6082合金屬于Al-Mg-Si系熱處理可強化的鋁合金，具有中等強度和良好的焊接性能、耐腐蝕性，主要用于交通運輸和結構工程工業。如橋梁、起重機、屋頂構架、運輸機、運輸船等。這種合金具有和606l鋁合金相似但不完全相同的機械性能，其T6狀態具有較高的機械性能。本文僅對6082鋁合金應用于擠壓管材生產，進行了試驗研究，以確定其合適的熔鑄、擠壓和熱處理生產工藝。

 

 

 

型材表面質量要求：表面不能有裂紋、分層、腐蝕、氧化夾雜物、氣泡、起皮、機械損傷、邊緣應平齊、無毛刺。

 

 

化學成分的確定

 

1.1.1 Mg、Si：Mg、Si是該合金的主要強化元素，在合金中形成強化相Mg2Si，成分設計時應保證的Mg、Si平衡含量(為Mg：Si=1．73)，因Si過剩有助于合金的強化效應，增加制品的最終性能，成分設計時應做到Si稍過量，所以Mg：Si應控制在0.9-1.3之間為宜，過剩硅為0.2%左右。

 

1.1.2 Mn、Cr：該合金含有較高的Mn和適當的Cr。其中,Mn、Cr等合金元素可阻礙擠壓時和擠壓后發生再結晶或再結晶晶粒長大和細化晶粒。但(Mn + Cr)總量過高可能形成分別含Mn、Cr的粗大第二相,削弱Mg2Si相的沉淀強化效果,抵消其阻礙再結晶和細化晶粒的作用。同時,Mn、Cr元素會增大6082鋁合金的淬火敏感性，且易在α(Al)相中產生嚴重的晶內偏析,造成擠壓制品粗晶組織,降低型材氧化著色效果。對于6系鋁合金, 6082鋁合金在Mg2Si強化的同時,通過增加適量過剩Si來促進強化。因此,重點對Mn的含量進行試驗確定: 隨著Mn含量增加其粘度增大，流動性下降，因此Mn含量應控制在中偏下范圍。所以確定Mn含量的優化范圍為0.4%～0.5%。Cr的含量宜控制在0.1%以下, (Mn + Cr)總量控制在0.4%～0.6%范圍內【1】【2】。

 

1.1.3 Fe、Cu：少量的Fe（小于0.3%時）對合金的力學性能沒有什么影響，并可以細化晶粒。但含量較高，易造成管材表面不光滑和降低其塑性，故而盡量控制在下線。Cu對合金也有強化作用，但含量高會損害抗蝕性，銅含量不宜過高。

 

1.1.4 Ti：6082合金中添加0.01%～0.03% Ti，可以減少鑄錠的柱狀組織，改善合金的鑄造性，并細化鑄錠晶粒。

 

1.1.5 其他雜質元素：雜質元素過高易降低制品的強度、塑性和耐蝕性能，故而都應控制在微量。

 

綜合上述各種元素的考慮，本公司制定其化學成分如表3-1所示：

 

 

1.2 熔鑄工藝的確定

 

1.2.1 為降低雜質元素對型材表面及其性能的影響，全部采用雜質含量少的優質鋁錠作為主要原材料。

 

1.2.2 Mn含量較高，其粘度較大，致使鋁熔體的流動性較差，故，其熔煉溫度比6063鋁合金要偏高（熔煉溫度為730-740℃）。同時我們采用電磁攪拌的方法，使鋁熔體溫度和成分均勻【3】。

 

1.2.3 精煉溫度為740℃～755℃，精煉方法采用“99.995%以上的高純氮氣+精煉熔劑”法，精煉兩次以上，每次的時間控制在15-20分鐘，熔體表面的浮渣必須扒干凈，保證爐內熔體的清潔。

 

1.2.4 爐前分析成分合格后，靜置20-25分鐘。

 

1.2.5 鑄造前必須將溜槽及分流盤清理干凈，以免帶入雜質，影響鑄棒質量。

 

1.2.6 鑄造過程采用優質的50ppi過濾板，在過濾箱前端安放雙層20ppi的過濾布，便于過濾掉一些大的表面浮渣，保證鑄棒質量。

 

1.2.7 為保證鑄棒的晶粒度，采用鋁鈦硼絲在線細化操作。

 

1.2.8 鑄造應考慮金屬Mn增大了合金的粘度,使其流動性下降,影響了合金鑄造性能，鑄造速度要適當降低。加大冷卻強度,加快冷卻速度,為利于消除晶內偏析現象。控制一次冷卻強度,加大二次冷卻強度以減少鑄造時產生的應力集中,避免產生鑄錠裂紋缺陷。冷卻水壓應控制在0.1～0.3MPa范圍內。

 

