一種鋁合金水暖部件熱擠壓成型技術及其水暖部件產品的製作方法
2023-07-16 05:41:36
專利名稱：：一種鋁合金水暖部件熱擠壓成型技術及其水暖部件產品的製作方法
技術領域：
：本發明涉及水暖部件領域，是一種鋁合金水暖部件熱擠壓成型技術及其熱擠壓成型水暖部件產品。
背景技術：
：我國目前的情況是部分水暖部件如水錶罩子以鑄鐵為原料製作,但鑄鐵易生鏽，其機械性能測試要求為維氏硬度98以上，承受水壓44Kg以上；抗拉強度100Mpa(1000Kg)以上，屈服強度100Mpa(1000Kg)以上，抗拉強度和屈服強;i均較低，在安裝、使用過程中易開裂，不能抵禦嚴寒，使用壽命較短，外表也不美觀，遠未滿足廣大客戶的使用要求。部分水暖部件如水暖管道活動接頭常以銅材為原料進行製造，我國因銅資源匱乏，並因其用途廣泛，銅材料市場供應一直相當緊張，價格昂貴，為一般客戶所不能接受；其機械性能也不很理想，國家推薦的黃銅接頭ZCuZn40Pb2抗拉強度為280Mpa，屈服強度為120Mpa，以及ZCuZn33Pb2抗拉強度為200Mpa，屈服強度為110Mpa，有一定的硬度和抗拉強度，而屈服強度均較低，脆性較大，施工安裝時易擊碎，在嚴寒時易開裂，不易抵禦嚴寒。現有生產水暖部件，無論以鑄鐵為原料，或以銅材為原料進行製造均是以壓鑄法生產的，但因壓鑄法生產過程中，水暖部件易產生氣孔、砂眼、縮孔、縮松等先天缺陷，使金屬組織疏鬆,產品機械性能不能滿足使用要求；並因在壓鑄過程中，受金屬流動性要求的限制，難以減薄型腔的壁厚，造成工件重量大，產品成品率低，材料耗費大，使產品銷售價格依然居高不下。
發明內容本發明的一個目的是為解決上述現有的壓鑄法生產過程中，水暖部件易產生氣孔、砂眼、縮孔、縮松等先天缺陷，使金屬組織疏鬆，產品機械性能不能滿足使用要求；並因在壓鑄過程中，受金屬流動性要求的限制，難以減薄型腔的壁厚，造成工件重量大，產品成品率低，材料耗費大，使產品銷售價格依然居高不下，水暖部件熱擠壓技術不能很好成型的問題，提供一種水暖部件熱擠壓成型技術，使熱擠壓能很好的成型。本發明的另一個目的是，為解決其產品粗糙，機械性能性能較差，屈服強度均較低，脆性較大，施工安裝時易擊碎，在嚴寒時易開裂，不易抵禦嚴寒，提供一種鋁合金材料熱擠壓成型水暖部件，達到機械性能高，施工安裝時不易擊碎，在嚴寒時不開裂，能抵禦嚴寒，價格合理。為實現上述目的，本發明的一個技術方案提供了一種鋁合金水暖部件熱擠壓成型技術，為如下步驟1.產品型材設計、型材熱壓成型；2.按工件取料清洗；3.輸送式電阻爐加熱至370-510°C，出爐後即以40-200T的壓力下，熱擠壓成型；4.淬火處理、時效處理；5.車削成品、回火處理及表面處理。更進一步介紹鋁合金水暖部件熱擠壓成型技術，為如下步驟1，取重量為成型後產品淨重的1.2-1.3倍的原料，在50-520°C熱擠壓成型；2，按工件取料，按現有技術進行清洗；3，網帶式電阻爐加熱在370-51(TC，出爐後即以40-200T的壓力下，熱擠壓成型；4，升溫至520-53(TC加熱3-5小時後驟冷淬火，或按現有技術淬火；升溫至165-175°C，保溫6-8小時，進行時效處理；5，車削成成品後，升溫至150-160'C，保持4-6小時，然後對表面進行拋光等常規處理。更進一步地說鋁合金水暖部件型材設計，其形狀與最終鋁合金水暖部件熱擠壓成型後的形狀相類似，而重量略重，為成型後產品淨重的1.2-1.3倍，產品成品率>80%。型材成型是由鋁合金材料，經500-520'C熱擠壓而成，所成型材長2-5米。工件在熱擠壓成型前，加熱用為30-130千瓦網帶爐，加熱區長度1.5-7.2米，加熱溫度在370-510°C，從進口初溫度到出口熱溫度的加熱區內輸送時間(怛溫)可設置在30-70分鐘；工件冷擠壓成型時，應用40-200T的衝壓工具機(其中常用有40、63、100、160、200T)，採用一次成型工藝，模具設計為上、下吻合模，上、下模均用3Cr2W8，上模硬度為HRC44-46，下模硬度為HRC52-54。