鋁合金擠壓制品在線熱處理技術(shù)

皇澤中

【摘 要】現(xiàn)階段，我國大型復雜界面鋁型材的研究力度越來越大，鋁型材的幾何精度、力學性能極易受到在線熱處理技術(shù)的影響，而鋁合金的性能與淬火冷卻速率聯(lián)系十分緊密。在制定淬火工藝制度的過程中，相關(guān)人員需要分析淬火速率、淬火應力、淬火敏感性等因素。基于此，文章介紹了鋁合金擠壓制品在線熱處理技術(shù)的基本原理，分析了鋁合金擠壓制品在線淬火技術(shù)的優(yōu)勢，研究了鋁合金擠壓制品在線淬火技術(shù)的基本條件和工藝條件。

【關(guān)鍵詞】鋁合金擠壓制品；在線；熱處理技術(shù)

1.引言

在現(xiàn)代化社會的發(fā)展中，很多先進技術(shù)已融入各個行業(yè)的發(fā)展中，社會各界對高精度、高質(zhì)量、高性能的鋁型材需求量日益增加，尤其是形狀復雜、大截面的空心型材，這就使得鋁合金擠壓制品在線熱處理技術(shù)應運而生，這項技術(shù)具有能源消耗少、操作簡單等優(yōu)勢[1]。而傳統(tǒng)的淬火工藝主要實行離線淬火方式，這種方式消耗的能量比較多、工藝比較復雜，這就需要技術(shù)人員使用在線淬火方式，實現(xiàn)各項資源的充分利用，提高生產(chǎn)的整體效率。

2.鋁合金擠壓制品在線熱處理技術(shù)的基本原理

鋁比較活潑，能夠和各種氣體發(fā)生反應，鋁合金熔煉過程直接影響著熔體的整體質(zhì)量，金屬吸氣會使得鑄錠在凝固過程中無法有效逸出。因此，在鋁合金熔煉過程中，爐料會在受熱的情況下進行融化，這樣鑄錠內(nèi)部的缺損位置在反應時金屬無法還原，進而獲取了液態(tài)金屬，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)金屬氧化的預期目標，減少對其性能帶來的影響。在這種情況下，被燒損影響的金屬會影響鋁合金的化學成分，出現(xiàn)氧化夾渣問題，直接影響鋁合金鑄錠的應用效果，并出現(xiàn)相應的氣孔，進而降低鋁合金鑄錠，影響實踐過程中的產(chǎn)品加工質(zhì)量。除此之外，鋁的活性比較強，這樣在熔煉溫度下會與水、碳氫化合物發(fā)生化學反應，在應用連續(xù)熔煉法的過程中，滿足熔煉作業(yè)的實際要求。在鋁合金熔煉過程中，為了減少鋁合金鑄錠廢品問題，提升產(chǎn)品的整體質(zhì)量，相關(guān)人員應該減少鋁合金熔煉過程中熔體的停留時間，還應該嚴格控制熔煉過程，減少鋁合金熔煉過程中的氣孔問題，相關(guān)人員還需要針對這一問題，采取合理的優(yōu)化措施。

3.鋁合金擠壓制品在線淬火技術(shù)的優(yōu)勢

首先，這項技術(shù)不需要重新加熱，產(chǎn)品無需消耗更多的能量，也不會因長期加熱引發(fā)晶粒變大、粗晶環(huán)等現(xiàn)象；其次，在線淬火技術(shù)的生產(chǎn)工藝比較簡單，其主要是在擠壓機上連續(xù)完成淬火、矯直等工序，在很大程度上減少了生產(chǎn)時間，進而提升了整體的生產(chǎn)效率；再次，在線淬火技術(shù)不需要吊運中間制品，且制品長度不易受到吊運和淬火爐等影響，有利于加強對制品輸送過程的保護，使得幾何廢料、工藝廢料等損失都有所降低，為制品的整體質(zhì)量提供了保障；最后，這項工藝的連續(xù)性比較強，能夠有效地降低人工勞動強度，為實現(xiàn)全自動控制提供了支持。

4.鋁合金擠壓制品在線淬火技術(shù)的基本條件

4.1合金的淬火溫度范圍

在鋁合金擠壓制品在線淬火技術(shù)的應用中，相關(guān)人員需要合理地控制合金的淬火溫度范圍，淬火溫度范圍之間反映在合金固相線、強化相固溶線之間溫度范圍中，這就是合金的淬火敏感性。隨著淬火溫度范圍的不斷擴展，淬火敏感性會越來越高，這就需要技術(shù)人員針對淬火敏感性低的合金實行在線淬火的方式，具有良好的強化效果；而淬火敏感性高的合金不能使用在線淬火技術(shù)，難以實現(xiàn)預期的效果。

