当前位置: 首页 > 专利查询>东北大学专利>正文

一种高强度铝合金螺栓的制备方法技术

技术编号:20351847 阅读:40 留言:0更新日期:2019-02-16 12:14
本发明专利技术提供了一种高强度铝合金螺栓的制备方法,包括合金铸造、铸棒连轧、螺栓成形、螺栓热处理及螺栓表面处理等工艺过程,本发明专利技术提供的一种高强度铝合金螺栓的制备方法,能够实制备出抗拉强度达到700MPa以上,抗剪切强度达到360MPa以上的高强度铝合金螺栓,完全能够满足高强度铝合金材料的连接需要。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度铝合金螺栓的制备方法
本专利技术涉及铝合金器件制备
,特别涉及一种高强度铝合金螺栓的制备方法。
技术介绍
伴随着轻量化的发展趋势,铝合金作为轻合金结构材料的代表,愈来愈多的应用于现代工业的各个领域。铝合金的大量应用必将涉及材料之间的连接问题,由于铝合金自身特性,强度大于460MPa的铝合金通常不采用焊接的方式连接,栓接是高强铝合金常用的连接方式。出于性能匹配和防止腐蚀的原则,高强度铝合金的栓接应该采用高强度铝合金螺栓。目前国内在铝合金螺栓,尤其是高强度铝合金螺栓生产技术方面还比较落后,在公开的文献上还没有关于抗拉强度在700MPa以上,抗剪切强度在360MPa以上的高强度铝合金螺栓制备技术的相关报告。因此,当前亟需一种生产高强度铝合金螺栓的方法,以满足高强度铝合金材料连接的需要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高强度铝合金螺栓的制备方法,以保证铝合金螺栓的抗拉强度和抗剪切强度能够满足高强度铝合金材料连接的需要。为解决上述技术问题,本专利技术提供了一种高强度铝合金螺栓的制备方法,包括如下步骤:合金铸造:将铝合金熔体通过半连续铸造工艺铸造成直径为60-100mm、长度为10-27米的铸棒,控制铸棒表面偏析层小于3mm,然后将铸棒均匀化处理,最后对铸棒铣面,铣面厚度1-3mm,所述铝合金熔体以重量百分比计成分为:Zn:8.0~9.5wt.%,Mg:1.7~2.9wt.%,Cu:2.0~2.7wt.%,Zr:0.08~0.2wt.%,Ti:0.01~0.03wt.%,Si:<0.1wt.%,Fe:<0.15wt.%。其他不可避免的杂质元素每种少于0.05wt.%,且总量少于0.15wt.%,余量为Al;铸棒连轧:用短应力线连轧机组将所述铸棒轧制成直径为10-40mm的铝杆,轧制温度360-440℃,轧制速度0.5-3m/s,铸棒连轧加热采用梯度加热,铸棒先入轧机端的加热温度比尾端加热温度高15-35℃;螺栓成形:将铝杆定尺下料并加热至360-410℃,通过热墩机制成螺栓坯料,通过搓丝机搓丝形成螺纹得到螺栓;螺栓热处理:将螺栓在465℃保温2小时固溶处理,淬火转移时间小于20秒,淬火介质为软化水,水温30-60℃,然后进行两级时效处理;表面处理:将热处理后的螺栓进行阳极氧化处理以增加螺栓表面硬度和耐蚀性。进一步地,所述铝合金熔体的半连续铸造温度为700-730℃,铸造速度为115-200mm/min。进一步地,所述半连续铸造工艺中,所述铝合金熔体在结晶区施加电磁搅拌,电磁磁场频率为50Hz,励磁电流为100-200A,铝合金的平均晶粒尺寸控制为30-100μm。进一步地,所述结晶区设置油膜以控制铸锭与结晶器之间的一次冷却强度和界面润滑。进一步地,所述铸棒均匀化处理的均质温度为460-480℃,均质时间为20-36小时。进一步地,所述短应力线连轧机组的轧制道次6-16道,每道次机架均采用独立动力传动,轧机轧辊采用平-立交替布置,第一道次轧机为水平轧机。进一步地,所述轧制道次为偶数道次,前50%道次延伸系数范围为1.27-1.39,后50%道次延伸系数为1.20-1.32。进一步地,所述两级时效处理的第一级时效温度为105-115℃,时效时间为6-12小时,第二级时效温度为155-165℃,时效时间为4-10小时。进一步地,所述高强度铝合金螺栓的抗拉强度达到700MPa以上,抗剪切强度达到360MPa以上。本专利技术提供的一种高强度铝合金螺栓的制备方法,将设计成分的铝合金熔体通过合金铸造、铸棒连轧、螺栓成形、螺栓热处理及螺栓表面处理等工艺过程,能够实制备出抗拉强度达到700MPa以上,抗剪切强度达到360MPa以上的高强度铝合金螺栓,完全能够满足高强度铝合金材料连接的需要。附图说明图1为本专利技术实施例提供的高强度铝合金螺栓的制备方法的流程图。具体实施方式参见图1,本专利技术实施例提供的一种高强度铝合金螺栓的制备方法,包括如下步骤:合金铸造:将铝合金熔体通过半连续铸造工艺铸造成直径为60-100mm、长度为10-27米的铸棒,控制铸棒表面偏析层小于3mm,然后将铸棒均匀化处理,最后对铸棒铣面,铣面厚度1-3mm,所述铝合金熔体以重量百分比计成分为:Zn:8.0~9.5wt.%,Mg:1.7~2.9wt.%,Cu:2.0~2.7wt.%,Zr:0.08~0.2wt.%,Ti:0.01~0.03wt.%,Si:<0.1wt.%,Fe:<0.15wt.%。其他不可避免的杂质元素每种少于0.05wt.%,且总量少于0.15wt.%,余量为Al;铸棒连轧:用短应力线连轧机组将所述铸棒轧制成直径为10-40mm的铝杆,轧制温度360-440℃,轧制速度0.5-3m/s,铸棒连轧加热采用梯度加热,铸棒先入轧机端的加热温度比尾端加热温度高15-35℃;螺栓成形:将铝杆定尺下料并加热至360-410℃,通过热墩机制成螺栓坯料,通过搓丝机搓丝形成螺纹得到螺栓;螺栓热处理:将螺栓在465℃保温2小时固溶处理,淬火转移时间小于20秒,淬火介质为软化水,水温30-60℃,然后进行两级时效处理;表面处理:将热处理后的螺栓进行阳极氧化处理以增加螺栓表面硬度和耐蚀性。其中,所述铝合金熔体的半连续铸造温度为700-730℃,铸造速度为115-200mm/min。其中,所述半连续铸造工艺中,所述铝合金熔体在结晶区施加电磁搅拌,电磁磁场频率为50Hz,励磁电流为100-200A,铝合金的平均晶粒尺寸控制为30-100μm。其中,所述结晶区设置油膜以控制铸锭与结晶器之间的一次冷却强度和界面润滑。其中,所述铸棒均匀化处理的均质温度为460-480℃,均质时间为20-36小时。其中,所述短应力线连轧机组的轧制道次6-16道,每道次机架均采用独立动力传动,轧机轧辊采用平-立交替布置,第一道次轧机为水平轧机。其中,所述轧制道次为偶数道次,前50%道次延伸系数范围为1.27-1.39,后50%道次延伸系数为1.20-1.32。其中,所述两级时效处理的第一级时效温度为105-115℃,时效时间为6-12小时,第二级时效温度为155-165℃,时效时间为4-10小时。其中,所述高强度铝合金螺栓的抗拉强度达到700MPa以上,抗剪切强度达到360MPa以上。下面通过具体实施例对本专利技术提供的一种高强度铝合金螺栓的制备方法做具体说明。实施例1原料配制:合金成分为Zn:8.8wt.%,Mg:2.6wt.%,Cu:2.5wt.%,Zr:0.15wt.%,Ti:0.02wt.%,Si:<0.1wt.%,Fe:<0.15wt.%,其他不可避免的杂质元素每种少于0.05wt.%,且总量少于0.15wt.%,余量为Al。以纯金属铝、纯金属锌、纯金属铜、纯金属镁、Al-Zr中间合金、Al-Ti中间合金作为原料,进行备料。熔炼铸造:在反射式熔铝炉中进行熔炼,将纯金属铝、Al-Zr中间合金、Al-Ti中间合金同时加入炉中熔化,熔化后加入纯金属铜,升温至740℃,加入纯金属锌、纯金属镁,加金属镁时要通过压罩将镁块完全压入液面以下;待这些金属熔化并搅拌均匀后升温至750℃,使用精炼剂进行精本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度铝合金螺栓的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:合金铸造:将铝合金熔体通过半连续铸造工艺铸造成直径为60‑100mm、长度为10‑27米的铸棒,控制铸棒表面偏析层小于3mm,然后将铸棒均匀化处理,最后对铸棒铣面,铣面厚度1‑3mm,所述铝合金熔体以重量百分比计成分为:Zn:8.0~9.5wt.%,Mg:1.7~2.9wt.%,Cu:2.0~2.7wt.%,Zr:0.08~0.2wt.%,Ti:0.01~0.03wt.%,Si:

【技术特征摘要】
1.一种高强度铝合金螺栓的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:合金铸造:将铝合金熔体通过半连续铸造工艺铸造成直径为60-100mm、长度为10-27米的铸棒,控制铸棒表面偏析层小于3mm,然后将铸棒均匀化处理,最后对铸棒铣面,铣面厚度1-3mm,所述铝合金熔体以重量百分比计成分为:Zn:8.0~9.5wt.%,Mg:1.7~2.9wt.%,Cu:2.0~2.7wt.%,Zr:0.08~0.2wt.%,Ti:0.01~0.03wt.%,Si:<0.1wt.%,Fe:<0.15wt.%。其他不可避免的杂质元素每种少于0.05wt.%,且总量少于0.15wt.%,余量为Al;铸棒连轧:用短应力线连轧机组将所述铸棒轧制成直径为10-40mm的铝杆,轧制温度360-440℃,轧制速度0.5-3m/s,铸棒连轧加热采用梯度加热,铸棒先入轧机端的加热温度比尾端加热温度高15-35℃;螺栓成形:将铝杆定尺下料并加热至360-410℃,通过热墩机制成螺栓坯料,通过搓丝机搓丝形成螺纹得到螺栓;螺栓热处理:将螺栓在465℃保温2小时固溶处理,淬火转移时间小于20秒,淬火介质为软化水,水温30-60℃,然后进行两级时效处理;表面处理:将热处理后的螺栓进行阳极氧化处理以增加螺栓表面硬度和耐蚀性。2.根据权利要求1所述的高强度铝合金螺栓的制备方法,其特征在于:所述铝合金熔体的半连续铸造温度为700-730℃,铸造速度...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵志浩秦高梧王高松朱庆丰朱成
申请(专利权)人:东北大学
类型:发明
国别省市:辽宁,21

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1