成型時間，從進入模具到成型為4-8秒鐘。所述熱擠壓鋁合金水暖部件，其各組分化學成份質量百分含量如下Si0.20-1.20%,Fe:0.35-0.70%,Cu:0,10-2.60。％,Mn:0.10-0.80%,Mg:0.40-1.20%，Cr:0-0.35%,Zn:0.10-0.30%,Ti:0.10-0.15%,Ni:0-0.10%，Fe:0-0.70%，雜質0.05-0.15%,AL:餘量；如，牌號為2A50、4A11、6061、6063、6063A、4032、6A02、2014等的產品熱擠壓鋁合金水暖部件是由6061型鋁合金材料製作的，其各組分化學成份質量百分含量如下Si:0.40-0.80%,Fe:0.70%，Cu:0.15-0.40%，Mn:0,15%，Mg:0,80陽l.20%，Cr:0.04陽0.35%,Zn:0.25%，Ti:0.15%,雜質0.15%,AL:餘量。冷擠壓鋁合金水暖部件是由6063型鋁合金材料製作的，其各組分化學成份質量百分含量如下Si:0.20-0.60。％,Fe:0.35%,Cu:0.10%，Mn:0.100%,Mg:0.45-0.90%,Cr:010%，Zn:0.10%,Ti:0.10%,雜質0.15%,AL:餘量。本發明的另一個技術方案是一種鋁合金水暖部件熱擠壓成型產品。水暖部件是一種熱擠壓鋁合金水錶罩子，罩子主體呈環形，罩子主體前端是環形罩蓋，罩子下、左、上、右各有一帶有小孔的耳把，下部的耳把較大，左、上、右部的耳把較小，罩子主體內面後側有內螺紋，罩子主體、環形罩蓋、耳把及內螺紋為整體結構，它是由鍛造鋁合金材料經熱擠壓成型製作的，其產品達到高的機械性能維氏硬度V90-130，承受水壓65-100Kg以上，抗拉強度270-310Mpa，屈服強度230-270Mpa。水暖部件是一種熱擠壓鋁合金水暖管道活動接頭，它由螺母、內絲、外絲組成，螺母內孔有內螺紋，內絲、外絲底圓外部都有一段外螺紋，可分別與螺母內孔的內螺紋相配合，組成活動接頭；內絲內孔有內螺紋，可與其它管道進行螺紋連接，外絲外邊上部有一段外螺紋，可與其它管道進行螺紋連接，它是由鍛造鋁合金材料經熱擠壓成型製作的；其產品達到高的機械性能維氏硬度V90-130，承受水壓65-100Kg以上，抗拉強度270-310Mpa，屈服強度230-270Mpa。水暖部件是一種熱擠壓鋁合金水錶接管及接帽，和一種熱擠壓鋁合金水暖管道活動接頭內、外絲嵌件；上述產品達到髙的機械性能維氏硬度V90-130,承受水壓65-100Kg以上，抗拉強度270-310Mpa，屈服強度230-270Mpa。顯然，熱擠壓鋁合金水暖部件所特具的機械性能，尤其是屈服強度比鑄鐵材料、銅材料製造的水暖部件要高得多了。熱擠壓鋁合金水暖管道活動接頭根據其內絲內徑的大小，分為20型、25型、32型、40型、50型、63型，其內絲的內孔直徑分別為20mm、25mm、32mm、40mm、50mm、63mm。本發明的有益效果是水暖部件在熱擠壓前進行了退火處理，使其硬度下降，為熱擠壓成型時所需塑性創造了條件；金相組織也變得較為均勻，綜合機械性能有了改善。再經過淬火、時效處理後，熱擠壓時產生的內應力得以消除，縱合機械性能得到更進一步增強。熱擠壓鋁合金水暖部件產品不僅機械性能優良，硬度和抗拉強度高，屈服強度無可比擬，比重相對較小，單件重量減少，而且外表美觀、不生鏽、不開裂，能抵禦嚴寒，使用壽命長；本發明的鋁合金水暖部件冷擠壓成型成品率高，使單件產品成本下降，銷售價格合理，為用戶所能接受。