一种汽车锻造棒反向挤压生产工艺的制作方法

1.本发明属于铝合金加工技术领域，涉及一种汽车锻造棒反向挤压生产工艺。


背景技术：

2.采用正向挤压方式生产汽车锻造棒类产品时，产品挤压速度由于挤压工艺限制及产品表面质量要求，往往无法达到5米/分以上，并且产品低倍在经过淬火后容易出现低倍粗晶，正向挤压粗晶环厚度往往要求≤1.5mm，正向挤压过程中由于铸锭表面与挤压筒内壁在铸锭墩粗过程中发生垂直的压力，突破过程中铸锭表皮金属与挤压筒内壁发生相对运动产生较大的反向摩擦拉应力，摩擦拉应力直接影响产品的突破压力，产品在挤压初期头端突破压力较大，头端存储了内能，由于挤压初期制品速度无法达到平均值，所以挤压内能转化为了金属内部晶粒长大驱动力，型材低倍料样在经过后期高温离线固溶处理后，边部形变量较大的金属由于内部畸变能加之淬火温度的提高使得边部金属发生静态再结晶，低倍料样经过低倍碱蚀清洗以后粗晶环厚度≥1.5mm，低倍粗晶的不合格将造成产品的二次复检，二次复检对产品的取样、转序过程有可能造成二次表面划伤，并发生报废的情况，由于二次复检造成的产品表面摩擦伤大大降低了产品的成品率，并且浪费大量的时间成本及人力成本，以往解决低倍粗晶的方式可以通过降低淬火温度来控制低倍粗晶层厚度，但是由于客户技术协议中往往规定较高的淬火温度，所以淬火温度及保温时长无法进行调整。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种汽车锻造棒反向挤压生产工艺，利用反向挤压机与正向挤压机的工作原理的不同提高产品成品率，降低低倍淬火的粗晶层深度，控制低倍粗晶厚度满足客户锻造的使用需求。
4.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种汽车锻造棒反向挤压生产工艺，采用反向挤压形式利用铸锭加工铝合金棒材；所述铸锭的合金成分以重量组分计包括以下成分：si：0.8
‑
1.0％，fe：≤0.20％，cu:0.10％，mn： 0.50
‑
7.0％，mg：0.8％～1.0％，zn：≤0.20％，ti：≤0.1％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤ 0.15％，余量为al。
6.可选的，所述铸锭规格为φ250mm
×
600mm
‑
φ254mm
×
1000mm。
7.可选的，反向挤压后采用缓慢冷却的阶梯式水涌方式淬火。
8.可选的，反向挤压过程中控制挤压筒温度为420
±
20℃。
9.可选的，反向挤压过程中控制模具温度为420
±
20℃。。
10.可选的，反向挤压过程中采用分拆式结构，其中，中间工作带部分单独设置。
11.可选的，反向挤压过程中控制铸锭头部温度及尾部温度为420
‑
440℃，中段温度为 440
‑
460℃。
12.可选的，反向挤压过程中控制挤压速度为7
±
1m/min。
13.可选的，反向挤压过程中挤压比范围设定值为10
‑
20。
14.本发明的有益效果在于：
15.本发明主要利用反向挤压技术降低低倍淬火的粗晶层深度，控制低倍粗晶厚度≤0.2mm。降低了棒材挤压初期的突破压力并且提高了铸锭的长度规格，使得铸锭长度由原有的 700mm，提升至1000mm长度，产品的成品率大大提升，挤压速度同样由原有正向挤压的4 米/分提升至8米/分，产品的日产量由5吨/天提升至理论的10吨/天，低倍合格率及表面粗晶由原有的≤1.5mm，提升到现在的表面无粗晶且粗晶层深度≤0.2mm的高标准要求。挤压锻造棒产品经过利用反向挤压机调整合适的挤压吨位、挤压工艺参数、挤压设备调整等多方面控制，最终实现产品低倍料样表面淬火后无粗晶并且低倍料样更加耐高温处理，成品的实现了产品的提速、增产的目的，为后续新项目开发提供了丰富的理论数据基础。
16.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
具体实施方式
17.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
