鋁銅、鋁鉻合金隨投爐料的順序依 次加入，爐料完全融化后，再依次投入鎂錠，當(dāng)物料全部熔化后，在鋁液表面撒上打渣劑進(jìn) 行除渣，待渣鋁分離后，人工攪拌或開動永磁攪拌；
[0034] (2)精煉，靜置，除氣，過濾和均質(zhì)：用氬氣將無鈉精煉劑噴入熔煉爐中進(jìn)行第一 次精煉，精煉溫度為720°C，精煉時間為20m/min，精煉時氣泡高度在100 mm以下，打開氬氣 閥開關(guān)，將精煉管插入到爐膛中心部位，觀察氣泡高度，并調(diào)整氬氣壓力，保證氣泡高度在 100mm以下，第一次人工精煉后轉(zhuǎn)入靜置爐，進(jìn)行第二次精煉，精煉方法與第一次精煉相同， 然后將覆蓋劑均勻撒在鋁液表面，進(jìn)行靜置；靜置后進(jìn)行除氣，除氣過程中石墨轉(zhuǎn)子速度 >350r/min，氬氣流量>15L/min，通過石墨轉(zhuǎn)子將氬氣打碎，均勻地分布于流動的鋁液中，排 除氫氣；除氣后進(jìn)行過濾，所述過濾為過濾前級30PPi,后級40PPi,過濾后進(jìn)行均質(zhì)；
[0035] (3)擠壓，淬火前裝筐，淬火：將靜置完成的鋁液進(jìn)行擠壓，所述及壓過程為：使用 100MN擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓，模溫440°C，棒溫425°C，擠壓速度1. 5m/min，風(fēng)冷至室溫；將擠壓后 的型材進(jìn)行懸掛式裝筐：將型材前端讓出30-50cm的長度，在中間鉆上Φ 35的吊裝孔后將 吊具固定在型材上，將其吊起進(jìn)行淬火，每爐的淬火噸位在3噸，數(shù)量為6支長度為11m的 型材；
[0036] (4)時效：將淬火完成的型材在25m時效爐內(nèi)時效，時效溫度175 °C，保溫13h，保 溫結(jié)束后逐漸冷卻至室溫。
[0037] 實(shí)施例3
[0038] -種輪胎模用超寬、超厚鋁型材的制備方法，具體包括如下步驟：
[0039] (1)投料前大清爐，熔化：采用蓄熱式熔煉爐，投料前撒入10kg以上清渣劑，將爐 溫升至800°C后，保溫5min，用大鏟將渣線、爐壁、爐底的浮渣鏟下，并用鐵耙一并將剩余鋁 液徹底清除爐外，然后將原材料依次投入熔煉爐中進(jìn)行熔化，所述熔化過程為將原料按照 先加入小塊或薄片廢料，其次加入棒頭等大塊料，鋁硅、鋁銅、鋁鉻合金隨投爐料的順序依 次加入，爐料完全融化后，再依次投入鎂錠，當(dāng)物料全部熔化后，在鋁液表面撒上打渣劑進(jìn) 行除渣，待渣鋁分離后，人工攪拌或開動永磁攪拌；
[0040] (2)精煉，靜置，除氣，過濾和均質(zhì)：用氬氣將無鈉精煉劑噴入熔煉爐中進(jìn)行第一 次精煉，精煉溫度為740°C，精煉時間為20m/min，精煉時氣泡高度在100 mm以下，打開氬氣 閥開關(guān)，將精煉管插入到爐膛中心部位，觀察氣泡高度，并調(diào)整氬氣壓力，保證氣泡高度在 100mm以下，第一次人工精煉后轉(zhuǎn)入靜置爐，進(jìn)行第二次精煉，精煉方法與第一次精煉相同， 然后將覆蓋劑均勻撒在鋁液表面，進(jìn)行靜置；靜置后進(jìn)行除氣，除氣過程中石墨轉(zhuǎn)子速度 >350r/min，氬氣流量>15L/min，通過石墨轉(zhuǎn)子將氬氣打碎，均勻地分布于流動的鋁液中，排 除氫氣；除氣后進(jìn)行過濾，所述過濾為過濾前級30PPi,后級40PPi,過濾后進(jìn)行均質(zhì)；
[0041] (3)擠壓，淬火前裝筐，淬火：將靜置完成的鋁液進(jìn)行擠壓，所述及壓過程為：使用 100MN擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓，模溫450°C，棒溫435°C，擠壓速度1. 5m/min，風(fēng)冷至室溫；將擠壓后 的型材進(jìn)行懸掛式裝筐：將型材前端讓出30-50cm的長度，在中間鉆上Φ 35的吊裝孔后將 吊具固定在型材上，將其吊起進(jìn)行淬火，每爐的淬火噸位在3噸，數(shù)量為6支長度為11m的 型材；
