本發(fā)明涉及金屬材料加工，具體為一種薄壁抗壓力變形儲能冷卻鋁方管的制造方法。

背景技術(shù)：

1、3xxx鋁合金也稱為鋁錳合金，錳元素既能提高合金力學(xué)性能而又不會使合金抗蝕性下降。鋁錳合金常用于易拉罐體等領(lǐng)域。隨著汽車電動化的不斷發(fā)展，汽車上安裝的高功率大容量的動力電池組廣泛采用了循環(huán)液冷技術(shù)進行冷卻，液冷通道通常采用薄壁鋁合金方管制造，合金成分則采用3xxx鋁錳合金，此類薄壁方管需要承受來自通腔液體的高壓，因此其合金的抗壓性能要求較高，否則方管開裂，冷卻液泄露，則會發(fā)生車輛電控系統(tǒng)漏電等故障。

2、檢索到關(guān)于改善鋁合金粗晶環(huán)的現(xiàn)有文獻如下：

3、1、一種3系鋁合金管材的生產(chǎn)工藝；201810639993.5；一種3系鋁合金管材的生產(chǎn)工藝，3系鋁合金原料成分為si：≤0.15％，fe：0.45％～0.60％，cu：0.05％，mn：1.20％～1.40％，mg≤0.05％，cr：≤0.03％，zn：≤0.10％，ti：≤0.03％，單個雜質(zhì)≤0.05％，雜質(zhì)合計≤0.15％，余量al，退火處理工藝為將淬火后的3系鋁合金管材在400～460℃的溫度環(huán)境下退火處理1～2h，制備的3系退火態(tài)鋁合金管材的力學(xué)性能除滿足gb/t?6892-2015的正常標(biāo)準(zhǔn)要求外(即抗拉強度≤185mpa，伸長率要求≥16％)，此發(fā)明工藝使管材伸長率可達(dá)40％以上，遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)要求的16％，同時該管材能夠達(dá)到在ph值為4.0的酸性溶液條件下保持24小時無腐蝕點要求。

4、2、新型3系鋁合金及其制備方法；201911181701.9；一種新型3系鋁合金及其制備方法，該新型3系鋁合金包括以下質(zhì)量百分比的成分：0.46％-0.54％的硅；0.45％-0.5％的銅；小于或等于0.25％的鐵；1.25％-1.35％的錳；小于或等于0.03％的鎂；小于或等于0.04％的鈦；小于或等于0.03％的鉻；以及其余為鋁。該制備方法包括以下步驟：按照上述新型3系鋁合金稱取原料；將原料加入熔煉爐中熔煉為鋁液，鋁液經(jīng)過精煉后，送至靜置爐中進行靜置及在線除氣和雙極過濾；通過熱頂水平鑄造工序，對鋁液進行澆鑄，澆鑄成鑄錠；以及對鑄錠進行均勻化處理。本發(fā)明的新型3系鋁合金及其制備方法所制備的鋁合金在h112狀態(tài)下，其抗拉強度達(dá)到180mpa，是同等條件下其它3系鋁合金的抗拉強度的1.8倍以上。

5、雖然現(xiàn)有技術(shù)中，也記載了一些3系鋁合金的生產(chǎn)工藝和制備方法，但是針對薄壁抗壓力變形儲能冷卻鋁方管產(chǎn)品，專門研發(fā)的合金和生產(chǎn)工藝并未記載。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種薄壁抗壓力變形儲能冷卻鋁方管的制造方法，通過優(yōu)化合金成分，改進熔煉、鑄造、均熱、擠壓、預(yù)拉伸等綜合措施，所生產(chǎn)出來的鋁方管產(chǎn)品金屬組織晶粒度小，并具有極高耐壓性能，可承受靜壓220kpa±10pa，高壓下管面變形小，不易發(fā)生管壁開裂等缺陷。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種薄壁抗壓力變形儲能冷卻鋁方管的制造方法，其合金成分設(shè)計為：合金元素重量百分比si：0.1-0.4%，fe：0.01-0.5%，cu：≤0.1%，mn：1-1.3%，zn：≤0.05%，雜質(zhì)元素含量≤0.15%，余量為al；

4、所述mn含量優(yōu)選為：1-1.1%，mn在鋁合金中易于生成al6mn相，該相有利于提高材料強度，但mn過多會形成大量硬脆的金屬間化合物al6mn相，從而是的合金塑性、韌性下降，而該產(chǎn)品后續(xù)需進行彎曲加工，塑性下降易在彎曲過程中產(chǎn)生橘皮甚至開裂現(xiàn)象。此外，mn元素增加在鑄造冷卻過程中易產(chǎn)生嚴(yán)重的晶內(nèi)偏析現(xiàn)象，如該偏析成分帶入后續(xù)加工過程中易產(chǎn)生晶粒粗大現(xiàn)象。

