一种铝基复合材料热挤压成型及其热处理工艺制造技术

本发明专利技术涉及铝合金制备技术领域，具体公开了一种铝基复合材料热挤压成型及其热处理工艺，其工艺包括坯料准备、挤压成型、型材拉伸和时效热处理；该装置包括机架总成、车皮屑接料箱、车皮机构、坯料加持机构和坯料旋转机构；整个工艺使得成型后的型材拉伸能够有效消除复合材料的刚度高，难变形的问题，使得最终制备得到的铝基复合型材具有优异的力学性能；该装置车皮加工自动化程度高，而且极大提高了整个铝棒坯料的车皮效率，而且该装置有效保证了整个加工车间的清洁度，无需作业人员对其进行频繁清理，极大降低了作业人员的劳动强度。极大降低了作业人员的劳动强度。极大降低了作业人员的劳动强度。

【技术实现步骤摘要】
一种铝基复合材料热挤压成型及其热处理工艺


[0001]本专利技术涉及铝合金制备
，具体公开了一种铝基复合材料热挤压成型及其热处理工艺。

技术介绍

[0002]铝合金具有比强度高、耐腐蚀、延展性好等优点，在航空航天及轨道交通领域得到了广泛应用。随着材料使用要求的不断提高，传统铝合金材料的性能已经难以满足使用要求，需要在铝基体中添加各类增强相以提高其综合性能。但是传统的铝基复合材料在6061铝中加入增强体后需要经过一些列复杂的热处理才能够达到提高铝基复合材料的相关性能，而且其性能提升效果并不显著。
[0003]例如申请号为CN2017108229506的专利技术就公开了一种铝基复合材料，其包括：基体，为纯铝；以及增强材料，分布于基体内。增强材料与基体固态结合，且铝基复合材料内的纯铝与增强材料形成的化合物占铝基复合材料的体积分数小于0.001％。这种“固态结合”实际上是一种固态焊接或焊合的过程，是一个物理过程。在固态焊接过程中，基体纯铝只是发生了塑性变形，塑性变形后的纯铝包裹住增强材料、与增强材料充分混合、并在冷却后与增强材料结合为一体，由此得到具有优异的力学性能和高的导电性的铝基复合材料。此外，由于基体与增强材料不发生化学反应或发生轻微的化学反应，因而如果产生了某些化合物，这些化合物的含量也是极其少量的，其对铝基复合材料的综合性能影响不大。上述铝基复合材料的制备手段是一目前最为常见的手段，其在制备后还需要进行一系列复杂的热处理过程才能够提高铝基复合材料的相关性能，而且性能提升并不明显。另外，现有的铝基复合材料热挤压成型与热处理工艺还需要对铝棒基材进行车皮加工，而现有的对铝棒基材车皮的装置其结构复杂，而且车皮效率较低，车皮过程中容易产生大量碎屑，需要作业人员定时清理。
[0004]因此，基于现有铝基复合材料制备方法以及现有铝棒基材车皮装置的上述不足，本申请提出了一种能够有效解决上述技术问题的铝基复合材料热挤压成型与热处理工艺及装置。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有铝基复合材料制备方法以及现有铝棒基材车皮装置的上述不足，本申请提出了一种能够有效解决上述技术问题的铝基复合材料热挤压成型与热处理工艺及装置。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种铝基复合材料热挤压成型与热处理工艺，包括如下步骤：1）坯料准备：使用车皮装置将铝基复合坯料进行车皮，然后预热至440
‑
470℃；2）挤压成型：将预热后的将铝基复合坯料送入挤压设备中进行挤压成型，挤压成型时控制挤压筒的保温温度为460
‑
480℃，模具的保温温度为490
‑
500℃，挤压速度控制为
1.0
‑
1.2mm/s，挤压比控制为12
‑
25；3）型材拉伸：将挤压成型的型材经过在线淬火后在120
‑
135℃的温度下预热1
‑
2h，然后对预热后的型材进行拉伸处理，并控制拉伸率为1.2
‑
2.0%；4）时效热处理：将拉伸处理后型材直接送入时效炉中进行时效，时效的温度为160
‑
190℃，保温时间为6
‑
9h即得。
