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铝型材再结晶退火存在的主要问题

当前,国内铝型材生产实践中,特别是有些大型的老牌企业,退火设备依然采用箱式电阻炉或箱式油、气炉、装炉量大,升温速度慢。在升温过程中,炉料温差大。这对再结晶退火来说,产生了一个比较严重的问题:铝型材温度的可能已经开始再结晶温度,开始再结晶时,较高温度下的炉料,已经完成再结晶,并可能发生二次长大。因此当所有炉料完成再结晶时,处于最先结晶并发生长大的炉料,出现了巨大的再结晶晶粒组织,严重地影响了铝型材的组织性能,特别是对3×××系和某些易发生聚集再结晶的铝型材,最容易出现二次长大的大晶粒组织。

为此,设备制造人员改进炉型结构,合理布局加热气流;增大风压,提高气流速度;调整装料方式,均匀炉内温度场,借以缩小炉料温差,缩小再结晶晶粒尺寸。这能收到一定效果,但不能从根本上解决问题。如航空导管用3A21铝型材?10mm×1mm铝管材、汽车散热器用3A21/3003铝型材小型薄壁管材等采用固定式箱式炉退火,其再结晶晶粒大小和均匀性差异甚大,有的晶粒达5级以上,有的晶粒却只有1级左右,远远满足不了使用要求。

众所周知,要获得细小、均匀的再结晶组织,首先要能在工件内部形成均匀、弥散分布的、大量的再结晶核心,这除了工件应具有适当的冷加工程度外,必须降低加热升温过程中回复的影响,尽可能实现快速加热,提高升温速度;其次,尽可能缩短退火保湿时间,当再结晶一完成工件即出炉冷却,防止晶粒聚集长大,从而获得细小均匀的再结晶组织。

为实现上述目的,不少厂家采用辊底式连续移动式高温加热炉对中、小规格的铝管材、铝型材进行再结晶退火,可获得细小均匀的一级晶粒组织,生产工艺稳定,效果良好,完全满足用户要求。

某设备为一约12~18m长的电阻加热炉,通过炉膛底部的辊套转动,带动均匀地装满工件的料盘,从炉膛穿过。炉膛温度远高于再结晶温度而低于材料熔化温度。料盘进入炉膛,即使速升温至再结晶温度以上,几乎不存在回复阶段和回复效应,开始再结晶形核--长大;当再结晶过程一完成,尚未发生聚集长大时,料盘已载着工件驶出炉膛,退火工艺结束。

该退火工艺中,工件所接受的加热温度与加热时间都是均等的,因此工件之间不存在温差和时间差,也就是说其形核--长大的结晶过程对每一工件以及工件的各部位都是均衡的,故其晶粒度是均匀一致的。

炉内温度和履带的运转速度可方便调整,因此在生产实践中,可根据铝型材性能、规格确定退火温度和在炉内的保温时间,以获得最佳的铝型材组织性能。