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      2. 鋁合金的論文

        時間:2021-06-13 10:06:49 論文 我要投稿

        有關(guān)鋁合金的論文

          摘 要:中強(qiáng)度鋁合金線材制備研究 摘要研究了中強(qiáng)度鋁合金的熱處理工藝,通過調(diào)整加工工序,提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率,降低了生產(chǎn)成本。對比分析了熱處理工藝對中強(qiáng)度鋁合金線材性能的影響,確定熱處理合金桿方案的可行性。

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          中強(qiáng)度鋁合金絞線由于其在制造、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)輸?shù)确矫娴膬?yōu)點(diǎn),在輸電導(dǎo)線領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[1]。研究表明,中強(qiáng)度全鋁合金絞線與同直徑的鋼芯鋁絞線(AC-SR)相比,在節(jié)約電能損耗、微風(fēng)振動等方面優(yōu)勢顯著。6000系鋁合金是典型的可以熱處理強(qiáng)化型鋁合金,由于6000系鋁合金具有較高的比強(qiáng)度、質(zhì)輕等優(yōu)點(diǎn)而在鋁合金導(dǎo)線上得到廣泛應(yīng)用。本課題研究了中強(qiáng)度6101鋁合金的熱處理工藝,通過調(diào)整加工工序,提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率,降低了生產(chǎn)成本。對比分析了不同熱處理工藝對中強(qiáng)度鋁合金線材性能的影響,確定了合金桿的最佳熱處理工藝方案,以期為中強(qiáng)度鋁合金線材的應(yīng)用提供參考。

          1.鋁合金線材加工流程

          傳統(tǒng)的鋁合金線材加工工藝流程見圖1。由圖1可知,傳統(tǒng)的加工工藝為:將T4狀態(tài)9.5mm的鋁合金桿進(jìn)行拉拔加工,獲得不同規(guī)格的線材;線材取樣檢測后再搬運(yùn)到熱處理車間進(jìn)行時效處理;時效處理后取樣檢測,檢測合格后流轉(zhuǎn)到下一工序(絞線)。傳統(tǒng)的'工藝流程具有質(zhì)量控制點(diǎn)多、工序流轉(zhuǎn)時間較長、熱處理時間長、轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)多、搬運(yùn)過程中易造成線材卡碰傷等問題,需要耗費(fèi)大量的人力和物力。針對傳統(tǒng)工藝的缺點(diǎn)設(shè)計(jì)了新的工藝,其流程是:將T4狀態(tài)9.5mm的鋁合金桿先熱處理,通過調(diào)整熱處理工藝后進(jìn)行加工可獲得可以滿足不同線徑規(guī)格線材使用的綜合的力學(xué)性能和電性能;熱處理后鋁桿檢測,合格后流轉(zhuǎn)到下一工序(拉絲);熱處理后的鋁桿進(jìn)行線材拉拔,獲得要求的線材規(guī)格;線材性能檢測,合格后流轉(zhuǎn)到下一工序(絞線)。對比兩個工藝流程可知,新工藝減少了2次搬運(yùn)和1次浸油工序。在操作上,熱處理時鋁桿較之線材裝爐、吊裝方便,節(jié)省人力。

          2.工藝改進(jìn)

          試驗(yàn)原材料為T4狀態(tài)下的9.5mm的AA6101中強(qiáng)度鋁合金桿,其成分見表1。鋁合金線材的技術(shù)指標(biāo):直徑為3.94mm,抗拉強(qiáng)度≥240MPa,伸長率≥3.5%,電導(dǎo)率≥33.93MS/m[3,4]。根據(jù)拉拔加工的技術(shù)特點(diǎn),確定了熱處理后鋁桿的性能指標(biāo):抗拉強(qiáng)度≥190MPa,伸長率≥7%(250mm標(biāo)距),電導(dǎo)率為34.10MS/m。不同狀態(tài)下鋁桿的性能見表2?梢钥闯觯ㄟ^時效處理可以提升鋁合金桿的抗拉強(qiáng)度,提升幅度為22~31MPa。時效時間相同時,隨著時效溫度的升高,抗拉強(qiáng)度呈下降趨勢。這可能是因?yàn)闀r效溫度太高,鋁合金桿發(fā)生了過時效現(xiàn)象。并且3個批次的鋁桿熱處理后的變化趨勢相同。通過時效處理明顯降低了鋁合金桿的伸長率,降低25%~38%,但隨著時效溫度的升高,伸長率不變或略有提高。時效處理對伸長率有著明顯的不良影響,見表2。通過時效處理可以明顯提升鋁合金桿的電導(dǎo)率,提升2.48~2.58MS/m,在時效時間相同的前提下隨著時效溫度的升高,電導(dǎo)率緩慢上升。綜上所述,最終選定熱處理工藝為205℃×6h。