圖l是鋁合金水暖部件熱擠壓成型技術步驟圖；圖2是鋁合金水暖部件網帶式電阻爐加熱曲線圖；圖3是鋁合金水暖部件淬火熱處理曲線圖；圖4是鋁合金水暖部件時效熱處理屈曲線圖；圖5是鋁合金水暖部件回火熱處理曲線圖。圖6(A)是鋁合金水錶罩子型材結構主視6(B)是鋁合金水錶罩子型材結構俯視7(A)是鋁合金水錶罩子產品結構主視7(B)是鋁合金水錶罩子產品結構俯視圖圖8(A)是活動接頭螺母的型材結構主視圖圖8(B)是活動接頭螺母的型材結構俯視圖;圖9(A)是活動接頭螺母產品結構主視圖；圖9(B)是活動接頭螺母產品結構俯視圖；圖10(A)是:活動接頭內絲型材結構主視10(B)是活動接頭內絲型材結構俯視11(A)是活動接頭內絲產品結構主視11(B)是活動接頭內絲產品結構俯視12(A)是活動接頭外絲型材結構主視12(B)是活動接頭外絲型材結構俯視13(A)是活動接頭外絲產品結構主視13(B)是活動接頭外絲產品結構俯視圖具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但不作為對本發明的限定。實施例1採用型號為6061(LD30)鋁合金製作常用15-25型水管用水錶罩子(外圓直徑85mm):按圖1鋁合金水暖部件熱擠壓成型技術步驟，首先，參照實際零件圖(如附圖7所示)設計出型材圖(如附圖6所示)；釆用型號為6061(LD30)鋁合金材料，經500-520。C熱擠壓成為長3.5米的水錶罩子型材；再按工件尺寸(如附圖7所示)取料，使型材重量為成型後產品淨重的1.3倍，並按常規技術進行清洗；如圖2所示，工件在熱擠壓成型前，用上海電爐廠出品的45千瓦網帶式電阻爐，加熱到390°C，加熱區長度2.25米，從進口到出口的加熱區內輸送時間(怛溫)可設置為50分鐘；再直接轉至壓力機模具內，進行熱擠壓成型，採用63T衝床進行熱擠壓，採用一次成型工藝，模具採用上、下吻合模，上、下模均用3Cr2W8，上模硬度為HRC44-46，下模硬度為HRC52-54;成型時間，從進入模具到成型為5秒鐘；工件在熱擠壓成型後，須經過淬火和時效處理，消除熱擠壓所產牛的內應力，並達到高的強度，如圖3所示，加熱到525°C(稍高於固溶點)，保溫4小時，淬水，水溫15°C(5-8(TC均可)，此時，由於經水淬快速冷卻，金屬間相Ae2Cu等尙飽和在固溶體內；工件經淬火後，應及時進行時效處理，如圖4所示，是在170'C保溫7小時，此時，金屬間相Ae2Cu等在鋁基晶格間析出，呈細小均勻分布狀，從而，增加了產品的強度和綜合機械性能；接著，車削內鏍紋，並如圖5所示加熱至155°C，保溫5小時的低溫回火處理，以消除機加工內應力；最後，進行表面處理，經拋丸處理，陽極電化處理，同時著色。產品成品率為82%，產品合格率為96%，可見,材料利用率相當高；產品達到高的機械性能維氏硬度V90-130，承受水壓65-100Kg以上，抗拉強度270-310Mpa，屈服強度230-270Mpa。用手直接砸在硬石板上，能反彈至7米以上的高度，也絕不開裂，其機械性能明顯大大優於鑄鐵和黃銅工件。產品化學性能穩定，不產生鏽水現象，可防嚴寒，不開裂，可直接用於供水，使用壽命達50年以上。實施例2採用6061型鍛造鋁合金製作常用32型水暖管道活動接頭按圖1鋁合金水暖部件熱擠壓成型技術步驟，首先，參照實際零件圖(如圖9、11、13所示)，設計出型材圖(如圖8、10、12所示)；採用6061型鋁合金材料，經500-52(TC熱擠壓製作出水暖管道活動接頭螺母、內絲、外絲型材，型材長3.5米；再按工件尺寸取料，使型材重量為成型後產品淨重的1.3倍，並按常規技術進行清洗；如圖2所示，工件在熱擠壓成型前，用上海電爐廠出品的60千瓦網帶式電阻爐，加熱到390°C，加熱區長度2.25米，從進口到出口的加熱區內輸送時間(怛溫)可設置為50分鐘；再直接轉至壓力機模具內，進行熱擠壓成型，採用IOOT衝床進行熱擠壓，採用一次成型工藝，