[0007]优选地，所述铝基复合坯料的基体合金为6061Al，基体合金中含有体积分数为1%
‑
25%的碳化硅或碳化硼颗粒增强体。
[0008]优选地，所述步骤一中铝基复合坯料车皮厚度为3
‑
6mm。
[0009]优选地，所述步骤一中的预热过程为先在300
‑
320℃的温度下预热3
‑
5h，然后再在440
‑
470℃的温度下预热2
‑
3h。
[0010]一种用于上述铝基复合材料热挤压成型与热处理工艺的装置，所述装置为步骤一种的车皮装置，包括机架总成、车皮屑接料箱以及车皮机构，所述机架总成包括底板以及固定连接在底板两端的第一立板和第二立板，所述第一立板和第二立板之间对称连接有两个水平滑杆，位于两个所述水平滑杆设置之间设置有第一丝杆，所述第一立板的外侧面设置有第一丝杆电机，所述第一丝杆电机的输出轴与第一丝杆的一端相连接；所述车皮屑接料箱包括箱体以及固定连接在箱体底壁上的限位滑块，所述限位滑块上设置有螺纹孔，所述底板的两端设置有限位滑轨，所述箱体设置在两个限位滑轨之间，所述底板的上表面设置有与水平滑杆相平行的滑槽，且所述限位滑块与滑槽相匹配，所述滑槽中设置有与限位滑块上螺纹孔相匹配的第二丝杆，所述底板的一端设置有第二丝杆电机，所述第二丝杆电机与第二丝杆的一端相连接；所述车皮机构包括移动三角架以及固定设置在移动三角架上端的下半圆夹箍，所述下半圆夹箍的一端转动连接有上半圆夹箍，所述下半圆夹箍的内壁两端设置有垫块，所述上半圆夹箍中设置有车皮刀头，所述上半圆夹箍上还设置有用于调节车皮刀头的调节螺栓，所述移动三角架的下端两侧开设有与两个水平滑杆相匹配的滑孔，所述移动三角架的下端中间设置有与第一丝杆相匹配的丝杆螺母；所述第一立板和第二立板的上端分别设置有坯料加持机构和坯料旋转机构，所述坯料加持机构包括与第一立板内侧面上端固定连接的圆盘，所述圆盘中开设有盘状内腔，所述圆盘的一侧面开设有啮合口，所述圆盘的端面呈环形阵列状开设有三个径向条形口，所述盘状内腔中转动连接有齿盘，所述齿盘朝向径向条形口的一端面呈旋转对称设置有三个条形斜槽，每个所述条形斜槽中均设置有伸出径向条形口的滑动块，所述滑动块的外端连接有朝向圆心设置的夹块，所述夹块朝向圆心的端面镶嵌有滚珠，位于所述啮合口的一侧设置有齿条，所述齿条的齿面通过啮合口与齿盘相啮合设置，所述第一立板上还设置有用于推动齿条的伸缩装置；所述坯料旋转机构包括设置在第二立板内侧面上端的钉盘，所述钉盘朝向坯料加持机构的一端面设置有多个固定钉，另一端面圆心处连接有中空转杆，所述第二立板的外侧面上端固定有凸板，所述凸板上设置有旋转电机，所述旋转电机的输出轴连接有与中空转杆相匹配的同步插接杆，所述中空转杆穿过第二立板与同步插接杆相连接，所述中空转杆上连接有轴承座，所述第二立板上固定设置有气缸，所述气缸的活塞杆端部与轴承座相连接。
[0011]作为上述方案的进一步设置，所述移动三角架上转动连接有液压伸缩杆，所述液压伸缩杆的活塞杆端部与下半圆夹箍转动连接。
[0012]作为上述方案的进一步设置，所述第一立板的上下两端还设置有导向框，所述齿条的两端设置在导向框中。
[0013]作为上述方案的进一步设置，所述伸缩装置为气缸、液压缸或者电动伸缩杆其中的一种。
[0014]作为上述方案的进一步设置，所述同步插接杆包括圆形杆体和设置在圆形杆体圆周面上的多个限位条，所述中空转杆上开设有与圆形杆体、限位条截面相同的插槽。
[0015]作为上述方案的进一步设置，所述调节螺栓的顶端还连接有手摇轮。
[0016]有益效果：1）本专利技术公开的铝基复合材料热挤压成型与热处理工艺中对坯料采用梯度升温有效解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝基复合材料热挤压成型与热处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：1）坯料准备：使用车皮装置将铝基复合坯料进行车皮，然后预热至440