          3.拉絲驗(yàn)證及分析

          拉絲工藝與拉制T4狀態(tài)鋁桿的工藝相同。通過現(xiàn)場跟蹤,及拉絲操作者反饋,拉絲過程中非常順利。鋁桿浸油情況良好,未發(fā)生斷絲現(xiàn)象。線材表面質(zhì)量良好并且表面附著一層油膜。兩種不同方法獲得的3.94mm線材性能見表3?梢钥闯觯F(xiàn)行熱處理方案可滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,但是抗拉強(qiáng)度指標(biāo)剛剛達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的下限并且偶有不合格現(xiàn)象出現(xiàn)。從表3可知,該工藝路線方案獲得的產(chǎn)品性能均能很好的滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。分析表3可知,在滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下,205℃×2h熱處理時合金在強(qiáng)度和電導(dǎo)率方面均優(yōu)于傳統(tǒng)方法(176℃×10h),綜合3項(xiàng)指標(biāo)在下一道工序或最終產(chǎn)品的使用性能考慮,新工藝路線獲得的線材性能更有利于后續(xù)加工及最終產(chǎn)品的使用性能。采用意大利普洛佩茲連鑄連軋生產(chǎn)線進(jìn)行了300組AA6101鋁合金桿試生產(chǎn),力學(xué)性能和電導(dǎo)率見圖2。由圖2a可以看出,熱處理后鋁桿的抗拉強(qiáng)度主要分布范圍為246~256MPa,伸長率為4.3%~6.0%,電導(dǎo)率為34.08~34.49MS/m,均能滿足3.94mm線材使用要求,合格率達(dá)到100%。線材熱處理10h,鋁桿熱處理6h?梢怨(jié)省4h;線材取樣時間節(jié)省2h。轉(zhuǎn)運(yùn)(吊裝、搬運(yùn))時間5h;浸油時間1h。鋁桿加工成合格的線材,累計(jì)節(jié)省時間12h左右,主要節(jié)省在熱處理環(huán)節(jié)(每18~20t鋁線材生產(chǎn)周期)。在保證質(zhì)量的前提下,改善了兩項(xiàng)指標(biāo),即強(qiáng)度指標(biāo)和電導(dǎo)率指標(biāo)分別達(dá)到250MPa和34.22MS/m。伸長率略有降低,但仍能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。整體合格率也有一定提高。轉(zhuǎn)序過程中的搬運(yùn)減少、裝爐鋁桿和裝線材可以減輕勞動強(qiáng)度,降低人力、物力,節(jié)約成本。由于線材熱處理后表面干澀,絞線過程中易造成磨損及劃傷,所以熱處理后的線材應(yīng)該浸油。鋁桿拉制線材過程中,浸在拉絲油中。半成品線材表面有一層油膜,所以不用線材浸油。

          4.結(jié)論

          通過調(diào)整中強(qiáng)度鋁合金時效工藝路線方案,縮短了生產(chǎn)周期,提高了生產(chǎn)效率的同時也提高了性能。此外,產(chǎn)品整體合格率也有較大提高。

          參考文獻(xiàn)

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          [3]NB/T42042-2014.架空絞線用中強(qiáng)度鋁合金線[S].[4]Q/GDW1816-2012.中強(qiáng)度鋁合金絞線[S].、


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