4.2合金淬火的冷卻速度

在鋁合金擠壓制品在線淬火過程中，技術(shù)人員需要注重合金淬火的冷卻速度，使其滿足相關(guān)要求。冷卻速度指的是單位時間內(nèi)的溫度降低數(shù)值，合金淬火的冷卻速度是高溫冷卻過程中保持高溫，而不易析出強化相的溫降速度。不同的合金對淬火冷卻速度的要求存在一定的差異，很多合金的冷卻過程不會析出強化相，這就需要很小的冷卻速度，如6063合金淬火過程中的冷卻速度只需在1℃/s，而7XXX系列的合金淬火過程中的冷卻速度是30℃/s。淬火冷卻速度與合金特性、制品尺寸和形狀的聯(lián)系十分緊密。同時，壁薄的制品溫降速度比較快，這時所需的冷卻速度很低，而壁厚的制品受芯部熱量無法有效散出的影響，需要較高的冷卻速度。除此之外，實心型材的散熱面積很大，所需的冷卻速度較低，空心型材的散熱面積較小，空腔內(nèi)部的熱量無法有效散出，所需的冷卻速度較高，因而在線淬火裝置能夠滿足冷卻速度的各項要求。

4.3合金淬火的轉(zhuǎn)移時間

技術(shù)人員在應用離線淬火技術(shù)的過程中，合金淬火的轉(zhuǎn)移時間指的是制品離開加熱爐到完全進入水中所需的時間，具體是指制品出?？诘嚼鋮s區(qū)所需的時間，這一過程中制品會被裸露在大氣中，出現(xiàn)溫降，時間越長，溫降越大。轉(zhuǎn)移時間指的是轉(zhuǎn)移速度的快慢，主要是進入冷卻區(qū)的速度，在進入冷卻區(qū)速度低于金屬傳熱速度的情況下，制品會在進入冷卻區(qū)之前，受內(nèi)部金屬傳熱出現(xiàn)很大的溫降，在溫度降低到強化相析出溫度的情況下，淬火冷卻之前會出現(xiàn)強化相析出，進而影響淬火的強化效果。除此之外，淬火敏感性高的合金需要的淬火轉(zhuǎn)移時間比較短，在線淬火制品的轉(zhuǎn)移時間、進入冷卻區(qū)速度是由擠壓速度決定的，中小型擠壓機從模子出口到冷卻裝置的距離很小，需要的轉(zhuǎn)移時間短，但在擠壓速度低的情況下，無法滿足制品進入冷卻區(qū)的速度，而大中型擠壓機模子出口到冷卻裝置無法滿足淬火敏感性高的合金對轉(zhuǎn)移時間的要求，因而在線淬火處理適用于淬火敏感性較低的合金中。

5.鋁合金擠壓制品在線淬火技術(shù)的工藝條件

鋁合金擠壓制品在線淬火技術(shù)的工藝條件主要有：第一，錠坯快速加熱爐，如感應加熱爐、火焰直接噴射加熱爐等；第二，溫室組織狀態(tài)，如合金元素過飽和的固溶狀態(tài)的冷卻裝置，即精密水-霧-氣等在線淬火裝置。在擠壓在線淬火的過程中，未擠壓淬火的生產(chǎn)能力未得到減少，且產(chǎn)品由張力矯直后滿足技術(shù)標準中的形狀和尺寸偏差。

在擠壓制品離開模具時，往往需要經(jīng)歷三個階段，分別是臨近淬火、淬火、淬火后冷卻至環(huán)境溫度。為了避免出現(xiàn)不必要的析出，型材在進入冷卻裝置，如淬火區(qū)的過程中，需要將其溫度控制在固溶線溫度以上，這樣高固溶線溫度、擠壓速度慢的合金需要的模具到淬火區(qū)距離較小，需要縮短淬火轉(zhuǎn)移時間。同時，冷卻裝置的冷卻速度、接觸時間需要滿足獲取固溶合金元素的分量，這樣產(chǎn)品的性能就能夠滿足實際的使用要求，并應用噴水霧、持續(xù)涌流水的方式滿足實際需求，但這種淬火方式會導致型材出現(xiàn)扭曲變形問題，無法持續(xù)后期的張力矯直作業(yè)，使得擠壓機發(fā)生堵塞，進而降低擠壓機的產(chǎn)量。除此之外型材扭曲變形還需要補充整形，滿足所需的尺寸允許偏差，在達到所需冷卻速度的基礎上，淬火過程中應用強制空氣冷卻、水霧冷卻的方式比水淬方式更加可取[3]。

6.結(jié)束語

綜上所述，在現(xiàn)代化社會的發(fā)展中，很多先進技術(shù)已融入各個行業(yè)的發(fā)展中，在線淬火具有高效、節(jié)能的特點，是一種鋁型材生產(chǎn)技術(shù)，其能夠提升生產(chǎn)效率，進而減少資金投入，在這項技術(shù)的應用過程中，相關(guān)人員應該分析技術(shù)應用過程中的各種影響因素，如淬火溫度范圍、冷卻速度和轉(zhuǎn)移時間等，以此為基礎合理地選擇淬火設備，實現(xiàn)預期的熱處理效果。但是，在淬火敏感性高的大規(guī)格硬鋁合金管棒材中，技術(shù)人員需要選擇離線淬火的方式，以實現(xiàn)強化效果。

【參考文獻】

[1]茍昕.鋁合金擠壓制品在線熱處理技術(shù)[J].智能城市，2018，v.4（11）：162-163.

[2]陳啟峰.鋁合金擠壓制品在線淬火熱處理工藝分析[J].有色金屬加工，2015（3）：36-38.