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470℃；2）挤压成型：将预热后的将铝基复合坯料送入挤压设备中进行挤压成型，挤压成型时控制挤压筒的保温温度为460
‑
480℃，模具的保温温度为490
‑
500℃，挤压速度控制为1.0
‑
1.2mm/s，挤压比控制为12
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25；3）型材拉伸：将挤压成型的型材经过在线淬火后在120
‑
135℃的温度下预热1
‑
2h，然后对预热后的型材进行拉伸处理，并控制拉伸率为1.2
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2.0%；4）时效热处理：将拉伸处理后型材直接送入时效炉中进行时效，时效的温度为160
‑
190℃，保温时间为6
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9h即得。2.根据权利要求1所述的铝基复合材料热挤压成型与热处理工艺，其特征在于，所述铝基复合坯料的基体合金为6061Al，基体合金中含有体积分数为1%
‑
25%的碳化硅或碳化硼颗粒增强体。3.根据权利要求1所述的铝基复合材料热挤压成型与热处理工艺，其特征在于，所述步骤一中铝基复合坯料车皮厚度为3
‑
6mm。4.根据权利要求1所述的铝基复合材料热挤压成型与热处理工艺，其特征在于，所述步骤一中的预热过程为先在300
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320℃的温度下预热3
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5h，然后再在440
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470℃的温度下预热2
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3h。5.一种用于权利要求1~4任一项所述铝基复合材料热挤压成型与热处理工艺的装置，其特征在于，所述装置为步骤一种的车皮装置，包括机架总成（100）、车皮屑接料箱（200）以及车皮机构（300），所述机架总成（100）包括底板（101）以及固定连接在底板（101）两端的第一立板（102）和第二立板（103），所述第一立板（102）和第二立板（103）之间对称连接有两个水平滑杆（104），位于两个所述水平滑杆（104）设置之间设置有第一丝杆（105），所述第一立板（102）的外侧面设置有第一丝杆电机（106），所述第一丝杆电机（106）的输出轴与第一丝杆（105）的一端相连接；所述车皮屑接料箱（200）包括箱体（201）以及固定连接在箱体（201）底壁上的限位滑块（202），所述限位滑块（202）上设置有螺纹孔（2021），所述底板（101）的两端设置有限位滑轨（203），所述箱体（201）设置在两个限位滑轨（203）之间，所述底板（101）的上表面设置有与水平滑杆（104）相平行的滑槽（1011），且所述限位滑块（202）与滑槽（1011）相匹配，所述滑槽（1011）中设置有与限位滑块（202）上螺纹孔相匹配的第二丝杆（204），所述底板（101）的一端设置有第二丝杆电机（205），所述第二丝杆电机（205）与第二丝杆（204）的一端相连接；所述车皮机构（300）包括移动三角架（301）以及固定设置在移动三角架（301）上端的下半圆夹箍（302），所述下半圆夹箍（302）的一端转动连接有上半圆夹箍（30...

【专利技术属性】
技术研发人员：池海涛，黄祯荣，冯永平，张建雷，刘金霞，
申请(专利权)人：福建祥鑫股份有限公司，
类型：发明
国别省市：