18.现有正向挤压生产锻造棒类产品，产品挤压速度受到挤压铸锭规格、挤压铸锭温度、挤压速度等多个方面的限制，并且由于正向挤压过程中，挤压初期设备处于高压力突破状态，较高的突破压力对铸锭的内部组织金属产生巨大的内能，铸锭表面与挤压筒内壁的摩擦拉力造成边部与心部金属的流速变形差，金属高温流动下的流速差造成产品低倍料样经过淬火后出现粗晶环深度≥1.5mm，并且低倍料样表面同样存在严重的表皮粗晶，表皮粗晶对后续锻造过程的工艺处理及零件加工均造成较大的阻碍，产品的低倍粗晶同样造成了产品的多次复检及淬火过程，这些过程都是人力资源及物力资源的双重浪费。
19.本发明公开了一种汽车锻造棒反向挤压生产工艺，其中，铸锭合金成分：si：0.8
‑
1.0％， fe：≤0.20％，cu:0.10％，mn：0.50
‑
7.0％，mg：0.8％～1.0％，zn：≤0.20％，ti：≤0.1％，单个≤0.05％，合计≤0.15％，al—余量。挤压机选用2000t反向单动挤压机，铸锭挤压规格为φ250mm
×
600mm
‑
φ254mm
×
1000mm。产品淬火方式采用缓慢冷却的水涌方式淬火，缓慢冷却更加有利于降低产品高速挤压过程与模具工作带在挤压生产过程中产生的摩擦热及内部储能，阶梯式的淬火降温方式更加有利于产品边部的形变量减小及内部储能的释放。
20.在反向挤压过程中，主要应控制以下工艺点：
21.(1)挤压筒温：控制在420
±
20℃，挤压筒内壁虽然不与铸锭表皮金属产生相对运动，但是内壁的温度会与铸锭表皮发生热传导，较高的挤压筒内壁温度容易与铸锭外表皮发生黏连同样能够降低产品表面质量，降低制品的挤压速度，并且筒温过高影响铸锭的墩粗排气过程，使气体无法顺利排出，会导致挤压产品皮下气泡缺陷。
22.(2)模具温度：控制温度为420
±
20℃，低温控制模具温度同样为了提高挤压制品的表面质量，由于反向挤压金属表皮流速较小，唯一发生的形变就是与模具工作带的摩擦拉力，所以低温模具有利于提高制品表面质量及提升挤压速度，并且有效减小挤压产品心部与边部金属的流速差，提高棒材整体流动的均匀性。
23.(3)模具结构及工作带长度：模具结构采用可分拆式的结构，中间工作带部分单独存在，方便更换，由于反向挤压产品挤压速度较快，模具工作带磨损相对严重，所以每个班次需要对模具工作带进行修整或模具更换，提高制品的表面质量，由于模具整体更换需要较长的时间并且需要多人次配合完成，长时间的模具更换能够降低模具整体的温度，模具降低以后再次挤压时铸锭与模面的金属流动稳定性就会发生改变，金属整体的流动趋于不均匀且流速差大，这时产品经过低倍淬火很容易出现粗晶情况，所以模具结构采用可分拆结构，并且模具工作带的有效长度尽量缩短，在不影响模具结构强度情况下控制在6
‑
8mm为最佳，即可保证产品的稳定成型又可保证模具的整体强度不被破坏。
24.(4)挤压铸锭温度：反向挤压时铸锭的加热温度无需过高，由于反向挤压产品突破压力与铸锭长度无关，所以铸锭温度采取与正向温度相反的温度加热方式，头端温度控制在 420
‑
440℃，中段温度控制在440
‑
460℃，尾端由于铸锭长度的缩短需要控制在420
‑
440℃，两侧较高中间低有利于墩粗排气。
25.(5)挤压速度的设定：正向挤压由于金属变形量较大，但是反向挤压金属受到挤压机的挤压推动力整体偏小，所以挤压速度可以提升，挤压速度控制在7
±
1m/min。
26.(6)挤压锻造棒的棒径：锻造棒的棒径范围可以通过挤压比进行选择控制生产，挤压比范围可以设定为10
‑
20范围内。
27.反向挤压机工作原理与正向挤压机的区别在于反向挤压过程中铸锭表皮金属与挤压筒内壁无相对摩擦，挤压铸锭可以采用长棒及高速进行挤压生产，并且棒材在整个挤压过程中受到挤压机的推力比正向挤压小的多，所以通过设定合理的挤压工艺参数及过程控制，相同挤压吨位下产品的挤压速度是正向挤压的2倍，产品的日产量同样是正向挤压的2倍，产品的低倍粗晶效果及粗晶环深度可以由正向挤压的1.5mm厚度提高到≤0.2mm厚度，并且可以达到产品表面没有粗晶的要求，正向挤压产品表面有较大的粗晶，而较大粗晶对于产品后期锻造加工有巨大影响。
28.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。