中国铝业核心专利浅析

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中国铝业核心专利浅析

专利名称：汽车用ABS阀体材料的生产工艺

专利申请号：CN200810108384.3

发明(设计)人：李建荣; 闫维刚; 周学博; 魏长传; 章伟; 段瑞芬; 司彦平; 杨亚平; 刘金霞; 曹建明; 赵文芝; 侯波; 赵海滨; 谢辉; 周霞

现有技术：随着节能及环保的要求，汽车向现代化、轻量化发展，而高油价 更激活了汽车用铝的快速发展，铝材用量将逐年增加。我国的汽车用铝量远远 少于国外，目前不及国外的一半，很多关键铝材需依赖进口，其中高质量高精 度汽车用ABS阀体材料用铝材，就依赖于从德国进口。高质量高精度汽车用ABS 阀体材料用铝材，被广泛用于汽车油路分配系统，其产品由于各项技术指标要 求极高，生产难度极大。世界上只有美国、德国等少数几个国家能生产此类材 料，而我国在材料成分、生产工艺等方面的关键技术尚未掌握，使得高质量高 精度汽车用ABS阀体材料用铝材就必须依赖于进口。

目前，我国的汽车工业用铝材的研制与生产工艺的研究，尚属于起步阶段。 对于汽车ABS阀体用铝材研制过程中，采用正向挤压工艺生产6061合金，其成 分按国家标准控制，具体如下：Si：0.40～0.8％，Fe≤0.7％，Cu：0.15～0.40 ％，Mn≤0.15％，Mg：0.8～1.2％，Cr：0.04～0.35％，Zn≤0.25％，Ti≤0.15 ％，其它杂质单个不大于0.05％，合计不大于0.10％，铝为余量，以上为质量 分数。由于6061合金成分的最佳配比及微量元素成分的精确控制没有进行优化 调整，使得材料的组织及机械性能无法满足汽车用ABS阀体材料用铝材的要求； 而从挤压工艺上来讲，我国多数厂家生产铝材时采用的是正向挤压工艺，由于 正向挤压时铸锭和挤压筒之间存在较大的摩擦力，金属流动不均匀，使得金属 变形也不均匀，从而增加了挤压制品组织、性能和尺寸的不均匀性，很难保证 材料的头尾力学性能均匀一致性、头尾尺寸精度的均一性，并且金属变形时铸 锭表层发生激烈的剪切变形，使制品在热处理后易形成粗晶环较深，也无法满 足汽车用ABS阀体材料用铝材要求。经甘肃省科技情报研究所(甘肃省科技查 新检索咨询中心)科技查新得出结论：对于汽车用ABS阀体材料，通过合金成 分含量的优化控制研究，采用反向挤压技术以及系统过程的工艺参数优化控制 技术，实现挤压制品头尾尺寸和力学性能的一致性，国内外未见相关文献报道。

技术点：一种汽车用ABS阀体材料的生产工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤： (1)原材料备料 在国家标准规定的6061合金化学成分的基础上，进行 优化调整，其中Si：0.45～0.80％，Fe：0.30～0.60％，Cu：0.20～0.40％， Mn≤0.15％，Mg：0.9～1.1％，Cr：0.20～0.35％，Zn≤0.20％，Ti≤0.10％， 其它杂质单个不大于0.05％，合计不大于0.10％，铝为余量；配制合金时，将 Mg/Si按1.5～2.0∶1控制，计算铝锭、中间合金、纯金属及铝废料的用量； (2)熔炼 将优化调整好的原材料进行装炉熔炼，熔炼温度范围700～ 750℃，熔炼时间6～7小时； (3)精炼、静置 将化学成分合格的熔体导入到静置炉，在静置炉内用 N2-Cl2混合气体精炼10～15分钟，精炼温度720～740℃； (4)过滤、铸造 熔体精炼后进行铸造，铸造温度710～720℃，铸造过 程中使用30～50ppi泡沫陶瓷板、过滤布进行过滤，过滤后铸造铸锭； (5)均匀化 铸锭采用整根均火处理，均匀化温度540～580℃，保温6～ 8小时，随炉冷却至250℃后，出炉空冷至室温； (6)铸锭加工 铸锭外表面车去偏析层4～5mm，表面粗糙度不大于 Ra12.5，铸锭经高、低倍检验合格后切块； (7)铸块加热 采用感应炉梯度加热铸块，铸块加热温度为450℃～540 ℃，控制温度梯度为5～10℃/100mm； (8)反向挤压 将加热的铸块用反向挤压机进行挤压，挤压筒温度380～ 450℃、反向挤压速度2.5m/min～4.0m/min，挤压机模具工作带宽度控制在≤5 mm，生产出阀体材料的坯料； (9)在线水冷淬火 阀体材料的坯料从模孔流出后，温降控制在10～20 ℃，入水前的坯料温度不低于450℃，采用水浪驻波淬火，动态水浪高度达到 150～300mm，要保证水温不高于40℃，并循环冷却，使坯料充分固溶，并采用 在线牵引，牵引速度与坯料挤压速度同步； (10)拉伸矫直 挤压完毕，在长度方向上进行永久变形量为0.5％～3％ 的拉伸矫直，以消除挤压及淬火过程中所产生的残余应力，在拉伸矫直前后应 进行尺寸测量，以满足材料的尺寸公差； (11)人工时效 为了保证材料的力学性能，材料须在人工时效炉进行人 工时效，其温度为160℃～180℃，保温6～8小时，出炉冷却至室温； (12)成品检测 成品检测合格后，得高质量高精度汽车用ABS阀体材料。

有益效果：①通过合金成分的最佳配比及微量元素成分的优化控制，大幅度提高了材 料的综合性能。材料的综合性能比较见表1：

表1材料的综合性能比较

由以上可知，本发明材料的强度指标比国家指标提高了53.8％，达到或超过 了国外先进水平指标值，从而实现了ABS阀体材料的国产化，替代了进口。

②运用现代反向挤压技术，优化挤压参数，实现了材料组织的高均匀性。

材料断面组织粗晶环最大深度(mm)比较见表2：

表2材料断面组织粗晶环最大深度(mm)比较

由以上可知，本发明生产材料的粗晶环深度比国家标准降低了一个数量级， 优于国外同类产品。

③采用系统过程的挤压速度、铸锭加热温度、模具参数最优化控制技术， 实现挤压制品头尾尺寸和力学性能的一致性。

同合金的正向挤压和反向挤压的头尾性能差异比较见表3，同合金正向挤压 和反向挤压的尺寸差异比较见表4。