2A12鋁合金厚壁管材生產(chǎn)工藝研究

張秋錦

（中國(guó)鋁業(yè)西北鋁加工分公司，甘肅 隴西 748111）

2A12鋁合金厚壁管材生產(chǎn)工藝研究

張秋錦

（中國(guó)鋁業(yè)西北鋁加工分公司，甘肅 隴西 748111）

通過(guò)對(duì)φ258×9.5mm大規(guī)格2A12合金管材的研制，進(jìn)一步掌握了生產(chǎn)該合金管材的擠壓、輥矯、張力拉伸等關(guān)鍵技術(shù)，為今后開(kāi)發(fā)硬合金管材積累了生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。

2A12合金管材；擠壓；輥矯；張力拉伸

0 前言

2A12T4為Al-Cu-Mg-Mn系中的典型硬鋁合金，強(qiáng)度高，可進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，廣泛用作結(jié)構(gòu)材料。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，對(duì)2A12厚壁管材的需求量也越來(lái)越大， 對(duì)該合金管材的尺寸、性能和表面要求也越來(lái)越高。為了滿足用戶的要求，拓寬2A12合金管材的市場(chǎng)，本文針對(duì)2A12合金φ258×9.5mm厚管進(jìn)行了生產(chǎn)研究，進(jìn)一步鞏固了2A12合金管材的生產(chǎn)工藝，也為今后硬鋁合金的開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

1 技術(shù)要求

表1列出了2A12合金管材尺寸及允許偏差。

表1 2A12合金管材尺寸及允許偏差

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：XSX056-2011

室溫力學(xué)性能：σb=3 9 0～4 5 0 M P a；δ5≥10%。

管材表面應(yīng)光潔、干凈，不允許有裂紋、氣泡、外來(lái)夾雜物。

2 材料、設(shè)備及工藝

2.1 鑄錠的化學(xué)成分

鑄錠的化學(xué)成分見(jiàn)表2。

表2 2A12合金化學(xué)成分表（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%）

2.2 設(shè)備

擠壓設(shè)備為45MN反向擠壓機(jī)；加熱爐為工頻感應(yīng)加熱爐；淬火爐為18m淬火爐；人工時(shí)效爐為20T退火、時(shí)效爐。

2.3 試制方案及工藝制度

2A12T4狀態(tài)鋁合金管材各工序生產(chǎn)工藝制度及方案見(jiàn)表3。

2A12T4合金管材的生產(chǎn)工藝路線為：鑄錠加熱→擠壓→切尾→預(yù)矯直→淬火→張力矯直→切頭尾、取樣→檢查→時(shí)效→切成品→檢查→交貨、入庫(kù)

表3 試制方案及工藝制度

3 試制結(jié)果

2A12 T4合金管材尺寸實(shí)測(cè)值及力學(xué)性能的實(shí)測(cè)值分別見(jiàn)表4和表5。

表4 管材尺寸實(shí)測(cè)值

表5 管材力學(xué)性能實(shí)測(cè)值

4 討論

本研究中，在45000KN擠壓機(jī)上采用無(wú)潤(rùn)滑穿孔反向擠壓技術(shù)生產(chǎn)，尺寸精度高，前后端尺寸均勻，內(nèi)表面質(zhì)量好，為成品管材尺寸精度提供了保證。

管材矯直是在九輥矯直機(jī)上進(jìn)行的。該設(shè)備上輥為5個(gè)矯直輥，下輥為4個(gè)矯直輥，前三對(duì)矯直輥成對(duì)布置，后三個(gè)矯直輥交錯(cuò)布置。決定矯直質(zhì)量的關(guān)鍵是制品與矯直輥接觸的緊密程度，即矯直壓力和矯直輥傾角的大小。壓力的大小主要取決于制品的合金狀態(tài)和彎曲程度。矯直時(shí)，由于擠壓后的管材具有一定橢圓度，很容易產(chǎn)生矯直環(huán)線和矯不直的現(xiàn)象。因此，在試制過(guò)程中采用預(yù)矯直，將矯直輥的壓力以及角度逐漸調(diào)整，使三對(duì)主動(dòng)輥矯直后的螺旋環(huán)線在管材表面完全重合，保證管材矯直后的受力條件完全一致，從而校正其橢圓度；根據(jù)合金、規(guī)格和彎曲度調(diào)整輥壓和反彎量。為了防止輥面粘金屬，以及增加咬入制品的能力和帶動(dòng)從動(dòng)輥旋轉(zhuǎn)，提高制品的表面質(zhì)量，應(yīng)在矯直前和矯直過(guò)程中不斷地向輥?zhàn)由蠞灿蜐?rùn)滑輥?zhàn)颖砻妗?/p>