5、所述fe含量優(yōu)選為：0.3-0.7，fe在3xxx鋁合金中可與al6mn形成al6(femn)化合物，可有效降低mn在al基體中的溶解度，3xxx合金中存在一定量的fe有利于細(xì)化晶粒尺寸。

6、所述si含量優(yōu)選為：0.1-0.2，si在3xxx鋁合金中會能夠與fe形成al12fe3si2,這些相會抵消fe對合金的不利影響。此外，si與mn結(jié)合形成al12mn3si2相，si也會削弱mn在al基體中的溶解能力，所以一定量的si有利于改善該合金的鑄造性能和焊接性能，晶粒得到細(xì)化，使得合金的強度提高。但過多si會降低合金成型性能。

7、所述薄壁抗壓力變形儲能冷卻鋁方管的制造方法包括如下步驟：

8、（1）投料：將鋁錠和中間合金al-mn10、al-si20投入熔煉爐中，其余合金含量通過鋁錠雜質(zhì)控制；

9、（2）除氣：經(jīng)過除氣箱氯氣和氬氣混合氣體除氣，氯氣流量為30l/min，氬氣流量為10l/min；

10、（3）鑄造：采用熱頂半連續(xù)鑄造，鑄造溫度690-720℃，冷卻水流量2000-5000l/min；（金屬凝固組織由合金成分和凝固條件決定，其中凝固冷卻速率是影響金屬凝固組織的重要條件，快速冷卻有利于獲得細(xì)小的晶粒尺寸，細(xì)小晶粒有利于在后續(xù)加工過程中獲得細(xì)小的產(chǎn)品晶粒。此外，較快的冷卻速率使得固溶合金元素析出較少，使得成分偏析不明顯，有利于提高后續(xù)鑄棒均勻化熱處理效率。

11、（4）均熱：600-640℃/8-24h；均熱后冷卻速率大于100℃/h；

12、（5）擠壓：模具溫度控制：440-490℃，鑄錠預(yù)熱溫度：490-540℃，擠壓筒溫度控制：430-450℃；

13、（6）預(yù)拉伸：張力拉伸機拉伸率0.3%-0.5%，再視型材截面尺寸進行正式拉伸，拉伸率為1.5-3%；由于3xxx鋁合金為不可熱處理鋁合金，合金進行預(yù)拉伸的不僅可改善外形尺寸而且可提高產(chǎn)品性能。預(yù)拉伸即在產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生大量的位錯增殖，再進一步變形過程中會產(chǎn)生位錯纏結(jié)，阻礙位錯運動，從而使得強度提高。而預(yù)變形超過彈性變形后會產(chǎn)生不可恢復(fù)的塑性變形，而拉伸過程中金屬會沿拉伸方向產(chǎn)生變形，可使產(chǎn)品沿截面方向收縮，從而改善輪廓尺寸。

14、（7）定尺鋸切后得到薄壁管材成品。

15、所述步驟（4）的均熱工藝優(yōu)選采用640℃/12h。

16、所述步驟（4）均熱后，出爐采用強風(fēng)冷卻鑄錠，冷卻速率100-150℃/h；當(dāng)鑄錠溫度低于300℃，出爐噴淋冷卻水冷卻，冷卻速率150-200℃/h。鑄錠冷卻過程不但需考慮鑄錠內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生，冷卻過快會導(dǎo)致鑄錠內(nèi)部內(nèi)應(yīng)力增加，產(chǎn)生鑄錠彎曲等現(xiàn)象；但是冷卻過慢又會導(dǎo)致鑄錠金屬組織析出粗大相，最終材料力學(xué)性能受到不良影響。因此，冷卻前段采用強風(fēng)冷，控制高溫冷卻段的冷卻速率，到達(dá)300℃以下后，快速冷卻對內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生影響不顯著的階段，采用更強烈的噴淋冷卻水的方式冷卻，能夠最大程度避免粗大相的析出。

17、本發(fā)明的優(yōu)點

18、1、本發(fā)明中優(yōu)化傳統(tǒng)3xxx鋁合金合金成分，特別嚴(yán)格控制si、fe、mn合金含量，使合金成分符合最終薄壁壓力管的力學(xué)要求。

19、2、本發(fā)明通過優(yōu)化生產(chǎn)中鑄造冷卻水、均熱工藝等參數(shù)：使金屬組織晶粒細(xì)化并保持，最終使薄壁管產(chǎn)品拉伸率、屈服強度、拉伸強度和延伸率等力學(xué)參數(shù)達(dá)到較高水平。

20、3、本發(fā)明通過優(yōu)化均熱后冷卻工藝，既能防止鑄錠內(nèi)應(yīng)力過大產(chǎn)生變形或完全，同時避免了金屬組織析出粗大相，保持了金屬組織的細(xì)化。