车体用6082铝合金型材的T4热处理生产工艺

6082铝合金属热处理可强化合金，具有良好的可成型性、可焊接性、可机械加工性和耐腐蚀性，同时具有中等强度，在退火后仍能维持较好的操作性，主要用于机械结构方面，包括棒材、板材、管材和型材等。这种合金具有和6061合金相似但不完全相同的机械性能，　其-T6状态具有较高的机械特性。铝合金6082在欧洲是很常用的铝合金产品，在美国也有很高的应用，适用于加工原料，无缝铝管，结构型材和定制型材等。6082铝合金通常具有很好的加工特性和很好的阳极反应性能。最常用的阳极反应方法包括去除杂质和染色，涂层等。

1. 客户的质量要求

6082合金T4供应状态属中等强度，固溶热处理和自然时效至基本稳定状态的铝合金，客户将型材购回后，在力学性能未上升的状态下，进行折弯加工处理（不属严格意义的冷加工），再行时效硬化，以达到力学性能要求（6082合金时效停放机理，本人在《全国第十四届轻合金加工学术交流会论文集——6061、6082铝合金时效机制及停放效应的工艺探讨》一文中有专门论述，本文从略。）客户具体的型材标准如下：

1.1 抗拉强度：205Mpa～250 Mpa，极限280 Mpa。

1.2 屈服强度：≥110 Mpa

1.3 伸长率：≥12%

1.4 表面光洁，无线条，挤压纹无手感，无擦伤、划伤，无坑凹现象，无明显的阴阳面。

1.5 几何尺寸符合图纸要求。

1.6 确保从挤压完成之日至运输、客户自行加工完成15天之内，力学性能无变化，折弯加工不发生脆裂、裂纹现象。

2. 化学成分的调整

6082合金属中等强度铝合金，Si、Mg、Mn元素含量较6063比较高，挤压困难，特别是Si含量，若按国标取上限，力学性能能够保证，但挤压困难，而且极易产生白点，报废量大，Si含量取下限又极易发生力学性能不合格的质量事故，所以在化学成分的配比上，尽量保持金属元素平衡，加强挤压工艺控制，以达到理想的效果。表1是某公司6082合金T4供应状态化学成分内控标准。

表1  6082化学万分内控标准  （质量分数：wt/%）

3. 熔炼工序生产铝棒工艺技术参数

铝棒晶粒度必须达到一级标准，以保证优良的挤压性能，具体的生产工艺参数如下：

3.1 熔炼温度：730℃～760℃

3.2 铸造温度：715℃～730℃（指铸造盘内温度，冬天取上限，夏天取下限）

3.3 铸造速度：【设备制造厂家不同，有一定的差别】。

3.3.1 Ф80mm-90mm    170-180mm/min

3.3.2 Ф120mm-130mm  150-160mm/min

3.3.3 Ф150mm-160mm  120-130mm/min

3.3.4 Ф170mm-180mm  110-120mm/min

3.3.5 Ф228mm        90-100mm/min

3.3.6 Ф80mm-90mm  170-180mm/min

3.3.7 水压：0.04-0.08Mpa/cm2

4. 挤压生产工艺

6082合金T4供应状态，主要控制铝棒上机温度，挤压速度、淬火温度，特别是客户对抗拉强度有严格的限制，达不到最低标准或超过标准客户都不接受，并且在规定的时间内，经过加工后，还需时效硬化，从严格的意义上讲，并不属于真正的T4供应状态，故在制订挤压工艺时在确保三温的前提下，还应确保型材从模具出口到淬火之间（在线淬火）的时间间隔，应符合表2的规定：

表2  挤压材从模具出口到淬火区入口之间的时间间隔

4.1 工艺参数

4.1.1 铝棒上机温度:460℃-470℃。应先行将铝棒加温至520℃±5℃，挤压前从炉内拿出，降温至工艺温度。若是中频、工频铝棒加温炉，可将温度提高10℃，直接挤压。

4.1.2 挤压筒温度：400℃-420℃

4.1.3 模具温度：440℃-460℃

4.1.4 挤出速度：6m/min～10 m/min（壁厚≥3㎜型材）

                8m/min～16 m/min（壁厚＜3㎜型材）

4.1.5 淬火温度：525℃～540℃

4.1.6 淬火方式：强风（风量660m3/n，全压850Pa）

4.1.7 淬火速度：≥4℃/S

4.1.8 挤压系数（挤压比）：20-60

4.1.9 镦粗系数：1.03-1.16

4.2 力学性能检测及生产工艺调整试验

4.2.1 检测数据

按照4.1条的工艺参数，于4月份、5月份生产了二批型材共20T，经检测全部合格。7月份生产了一批型材共10T，经抽查10个批次结果见表3

表3  12小时现场抽查10批次检测力学性能数据

4.2.2 重新抽查数据

经查生产现场工艺记录，基本符合工艺参数，考虑到七月份，挤压车间温度高达45℃-48℃，而且坯料包装仓库紧邻挤压车间，温度一致。故从二个不合格批次的型材中重新2次抽查，结果见表4。

表4  48小时仓库抽查2批次检测力学性能数据

4.2.3 退火工艺试验

4.2.3.1 根据上述数据表明，除去型材存放环境不当之外，根本原因应属现场工艺控制不当所致（铝棒温度偏高或偏低，或铝棒温度没有挤压前降温或铝棒温度降温过低）。考虑到批次量大，又要按期交货，故采用退火工艺进行补救。经过分析，判定选定用第13批次生产的型材作退火试验。表5是260℃、保温90min检测数据。

表5  260℃、保温90min检测数据

4.2.3.2 按上述工艺退火，抗拉强度明显降低，达不到标准的力学性能。经重新修订退火工艺，该批次型材全部合格，具体数据见表6。

表6  250℃、保温40min退火处理后检测的数据

按照上述工艺将未发给客户的型材全部进行退火处理，经抽查全部合格，该批型材经过10天到达客户仓库，客户立即进行抽查检测。表7是抽查结果（室外温度36-39℃）。

表7  型材经过10天，客户抽查检查的力学性能数据

5. 储存与包装

客户第三次大批量下订单生产时，必须保证一次生产合格，否则，经过退火不但增加成本，而且每个企业的时效炉基本上都是满负荷运行。退火工艺只能作为补救措施，关键还是要严格现场工艺控制。为此，某公司在生产6082合金T4供应状态型材时，派专人在现场监督工艺，每30min测量一次棒温、每40min用手持红外激光测温仪测一次淬火温度，以确保生产按规定工艺执行。型材生产完毕立即转移到温度相对低一点的仓库存放，并且在存放之前，挤压完成后，在型材温度没有完全降下来立即由胶袋包装，型材两头用封口胶缠死，不要让空气进入。本批次共30T型材生产周3天，运输周期7天，到达客户处加工5天至客户最后一扎型材加工前，检测时力学性能全部合格。表8是同批次不同时间段，包装型材与未包装型材的试验检测数据。

表8  各时间段未包装、包装型材检测的力学性能

6. 结论

本文着重介绍6082合金T4供应状态的力学性能检测和试验数据及生产工艺。从表8可以看出，生产现场严格控制操作工艺，挤压完成后，立即派人进行包装，即每锯切一支，包装一支，让型材尽量减少与空气接触时间，凡包装的型材，存放4h以后，即能获得理想的力学性能，且随着时间的延长，力学性能并没有大的变化（具体机理待另文论述）。但没有包装的型材，在96h之内变化不大，但在12天之后型材的自然时效效应增加，力学性能逐步增加。