不可熱處理強化鋁合金矩形管的製造方法
2023-06-14 06:28:01
專利名稱：不可熱處理強化鋁合金矩形管的製造方法
技術領域：
本發明涉及金屬加工技術領域，尤其涉及一種不可熱處理強化鋁合金高精度大橫截面薄壁矩形管的製造方法。
背景技術：
節能減排、降低原油消耗是新能源汽車的發展目標。與傳統動力汽車相比，混合動力和純電動汽車具有更好的節能環保效果，因此越來越受到市場的青睞。作為混合動力和 純動力汽車的動力核心部件，電池的應用日漸廣泛，而作為電池的重要部分，電池外殼要求的尺寸精度、散熱性、耐腐蝕性和抗形變能力也不斷提高。大橫截面薄壁防鏽鋁合金因其質輕、導熱性好等優良特性，日漸成為電池外殼製作的重要原料。但由於此類大斷面薄壁防鏽鋁合金強度低且不可熱處理強化，只有通過冷加工的形式提高強度。在目前實際生產中，製備此類矩形管材主要採用分流組合模熱擠壓成形初始圓管坯、多道次拉拔預成形過渡橢圓管、成品矩形管的拉拔的成形方案。但這種成形方案工藝具有流程長、成本高、難以實現大批量生產的缺陷。此外，此流程中成型的管坯在拉拔時材料變形不合理，金屬質點流動的一致性和均勻性較差，加工過程中往往會出現拉斷、角部形成橫向裂紋、尺寸超差、壁厚不均以及內表面粗糙度不達標等成形問題。
發明內容
本發明的目的是提供不可熱處理強化鋁合金矩形管的製造方法，它流程簡單、成本低廉、成材率和尺寸精度高、便於大規模生產。本發明所述的不可熱處理強化鋁合金矩形管的製造方法的技術方案是這樣實現的不可熱處理鋁合金矩形管的製造方法，包括以下步驟a.對初始管坯進行斷面設計，設計初始管坯橫截面為矩形，該矩形橫截面包括四個頂角、四邊中段以及位於各邊連接所在頂角與所在邊中段的過渡段，四邊中段各處厚度相同，矩形橫截面於各頂角處厚度最小，於各邊中段厚度最大，各頂角通過逐漸增厚的過渡段連接其鄰近的各邊中段；b.對鋁合金材料進行熱擠壓成型步驟a的初始矩形管坯；c.將步驟b所得的初始管坯進行拉拔形成成品矩形管。本發明所述的不可熱處理強化鋁合金矩形管的製造方法與現有技術相比具有如下優點I.對初始管坯進行橫截面設計，使熱擠壓成型的管坯為矩形。因設計的初始管坯與成品矩形管形狀近似，拉拔時材料變形在較小的範圍內，使得熱擠壓成型的管坯各處質點流動更加均勻，厚度更加一致，提高了成品矩形管的尺寸精度以及成材率；2.經過設計初始管坯為矩形，縮短了加工流程，管坯在一道次拉拔之後即可成型成品矩形管。降低了生產成本，提高了生產效率，使得此製造方法更容易被普及使用；3.矩形管坯拉拔過程中，由於外模和芯頭的擠壓作用，導致矩形管坯橫截面各處的壓力不同，其中，矩形管坯橫截面四個頂角的金屬質點流動所受阻力大於四邊中段，故設計管坯矩形橫截面頂角厚度最小，四個頂角經過逐漸增厚的過渡段連接鄰近的各邊中段，減小了角部和過渡段在受到擠壓時金屬支點的阻力，提高了成本管材的尺寸精度和成材率。上述所述步驟b的鋁合金材料為鋁合金鑄錠，於步驟b熱擠壓之前先對鋁合金鑄錠進行勻質處理。鑄錠均質處理的目的在於消除金屬熔鑄結束後內部形成的殘餘應力，提 高金屬鑄錠的塑性加工能力，改善產品的組織結構和力學性能，為後續的進一步加工做好準備。上述所述管坯矩形橫截面各頂角處的厚度與成品矩形管厚度相同，過渡段上各截面收縮率與四邊中段收縮率相同。此設計提高了管坯金屬質點流動的均勻性，進一步提高尺寸精度和成材率。上述所述各矩形長邊所在的過渡段與所在的中段相交處形成第一過渡點，各矩形短邊所在的過渡段與所在的中段相交處形成第二過渡點；管還矩形橫截面長邊為107. 5mm,短邊為31. 9mm,四邊中段壁厚I. 25mm,第一過渡點距最近的短邊中段外壁的距離為26. 25mm，第二過渡點距最近的長邊中段外壁的距離為8. 25mm,各頂角處厚度為Imm ；上述所述所述各矩形長邊所在的過渡段與所在的中段相交處形成第一過渡點，各矩形短邊所在的過渡段與所在的中段相交處形成第二過渡點；管坯矩形橫截面矩形長邊為151. 7mm,短邊為59. 3mm,四邊中段壁厚I. 6mm,第一過渡點距最近的短邊中段外壁的距離為37. 6mm，第二過渡點距最近的長邊中段外壁的距離為15. 2mm,各頂角處厚度為I. 4mm ；所製造的成品矩形管長邊為146. 8mm,短邊為57. 2mm,各邊及頂角厚度為I. 4_。