[0042] (4)時效：將淬火完成的型材在25m時效爐內(nèi)時效，時效溫度175 °C，保溫13h，保 溫結(jié)束后逐漸冷卻至室溫。
[0043] 本發(fā)明中未詳細(xì)寫出的的步驟為6061型材制備過程中的常規(guī)技術(shù)。
[0044] 鋁型材超聲波檢驗(yàn)分AA、A、B三個等級，國標(biāo)中對三個等級允許的當(dāng)量值見下表：
[0045]

【權(quán)利要求】
1. 一種輪胎模用超寬、超厚鋁型材的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 投料前大清爐，熔化； (2) 精煉，靜置，除氣、過濾和均質(zhì)； (3) 擠壓，淬火前裝筐，淬火：將均質(zhì)完成的鋁液進(jìn)行擠壓，所述擠壓過程為：使用 100MN擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓，模溫440-450°C，棒溫425-435°C，擠壓速度1. 5m/min，風(fēng)冷至室溫； 將擠壓后的型材進(jìn)行懸掛式裝筐：在距所述型材前端30-50cm處鉆Φ53的吊裝孔，所述吊 裝孔在所述型材寬度的中間位置，將吊具固定在所述吊裝孔上，將所述型材吊起進(jìn)行淬火， 每爐的淬火噸位在3噸，淬火數(shù)量為6支長度為11m的型材； (4) 時效。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述輪胎模用超寬、超厚鋁型材的制備方法，其特征在于，所述步驟 (1) 具體包括如下步驟： 采用蓄熱式熔煉爐，投料前撒入l〇kg以上清渣劑，將爐溫升至800°C后，保溫3-5min， 用大鏟將渣線、爐壁、爐底的浮渣鏟下，并用鐵耙一并將剩余鋁液徹底清除爐外，然后將金 屬原料依次投入熔煉爐中進(jìn)行熔化，所述熔化過程為將所述金屬原料按照先加入小塊或薄 片廢料，其次加入大塊料，鋁硅、鋁銅、鋁鉻合金的順序依次加入，爐料完全融化后，再投入 鎂錠，當(dāng)金屬原料全部熔化后，在鋁液表面撒上打渣劑進(jìn)行除渣，待渣鋁分離后，人工攪拌 或開動永磁攪拌。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述輪胎模用超寬、超厚鋁型材的制備方法，其特征在于，所述步驟 (2) 具體包括如下步驟： 用氬氣將無鈉精煉劑噴入熔煉爐中進(jìn)行第一次精煉，精煉溫度為720-740°C，精煉時間 為20m/min，精煉時氣泡高度在100 mm以下，打開氬氣閥開關(guān)，將精煉管插入到爐膛中心部 位，觀察氣泡高度，并調(diào)整氬氣壓力，保證氣泡高度在100mm以下，第一次精煉后轉(zhuǎn)入靜置 爐，進(jìn)行第二次精煉，精煉方法與第一次精煉相同，然后將覆蓋劑均勻撒在鋁液表面，進(jìn)行 靜置； 除氣和過濾過程：石墨轉(zhuǎn)子速度>350r/min，氦氣流量>15L/min，通過石墨轉(zhuǎn)子將氦 氣打碎，均勻地分布于流動的鋁液中，排除氫氣；除氣后進(jìn)行過濾，所述過濾為過濾前級 30PPi，后級 40PPi。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述輪胎模用超寬、超厚鋁型材的制備方法，其特征在于，所述步驟 (4)具體包括如下步驟： 將淬火完成的型材在25m時效爐內(nèi)時效，時效溫度175°C，保溫13h，保溫結(jié)束后逐漸冷 卻至室溫。
【文檔編號】C22F1/04GK104109824SQ201410294521
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】張培良, 蘇振佳, 王明坤, 孫文超, 李英 申請人:龍口市叢林鋁材有限公司