1.2.9 鑄造工藝參數見表3-2 所示：

 

 

1.3 均勻化退火

 

608鋁合金變形抗力大，擠壓困難，力學性能指標偏高，表面要求高。通過均勻化處理可改變合金的組織，合金組織發生如下變化：

 

(1)晶內偏析消失，消除圓鑄錠內部的熱應力；

 

(2)Ms2Si相溶入α(Al)中，不平衡共晶消失；

 

(3)β(Al9Fe2Si2)相向α(Al12Fe3Si2)相轉變，并細化含鐵相粒子。

 

    通過上述變化，其擠壓性能和型材質量將得到很大改善。晶內偏析消失將降低擠壓時金屬流動的不均勻性，提高擠壓型材的表面光潔度；組織中粗大不平衡相Mg、Si質點和粗大Al-Fe-Si相粒子的減少、細化將減輕型材表面裂紋傾向，提高擠壓速度；Mg2Si相充分固溶則是強化合金，提高其力學性能的首要條件。 

 

均勻化溫度：555-565℃ 保溫時間：6小時，冷卻速度≥200℃/h。

 

 

    產品生產工藝流程為：鑄錠加熱——擠壓——在線淬火——拉伸矯直——切頭、尾——取低倍試樣——半成品鋸切——人工時效——成品檢驗一入庫

綜合考慮6082鋁合金的主要特點,結合實踐生產制訂擠壓工藝如下:

 

2.1 6082合金變形抗力大，所以鑄棒溫度應偏上限(500-530℃)。

 

2.2 模具溫度也應偏高（450-480℃），擠壓筒溫度也應偏高（440-500℃）。

 

2.3 為防止縮尾或氣泡、氧化皮、雜質卷入，壓余應留長一些。

 

2.4 要使合金主要強化相Mg2Si完全固溶，須保證淬火溫度在510℃以上，固此型材擠壓出口溫度應控制在500-530℃。

 

2.5 擠壓速度控制在7～11m /min的范圍內。

 

2.6 6082合金淬火敏感性高。合金中含有Mn，促進晶內金屬間化合物形成，對淬火性能有不利影響。要求淬火冷卻強度大、冷卻速度快，,制品出前梁后必須立即進行在線淬火，須使溫度迅速降到150℃以下。

 

2.7 型材拉伸矯直后鋸切裝框。

 

綜上所述，擠壓生產主要工藝參數見表3-3所示：

 

 

 

    時效是型材達到規定力學性能的最后一個環節,合理的時效制度既要保證產品的性能,又要考慮生產效率及生產成本。本次采用的淬火方式為在線淬火方法，淬火的溫度在500~530℃之間，這種方法能夠保證管材能夠固溶，既體現了經濟性，也是一種非常實用的生產方法。

 

    為確保型材的是質量，要求時效前，型材裝框時，注意料與料之間保持一定的間隔，不可擺放過密。應保護一定間隔，不可排放過密。同時趕在8 h之前裝爐時效；否則應在放置30 h以后(但此階段時效，材料的光學性能、熱學性能將發生變化)，材料性能基本達到穩定狀態后，方可裝爐時效，從而獲得理想的力學性能【4】。為了尋找最佳的時效工藝和擠壓工藝，我們做了多組試驗見表3-4所示。

 

 

（1）通過 “噴水”和 “強風”兩種不同冷卻方式的比較，可得淬火冷卻速度大的，其淬透性更徹底，使得固溶的效果更佳。

 

（2）不同的時效溫度對管材有不同的影響，在不產生過時效溫度前提下，在同樣的時間下，時效溫度越高，時效強化的效果越好。

 

（3）在溫度相同的前提下，在保證產品的性能前提下，保溫時間越長效果越好。

 

由表3-1所示的試驗數據可見了解到，第A4、B2、B3和B5組試驗結果符合客戶的技術要求。但A4、B2和B3都是在技術要求的下限，稍微操作不當很容易出現質量事故。故在滿足客戶技術要求的前提下，為了提高勞動生產率，本公司采用第B5組（175℃×1.5h）時效制度，時效前型材停留時間不允許超過8h。

 

 

     介紹了6082鋁合金擠壓管材的熔鑄、擠壓和熱處理工藝，合理設計合金成分及各項生產工藝，尋找出生產工藝應用于生產實踐中。生產6082薄壁管材，其最佳生產工藝為：化學成分鎂硅含量比控制在0.9-1.2之間為宜，并做到錳控制在下限，過剩硅控制在0.2%左右，并采用555-565℃ 保溫時間：6小時，冷卻速度≥200℃/h。擠壓出口溫度控制在500-530℃，采用強風淬火方式；然后在1755℃x1.5h的人工時效制度,即可獲得滿足客戶要求性能的產品。