下面結合附圖對本發明作詳細的說明圖I是本發明初始管坯橫截面示意圖；圖2是本發明成品矩形管橫截面示意圖；圖3是本發明初始矩形管坯設計原理示意圖；圖4是圖3的角部及過渡段放大示意圖；圖5是本發明具體實施例中步驟c中所使用的分流組合模結構示意圖；圖6是本發明具體實施例中步驟d中所使用成品拉拔外模的結構示意圖；圖7是本發明具體實施例中步驟d中配合成品拉拔外模所用芯頭的結構示意圖。
具體實施例方式如圖I至圖7所示，它提供了不可熱處理強化鋁合金矩形管的製造方法具體流程如下a.設計橫截面為矩形的初始管坯，管坯的矩形橫截面包括四個頂角I、四邊中段2以及連接頂角I與各邊中段2的過渡段3，四邊中段2各處厚度P相同，矩形橫截面各頂角厚度a最小，各邊中段厚度3最大，各頂角I通過逐漸增厚的過渡段3分別連接其鄰近的各邊中段2。所述各頂角厚度a與成品矩形管厚度Y相同，過渡段3上各截面收縮率與四邊中段2收縮率相同。所述各矩形長邊所在的過渡段3與所在的中段2相交處形成第一過渡點7，各矩形短邊所在的過渡段與所在的中段2相交處形成第二過渡點8 ；管還矩形橫截面長邊為107. 5mm,短邊為31. 9mm,四邊中段2壁厚I. 25mm,第一過渡點7距最近的短邊中段2外壁的距離為26. 25mm,第二過渡點8距最近的長邊中段2外壁的距離為8. 25mm,各頂角I處厚度為Imm ；
矩形管坯在材拉拔成形時，四個角部金屬質點流動所受阻力最大，而中段2則相對較小，為得到均勻的管材，設計四個頂角I處厚度最小，四個頂角I經逐漸增厚的過渡段3連接相應的矩形橫截面中段2，有助於減小角部和過渡段3金屬質點阻力，以提高成品管材尺寸精度和成材率。b.鑄造合金牌號為3003的鋁合金鑄錠，然後對鑄錠進行9小時、620°C的均質處理。鑄錠均質處理的目的在於消除金屬熔鑄結束後內部形成的殘餘應力，提高金屬鑄錠的塑性加工能力，改善產品的組織結構和力學性能，為後續的進一步加工做好準備。c.將步驟b所得鑄錠加熱至460°C，通過已預熱至400°C的分流組合模6熱擠壓成步驟a的初始管還；分流組合模6包括模橋61、模腔62、上模63、下模64和模芯65。熱擠壓時,鑄錠被模橋61分成四股金屬流填充模腔，並在模橋61底部焊合,再通過下模64與模芯65之間的間隙流出。該方法由於模具、擠壓筒、擠壓杆三者之間較好的同軸度配合，得到的初始矩形管坯壁厚均勻性程度較高，符合設計尺寸要求。d.將步驟c所得初始矩形管坯通過帶芯頭一次性拉拔為成品矩形管。拉拔設備包括外模4和芯頭5。其中外模4包括外模入口錐41、外模工作錐42、外模定徑區43和外模出口錐44，長、短邊入模角al、a2均為12° ;芯頭5包括芯頭入口錐51、芯頭定徑區52和芯頭出口錐53，拉拔時初始矩形管坯的溫度為室溫，拉伸速度為12m/min。所製造的成品矩形管長邊為102mm,短邊為30mm,各邊及頂角厚度、為1mm。作為本管坯實施例的另一優選方案步驟a中管坯矩形橫截面矩形長邊為151. 7mm,短邊為59. 3mm,四邊中段2壁厚
