一種鋁合金的熱處理方法

2023-12-09 20:41:31 4

專利名稱：一種鋁合金的熱處理方法
技術領域：
本發明涉及金屬熱處理方法，具體涉及一種鋁合金的熱處理方法。

背景技術：
鋁合金板材在製備過程中，需要進行時效處理，以提高其力學性能。在現有技術中，製備6000系和7000系鋁合金時，通常採用片式方法進行人工時效，請參見圖1，為現有技術中對鋁合金板進行片式時效處理的示意圖。
如圖1所示，時效處理時，將多張鋁合金板材101放置在熱處理爐21內，為了保證每張鋁合金板加熱均勻，需要在每張板之間留有空隙，這樣熱處理爐內的熱空氣才能在板之間流通循環，以使鋁合金板達到充分受熱的目的，時效處理後的鋁合金板的力學性能才能均勻。
在現有技術中，通常在鋁合金板之間設置多個墊片102，從而達到在鋁合金板預留熱空氣流通空隙的目的，時效處理完成後，需要將墊片回收以循環利用。由於加墊片和回收墊片的過程都只能通過人工方式進行，因此在操作過程中很容易損傷鋁合金的表面，產生擦劃傷等缺陷。由於每張鋁合金板之間都設置有墊片，為了防止局部應力集中造成鋁板表面破壞性損傷，採用片式人工時效時，需要控制由多張疊加的鋁合金板組成的料垛的高度，這樣就降低了熱處理爐的裝料量。此外，鋁合金板片式時效方式，要涉及到垛片、定尺、包裝等精整工序，從而造成生產周期長，生產效率低下的問題。
本發明人經過研究發現，如果採用卷式人工時效方法，即將鋁合金卷材直接放置在熱處理爐內進行時效處理，則可以取消墊片，從而避免了因損傷鋁板表面形成的質量缺陷。而且，直接將鋁合金卷材放置到熱處理爐內時，裝爐方式不受限制，與片式時效相比，還可以提高裝爐量。此外，時效處理後的鋁合金卷材，不僅可成卷供貨，還可進行下線的剪切包裝供貨，有效減少生產周期，從而達到提高生產效率的目的。


發明內容
本發明解決的技術問題在於，提供一種鋁合金的熱處理方法，通過該方法，對鋁合金卷材進行均勻的時效處理，以防止因片式時效處理產生損傷鋁合金表面的問題。
為了解決以上技術問題，本發明提供一種鋁合金卷材的熱處理方法，包括 將鋁合金卷材放置在熱處理爐內； 所述鋁合金卷材包括卷材內圈、卷材外圈及兩個相對的、連接所述卷材內圈和卷材外圈的第一端面和第二端面，在第一端面上設置有第一測溫裝置，在第二端面上設置有第二測溫裝置； 按照所述熱處理爐的第一目標溫度升溫所述熱處理爐，當所述兩個測溫裝置測到的溫度中高溫達到第一預定溫度時，按照熱處理爐的第二目標溫度升溫所述熱處理爐；當所述兩個測溫裝置測到的溫度中低溫達到第二預定溫度時，按照所述第二預定溫度將鋁合金卷材在所述熱處理爐內保溫進行時效處理，所述第一目標溫度高於第二目標溫度，所述第一預定溫度低於第二預定溫度。
優選的，在所述第一端面上加工有第一測溫孔，所述第一測溫裝置的測溫點設置在所述第一測溫孔內。
優選的，所述第一測溫孔的位置與所述內圈卷材之間的距離為50mm～150mm。
優選的，在所述第二端面上加工有第二測溫孔，所述第二測溫裝置的測溫點設置在所述第二測溫孔內。
優選的，所述第二測溫孔的位置與所述內圈卷材之間的距離為50mm～150mm。
優選的，所述第二預定溫度為150℃～200℃。
優選的，所述第一預定溫度比第二預定溫度低10℃～30℃。
優選的，所述時效處理的保溫時間為10小時或更長時間。
優選的，所述時效處理的保溫時間為14小時～20小時。
本發明提供了一種鋁合金的熱處理方法。按照本發明，將鋁合金卷材放置在熱處理爐內升溫進行時效處理時，熱源從熱處理爐傳遞給鋁合金將其加熱，所述的熱源通常採用熱風。為了將鋁合金加熱到時效溫度，熱處理爐的目標溫度，也就是熱源的溫度，通常要高於鋁合金的時效溫度才能將鋁合金加熱。然而，當鋁合金加熱到時效溫度後，由於熱源還會繼續對鋁合金加熱，因此容易造成鋁合金過熱，從而影響時效處理效果。此外，對於鋁合金卷材，還要考慮均勻加熱的溫度，即卷材內圈和卷材外圈需要均勻的達到時效溫度，才能保證鋁合金卷材性能的均勻性。
本發明在鋁合金的兩個端面各設有一個測溫點，用來監測鋁合金的溫度。加熱時，先按照第一目標溫度升溫熱處理爐，當兩個測溫點的高溫達到第一預定溫度時，此時需要按照比第一目標溫度低的第二目標溫度加熱，這樣才能避免鋁合金過熱。當兩個測溫點中的低溫達到比第一預定溫度高的第二預定溫度時，按照第二預定溫度對鋁合金卷材保溫進行時效處理。按照本發明提供的方法，即可以防止鋁合金過熱，還可以對使鋁合金卷材均能在時效溫度的範圍內進行較均勻的時效處理。