模具採用上、下吻合模，上、下模均用3Cr2W8，上模硬度為HRC44-46，下模硬度為HRC52-54;成型時間，從進入模具到成型為4秒鐘；工件在熱擠壓成型後，須經過淬火和時效處理，消除熱擠壓所產生的內應力，並達到高的強度，如圖3所示，加熱到525°C(稍高於固溶點)，保溫4小時，淬水，水溫15°C(5-8(TC均可)，此時，由於經水淬快速冷卻，金屬間相Ae2Cu等尙飽和在固溶體內；工件經淬火後，應及時進行時效處理，如圖4所示，是在170'C保溫7小時，此時，金屬間相Ae2Cu等在鋁基晶格間析出，呈細小均勻分布狀，從而，增加了產品的強度和綜合機械性能；接著，車削內、外鏍紋，並進行155tM氏溫回火處理(如圖5所示)，以消除機加工內應力。、成品率為82%，產品合格率為96%,可見，材料利用率相當高；產品達到高的機械性能維氏硬度V90-130，承受水壓65-100Kg以上，抗拉強度270-310Mpa，屈服強度230-270Mpa，把產品用手直接砸在硬石板上，能反彈至7米以上的高度，也絕不開裂，其機械性能明顯大大優於鑄鐵和黃銅工件。工件最後進行表面處理，經拋丸處理，陽極電化處理，同時著色。產品化學性能穩定，不產生鏽水現象，可直接用於供水，使用壽命達50年以上。螺母1與內絲2可以通過螺母1的內螺紋4和內絲2的外螺紋5進行螺紋連接；螺母1與外絲3可以通過螺母1的內螺文4和外絲3的外螺紋8進行螺紋連接。實施例3-7按圖1鋁合金水暖部件熱擠壓成型技術步驟1，取重量為成型後產品的1.25-1.3倍的原料，在500-520。C擠壓成型；2，按工件取料，按常規技術進行清洗；3，網帶式電阻爐加熱在370-510°C，出爐後即以40-200T的壓力下，熱擠壓成型；4，升溫至520-53(TC加熱3-5小時後驟冷淬火，或按現有技術淬火；升溫至165-175°C，保溫6-8小時，進行時效處理；5，車削成成品後，升溫至150-160°C，保持4-6小時，進行回火處理，然後對表面進行拋光等常規處理。其中具體涉及到的技術參數如下表所示:tableseeoriginaldocumentpage12實施例8-12按照實施例1所述的冷擠壓成型技術製備的產品所應用的鋁合金原料的成分如下tableseeoriginaldocumentpage12tableseeoriginaldocumentpage13以上所述的實施例，只是本發明較優選的具體實施方式的三種，本領域的技術人員在本發明技術方案範圍內進行的通常變化和替換都應包含在內。權利要求1.一種鋁合金水暖部件熱擠壓成型技術，其特徵在於，該技術包括如下步驟1)產品型材設計、型材熱壓成型；2)按工件取料清洗；3)輸送式電阻爐加熱、熱擠壓成型；4)淬火處理、時效處理；5)車削成品、回火處理及表面處理。2.根據權利要求1所述一種鋁合金水暖部件熱擠壓成型技術，其特徵在於，該技術包括如下步驟1)取重量為成型後產品淨重的1.2-1.3倍的原料，在500-520'C熱擠壓成型材；2)按工件取料，並進行清洗；3)網帶式電阻爐加熱至370-510°C，40T以上的壓力下，熱擠壓成型；4)升溫至520-530。C加熱3-5小時後驟冷淬火，升溫至165-175°C，保溫6-8小時，進行時效處理；5)車削成成品後，升溫至150-160°C，保持4-6小時，進行回火處理，然後對產品表面進行拋光等常規處理。3.根據權利要求1所述一種鋁合金水暖部件熱擠壓成型技術，其特徵在於所述原料為鋁合金材料，經500-52(TC熱擠壓而成，所成型材長2-5米，其形狀與最終熱擠壓成型後的形狀相類似，而重量略重，為成型後產品淨重的1.2-1.3倍；熱擠壓成型前，加熱用為30-130千瓦網帶式電阻爐，加熱區長度1.5-7.2米，從進口初溫度到出口熱溫度的加熱區內輸送時間(怛溫)可設置在30-70分鐘，工件在熱擠壓成型時，在40-200T的壓力下利用模具衝壓成型，成型時間，從進入模具到成型為4-8秒鐘。