I.6mm，第一過渡點7距最近的短邊中段2外壁的距離為37. 6mm，第二過渡點8距最近的長邊中段2外壁的距離為15. 2_，各頂角I處厚度為I. 4mm ；步驟d中所製造的成品矩形管長邊為146. 8mm,短邊為57. 2mm,各邊及頂角、厚度為I. 4mm。根據上述實施例，所得成品矩形管橫截面長邊、短邊、壁厚尺寸精度分別可達±0. 1mm、±0. 1mm、±0. 02mm ;解決了拉拔過程中管還拉斷、角部形成橫向裂紋等問題。產品性能大幅提聞，達到H14水平。如上所述是結合具體內容提供的一種實施方式，並不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。例如所述矩形管坯的尺寸、製造成品矩形管的鑄錠尺寸、熱擠壓溫度和冷拉拔入模角、拉拔速度等各項參數並 不僅限於實施例公布的數據。凡與本發明方法、結構等近似、雷同，或是對於發明構思前提下做出若干技術推演或替換，都應當視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.不可熱處理鋁合金矩形管的製造方法，其特徵在於包括以下步驟 a.對初始管坯進行斷面設計，設計初始管坯橫截面為矩形，該矩形橫截面包括四個頂角、四邊中段以及位於各邊連接所在頂角與所在邊中段的過渡段，四邊中段各處厚度相同，矩形橫截面於各頂角處厚度最小，於各邊中段厚度最大，各頂角通過逐漸增厚的過渡段連接其鄰近的各邊中段； b.對鋁合金材料進行熱擠壓成型步驟a的初始矩形管坯； c.將步驟b所得的初始管坯進行拉拔形成成品矩形管。
2.根據權利要求I所述的不可熱處理鋁合金矩形管的製造方法，其特徵在於步驟b的鋁合金材料為鋁合金鑄錠，於步驟b熱擠壓之前先對鋁合金鑄錠進行勻質處理。
3.根據權利要求2所述的不可熱處理鋁合金矩形管的製造方法，其特徵在於所述管坯矩形橫截面各頂角處的厚度與成品矩形管厚度相同，過渡段上各截面收縮率與四邊中段收縮率相同。
4.根據權利要求2或3之一所述的不可熱處理鋁合金矩形管的製造方法，其特徵在於所述各矩形長邊所在的過渡段與所在的中段相交處形成第一過渡點，各矩形短邊所在的過渡段與所在的中段相交處形成第二過渡點； 管還矩形橫截面長邊為107. 5mm,短邊為31. 9mm,四邊中段壁厚I. 25mm,第一過渡點距最近的短邊中段外壁的距離為26. 25mm，第二過渡點距最近的長邊中段外壁的距離為 8.25mm,各頂角處厚度為Imm ； 所製造的成品矩形管長邊為102mm,短邊為30mm,各邊及頂角厚度為1mm。
5.根據權利要求2或3之一所述的不可熱處理鋁合金矩形管的製造方法，其特徵在於所述各矩形長邊所在的過渡段與所在的中段相交處形成第一過渡點，各矩形短邊所在的過渡段與所在的中段相交處形成第二過渡點； 管坯矩形橫截面矩形長邊為151. 7mm,短邊為59. 3mm,四邊中段壁厚I. 6mm,第一過渡點距最近的短邊中段外壁的距離為37. 6mm，第二過渡點距最近的長邊中段外壁的距離為·15. 2mm,各頂角處厚度為I. 4mm ； 所製造的成品矩形管長邊為146. 8mm,短邊為57. 2mm,各邊及頂角厚度為I. 4_。
全文摘要
本發明涉及金屬加工技術領域，尤其涉及不可熱處理強化鋁合金矩形管的製造方法。先對初始管坯進行斷面設計，設計初始管坯橫截面為矩形，該矩形橫截面包括四個頂角、四邊中段以及連接所在頂角與所在各邊中段的過渡段，四邊中段各處厚度相同，矩形橫截面於各頂角處厚度最小，於各邊中段厚度最大，各頂角通過逐漸增厚的過渡段連接其鄰近的各邊中段；再對鋁合金材料進行熱擠壓成型步驟a的初始矩形管坯；最後將步驟b所得的初始管坯進行拉拔形成成品矩形管。此方法流程簡單、成本低廉、成材率和尺寸精度高、便於大規模生產。
文檔編號F16L9/04GK102764791SQ20121027147
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月31日 優先權日2012年7月31日
發明者李建湘 申請人:廣東和勝工業鋁材股份有限公司