圖1為現有技術中片式時效處理的示意圖； 圖2為本發明的熱處理方法中的鋁合金卷材示意圖； 圖3為本發明實施例中鋁合金升溫曲線圖。

具體實施例方式 本發明的一個鋁合金熱處理方法的實施方案，包括 將鋁合金卷材放置在熱處理爐內； 所述鋁合金卷材包括卷材內圈、卷材外圈及兩個相對的、連接所述卷材內圈和卷材外圈的第一端面和第二端面，在第一端面上設置有第一測溫裝置，在第二端面上設置有第二測溫裝置； 按照所述熱處理爐的第一目標溫度升溫熱處理爐，當所述兩個測溫裝置側到的溫度中高溫達到第一預定溫度時，按照熱處理爐的第二目標溫度升溫所述熱處理爐；當所述兩個測溫裝置測到的溫度中低溫達到第二預定溫度時，按照所述第二預定溫度將鋁合金卷材在熱處理爐內保溫進行時效處理，所述第一目標溫度高於第二目標溫度，所述第一預定溫度低於第二預定溫度。
請參見圖2，為本發明提供的鋁合金熱處理方法中需要進行熱處理的鋁合金卷材的軸測圖。如圖2所示，所述鋁合金卷材包括卷材內圈11a、卷材外圈11b及兩個相對的、連接卷材內圈11a和卷材外圈11b的第一端面12和第二端面(未示出)。
在第一端面和第二端面上均設置有相同結構的測溫裝置，以第一端面12為例，具體說明測溫裝置。
在第一端面12上，與卷材內圈11a距離50mm～150mm的位置處，加工有第一測溫孔12a，在第一測溫孔12a內設置有用於檢測鋁合金卷材溫度的第一熱電偶(未示出)，所述第一熱電偶與測溫計13連接。對於第一熱電偶本發明並無特別限制，可以為本領域技術人員熟知的K型、E型、S型、J型、N型、B型第一熱電偶，將第一熱電偶插入到測溫孔12a後，用保溫布，如石棉布等將測溫孔密封，以防第一熱電偶與鋁合金卷材外的空氣接觸。測溫計13用來計量第一熱電偶所測的溫度，並與熱處理爐的控溫裝置連接。
在鋁合金卷材的第二端面，在與第一端面上的第一測溫孔相對應的位置處，同樣設置有第二測溫孔和插在測溫孔內的第二熱電偶，所述第二熱電偶與測溫計13連接，對於第二熱電偶的類型，本發明無限制。
對於第一測溫孔和第二測溫孔的位置，優選與鋁合金卷材的卷材內圈的距離為50mm～150mm，更優選為60mm～130mm，更優選為70mm～120mm，更優選為80mm～100mm。
對鋁合金卷材進行時效處理時，將鋁合金卷材放置在熱處理爐內，對於熱處理爐，本發明無特別限制，可以為本領域技術人員熟知的熱處理爐，優選為真空熱處理爐。對於熱處理爐的加熱方式，優選為熱風加熱。
將鋁合金卷材放置在熱處理爐後，先設定第一目標溫度，將熱處理升溫，對於第一目標溫度，只要高於時效溫度即可，優選高於時效溫度30℃～70℃，更優選高於40℃～60℃。按照第一目標溫度升溫後，當第一熱電偶和第二熱電偶測到的溫度中高溫達到第一預定溫度時，重新設定第二目標溫度，所述第一預定溫度比時效溫度低，優選的，所述第一預定溫度低於時效溫度10℃～30℃，更優選低於時效溫度15℃～25℃。對於第二目標溫度，比第一目標溫度低，優選低於第一目標溫度10℃～30℃，更優選低於第一目標溫度15℃～25℃。
按照第二目標溫度繼續對熱處理爐升溫後，當第一熱電偶和第二熱電偶測到的溫度中低溫達到第二預定溫度時，停止升溫，按照所述第二預定溫度將鋁合金卷材在熱處理爐內保溫，進行時效處理。本文中，所述第二預定溫度即為時效溫度。對於時效溫度，優選為150℃～200℃，更優選為160℃～190℃，更優選為160℃～180℃。時效處理時，對於保溫時間，優選為10小時或更長時間，更優選為14小時或更長時間，更優選為16小時～20小時。時效處理後，將鋁合金卷材從熱處理爐內取出，對於冷卻方式，優選在空氣內自然冷卻，但不限於此。
對於本文所述的鋁合金，可以為本領域技術人員熟知的2000系列、6000系列、7000系列的鋁合金，對本次發明並無特別限制。對於鋁合金卷材的直徑，優選為500mm～2000mm，更優選為700mm～1500mm。
為了進一步了解本發明，下面結合實施例對本發明提供末的製備方法進行描述。