為了達(dá)到性能要求，淬火溫度選擇498℃，保溫時(shí)間為60min，水溫大于等于50℃，因?yàn)槔鋮s速度的大小對(duì)制品影響很大，當(dāng)冷卻速度增大時(shí)，制品的殘余應(yīng)力也會(huì)增大，對(duì)精整矯直增加了困難。而冷卻速度與水溫有關(guān)，水溫越高，冷卻速度越慢，制品冷卻后的變形程度越小，有利于精整矯直。

淬火時(shí)管材內(nèi)部應(yīng)力的不均勻變化，使制品產(chǎn)生了彎曲變形。為了消除或減少內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)達(dá)到要求的直線度，選擇了張力矯直，拉伸率控制在1%。

張力矯直前，根據(jù)管材的外徑和內(nèi)徑，制作了專用的夾具和芯子。芯子是鋁合金棒制作而成的，但是對(duì)芯子的尺寸也是有要求的，芯子尺寸偏大，不容易填塞到管子里面，尺寸偏小，端頭容易夾扁，影響管材的外徑尺寸，一般芯子的尺寸要比管材內(nèi)徑小5mm。拉伸時(shí)的夾具制作成半弧形，增大管材與夾具的接觸面積。

張力矯直時(shí)，管材的夾持方法對(duì)矯直效果和切頭長(zhǎng)度有很大影響，管材裝入矯直的鉗口時(shí)，要夾牢夾正，前后要在同一中心線上，管材夾持長(zhǎng)度應(yīng)適當(dāng)，過(guò)長(zhǎng)造成浪費(fèi)，過(guò)短易造成斷頭，一般控制在100～200mm范圍內(nèi)。

根據(jù)不同合金孕育期的長(zhǎng)短不同，給予了控制淬火完了至拉伸矯直的時(shí)間間隔，對(duì)于2A12合金不超過(guò)3h，因?yàn)檫@時(shí)候材料的塑性良好，容易矯直，時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng)，將會(huì)由于部分時(shí)效，使制品的強(qiáng)度升高，塑性降低，在拉伸時(shí)，容易造成斷裂，使成品率降低。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)φ258×9.5mm大規(guī)格2A12合金管材的研制，進(jìn)一步掌握了生產(chǎn)這種管材擠壓、輥矯、張力矯直等關(guān)鍵技術(shù)，為今后開(kāi)發(fā)硬合金管材積累了生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。

[1] 鄧小民.擠壓溫度對(duì)2A12鋁合金T4狀態(tài)管材力學(xué)性能的影響[J].輕合金加工技術(shù)，2002，02

[2] 曹秀萍.淬火制度對(duì)2A12 T4小規(guī)格管材力學(xué)性能的影響[J].輕合金加工技術(shù)，2010，06

[3] 肖亞慶，謝永申，劉靜安，等.鋁加工技術(shù)實(shí)用手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005

（編輯：張為賓）

Research on Production Process for 2A12 Aluminum Alloy Thick Wall Tube

ZHANG Qiu-jin
(Chalco Northwest Aluminum Branch, Longxi 748111，China)

The key technologies such as extrusion, roll straightening and tension were grasped by the development of the large-scale 2A12 aluminum alloy tube with Ф258×9.5mm, which have positive significance for development and production of hard alloy tube.

2A12 alloy tube; extrusion; roll;tension

TG376.9

B

1005-4898(2014)04-0061-03

10.3969/j.issn.1005-4898.2014.04.15

摩根大通上調(diào)今明兩年鋁價(jià)預(yù)期

張秋錦（1984-），女，張家口人，助理工程師。

2013-11-19

摩根大通發(fā)表研究報(bào)告，上調(diào)今明兩年鋁價(jià)預(yù)期，同時(shí)調(diào)高今年全球主要鋁市場(chǎng)的供需缺口預(yù)期。摩根大通將2014年鋁價(jià)預(yù)期從每噸1844美元上調(diào)至1888美元，并將2015年預(yù)測(cè)從每噸1900美元上調(diào)至2125美元。報(bào)告指出，全球鋁生產(chǎn)商繼續(xù)關(guān)停高成本運(yùn)營(yíng)，而實(shí)際溢價(jià)可能維持強(qiáng)勢(shì)，部分歸因于美國(guó)、南歐及中國(guó)的需求較預(yù)期強(qiáng)勁。此外，摩根大通還將2014年全球主要鋁市場(chǎng)的供需缺口預(yù)期從17.6萬(wàn)公噸調(diào)高至43.9萬(wàn)公噸。