4.根據權利要求3所述一種鋁合金水暖部件熱擠壓成型技術，其特徵在於所述模具為上、下吻合模，上、下模均用3Cr2W8，上模硬度為HRC44-46，下模硬度為HRC52-54。5.根據權利要求1所述水暖部件熱擠壓成型技術所用原料，其特徵在於為鋁合金材料，其各組份化學成份質量百分含量如下Si:0.20-1.20%,Fe:0.35-0.70%，Cu:0.10-2.6%，Mn:0.10-0.8%,Mg:0.40-1.2%,Cr:0-0.35%，Zn:0.10國0.30%，Ti:0.10-0.15%，Ni:0-0.10%，Fe:0-0.70%，雜質0.05-0.15%，AL:餘量。6.根據權利要求5所述一種鋁合金水暖部件熱擠壓成型技術所用原料，其特徵在於其各組份化學成份質量百分含量如下Si:0.40-0.80%，Fe:0.70%,Cu:0.15-0.40%，Mn:0.15%，Mg:0.80-1.20%，Cr:0.04-0.35%,Zn:0.25%,Ti:0.15%，雜質0.15%，AL:餘量。7.根據權利要求5所述一種鋁合金水暖部件熱擠壓成型技術所用原料，其特徵在於；其各組份化學成份質量百分含量如下Si:0.20-0.60%,Fe:0.35%，Cu:O.lO%,Mn:O.lO%，Mg:0.45-0.90%，Cr:OlO%，Zn:0.10%，Ti:O.lO%,雜質0.15%，AL:餘量。8.根據權利要求1所述的方法製備的鋁合金水暖部件產品，其特徵在於，水暖部件是一種熱擠壓鋁合金水錶罩子，罩子主體呈環形，罩子主體前端是環形罩蓋，罩子下、左、上、右各有一帶有小孔的耳把，下部的耳把較大，左、上、右部的耳把較小，罩子主體內面後側有內螺紋，罩子主體、環形罩蓋、耳把及內螺紋為整體結構，它是由鋁合金材料經熱擠壓成型製作的，此產品達到高的機械性能維氏硬度V90-130，承受水壓65-100Kg以上，抗拉強度270-310Mpa，屈服強度23230-270Mpa。9.根據權利要求1所述的方法製備的鋁合金水暖部件產品，其特徵在於，水暖部件是熱擠壓鋁合金一種水暖管道活動接頭，它由螺母、內絲、外絲組成，螺母內孔有內螺紋，內絲、外絲底圓外部都有一段外螺紋，可分別與螺母內孔的內螺紋相配合，組成活動接頭；內絲內孔有內螺紋，可與其它管道進行螺紋連接，外絲外邊上部有一段外螺紋，可與其它管道進行螺紋連接，它是由鋁合金材料經熱擠壓成型製作的；此產品達到高的機械性能維氏硬度V90-130,承受水壓65-100Kg以上，抗拉強度270-310Mpa，屈月艮強度230-270Mpa。10.根據權利要求1所述的方法製備的鋁合金水暖部件產品，其特徵在於，水暖部件是一種水錶接管及接帽，及一種水暖管道活動接頭內、外絲嵌件；上述產品達到高的機械性能維氏硬度V90-130，承受水壓65-100Kg以上，抗拉強度270-310Mpa，屈服強度230-270Mpa。全文摘要本發明涉及水暖設備領域，是一種鋁合金水暖部件熱擠壓成型技術及其水暖部件產品，解決了現有以鑄鐵為原料的產品粗糙，機械性能差，屈服強度低，脆性較大，施工安裝時易擊碎，在嚴寒時易開裂，不易抵禦嚴寒，而以銅材為原料的產品價格昂貴，機械性能也不很高，也不易抵禦嚴寒，及鋁合金材料冷擠壓技術不能很好成型的問題，詳細方法等見說明書；本發明方法生產的產品不僅機械性能優良，硬度和抗拉強度高，屈服強度相當高，比重相對較小，單件重量減少，而且外表美觀、不生鏽、不開裂，能抵禦嚴寒，使用壽命長；鋁合金熱擠壓成型成品率高，產品成本低。文檔編號B23P15/26GK101224543SQ20081000816公開日2008年7月23日申請日期2008年2月14日優先權日2008年2月14日發明者張惠訓申請人:張惠訓