實施例1 鋁合金卷材為7055鋁合金卷材，外徑為1.5m、內徑為0.5m，在鋁合金卷材的兩個端面個加工有一個測溫孔，所述兩個測溫孔與鋁合金卷材的內圈的距離均為60mm，然後在所述兩個測溫孔內分別插入第一K型熱電偶和第二K型熱電偶，並用石棉布封嚴兩個測溫孔，以防所述K型熱電偶與熱處理爐內的熱空氣接觸； 將插有熱電偶的鋁合金卷材放置在熱處理爐內； 第一目標溫度為200℃，第二目標溫度為180℃，第一預定溫度為140℃，第二預定溫度為160℃； 按照第一目標溫度200℃升溫熱處理爐，熱處理爐內的熱風方向與鋁合金卷材軸向相同，從第一K型熱電偶向第二K型熱電偶的方向流動，每隔兩小時記錄第一熱電偶和第二熱電偶的測溫值，列於表1，根據表1所做的第一熱電偶和第二熱電偶的升溫曲線如圖3所示。
表1、兩個熱電偶溫度測量結果
當第一熱電偶測量的溫度達到第一預定溫度140℃後，按照第二目標溫度180℃升溫熱處理爐，當第二熱電偶測量的溫度達到第二預定溫度後170℃後，在170℃對鋁合金板材進行保溫，保溫時間為14小時，之後從熱處理爐內出爐，空冷。
對時效處理後的鋁合金卷材取樣檢測，每隔50米切取一片試樣，結果表明，卷材外圈常規力學性能和電導率，結果列於表2。
表2鋁合金卷材時效處理後的性能
從表2的結果可以看出，按照本發明的方法，可以對鋁合金卷材進行均勻的熱處理，鋁合金內圈卷材和外圈卷材力學性能差異小於3％。
以上對本發明提供的鋁合金的熱處理方法進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。
權利要求
1、一種鋁合金的熱處理方法，包括
將鋁合金卷材放置在熱處理爐內；
所述鋁合金卷材包括卷材內圈、卷材外圈及兩個相對的、連接所述卷材內圈和卷材外圈的第一端面和第二端面，在第一端面上設置有第一測溫裝置，在第二端面上設置有第二測溫裝置；
按照所述熱處理爐的第一目標溫度升溫熱處理爐，當所述兩個測溫裝置測到的溫度中高溫達到第一預定溫度時，按照熱處理爐的第二目標溫度升溫所述熱處理爐；當所述兩個測溫裝置測到的溫度中低溫達到第二預定溫度時，按照所述第二預定溫度將鋁合金卷材在熱處理爐內保溫進行時效處理，所述第一目標溫度高於第二目標溫度，所述第一預定溫度低於第二預定溫度。
2、根據權利要求1所述的熱處理方法，其特徵在於，在所述第一端面上加工有第一測溫孔，所述第一測溫裝置的測溫點設置在所述第一測溫孔內。
3、根據權利要求2所述的熱處理方法，其特徵在於，所述第一測溫孔的位置與所述內圈卷材之間的距離為50mm～150mm。
4、根據權利要求1所述的熱處理方法，其特徵在於，在所述第二端面上加工有第二測溫孔，所述第二測溫裝置的測溫點設置在所述第二測溫孔內。
5、根據權利要求4所述的熱處理方法，其特徵在於，所述第二測溫孔的位置與所述內圈卷材之間的距離為50mm～150mm。
6、根據權利要求1至5任一項所述的熱處理方法，其特徵在於，所述第二預定溫度為150℃～200℃。
7、根據權利要求6所述的熱處理方法，其特徵在於，所述第一預定溫度比第二預定溫度低10℃～30℃。
8、根據權利要求6所述的熱處理方法，其特徵在於，所述時效處理時的保溫時間為10小時或更長時間。
9、根據權利要求8所述的熱處理方法，其特徵在於，所述時效處理時的保溫時間為14小時～20小時。
全文摘要
本發明提供一種鋁合金的熱處理方法，先將鋁合金卷材放置在熱處理爐內；所述鋁合金卷材包括卷材內圈、卷材外圈以及兩個相對的、連接所述卷材內圈和卷材外圈的第一端面和第二端面，在第一端面上設置有第一測溫裝置，在第二端面上設置有第二測溫裝置；按照熱處理爐的第一目標溫度升溫所述熱處理爐，當所述兩個測溫裝置測到的高溫達到第一預定溫度時，按照熱處理爐的第二目標溫度升溫所述熱處理爐；當所述兩個測溫裝置測到的溫度中低溫達到第二預定溫度時，按照所述第二預定溫度將鋁合金卷材在所述熱處理爐內進行時效處理，所述第一目標溫度高於第二目標溫度，所述第一預定溫度低於第二預定溫度。按照本發明，可以對鋁合金卷材進行均勻的時效處理。
文檔編號C22F1/04GK101608291SQ20091015142
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月17日 優先權日2009年7月17日
發明者勁 周, 王華春 申請人:西南鋁業(集團)有限責任公司