通过在线检测7075铝合金固溶淬火效果快速调整生产工艺的方法

摘要

本发明属于铝合金金属加工技术领域，公开了一种通过在线检测7075铝合金固溶淬火效果快速调整生产工艺的方法，该方法通过检测试样的电导率，得到7075铝合金电导率和加热及保温时间的关系曲线，尤其是找到了针对某一厚度的7075铝合金板材对应的加热及保温时间，从而可以在实际连续式淬火线上，保持加热温度不变而去调整机组速度。本发明方法属于无损检测，不需要增加大型设备，与传统的时效验证法相比，具有快速、简捷且不具有破坏性的优点，可在短时间内做出调整生产工艺的科学判断，对指导生产具有非常重要的意义，适合推广使用。

说明书

技术领域

本发明属于铝合金金属加工技术领域，涉及一种通过在线检测7075铝合金固溶淬火效果快速调整生产工艺的方法。

背景技术

近年来，铝合金板带材的固溶及淬火处理多在大型的连续式淬火/退火生产线上进行。连续式淬火线的主要方式是铝带材以预设一定的速度从具有一定长度的加热炉中通过，加热炉中预设有恒定的加热温度，铝带在从进口到出口这段时间内被快速加热到固溶温度并进行一定时间的保温，然后在加热炉的出口配置有淬火槽，淬火槽上、下各配有可调节压力的喷淋水嘴，已完成固溶保温的铝带从加热炉出来后马上经水喷淋得以淬火，从而完成铝带的固溶和淬火。

传统的检测7075铝合金固溶淬火效果的方法是对淬火后的铝带进行取样，然后再进行人工时效（120℃×24h时效），待时效后进行力学性能、耐腐蚀性能及组织检测，从而反过来对固溶及淬火效果进行评估。这样检验的主要弊端是存在严重的滞后性且采取的方法是破坏性的检测，尤其对于在线生产来说缺乏实时、缜密的指导性。

因此，如何快速评估及检测7075铝合金在线固溶淬火效果，判断固溶、淬火参数设置是否到位，淬火后的板材能否在人工时效后性能达到标准要求，以及通过什么样的方法能快速检测7075铝合金板材在线固溶淬火后已获得了高浓度的过饱和固溶体，是本领域亟待解决的重要技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过在线检测7075铝合金固溶淬火效果快速调整生产工艺的方法，具有快速、简捷且不具有破坏性的优点，适合推广使用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种通过在线检测7075铝合金固溶淬火效果快速调整生产工艺的方法，包括以下步骤：

步骤a：截取多个一定长度的7075铝合金板材试样，分别按不同的加热及保温时间放入马弗炉内，进行加热、固溶和保温；所述马弗炉内设定的固溶温度为475℃；从马弗炉出口出来的7075铝合金板材试样被喷淋水喷淋进行淬火；

步骤b：经淬火后的7075铝合金板材试样烘干后，采用电导率测试仪对每个7075铝合金板材试样的电导率进行检测，得到7075铝合金板材试样的电导率和加热及保温时间的关系曲线；

步骤c：在待加工7075铝合金板材的连续式淬火生产线中矫直机后方1~2m处设置电导率测量仪，对加热、固溶和保温、淬火、烘干后进入矫直机的7075铝合金板材进行在线电导率检测；

步骤d：根据步骤c中检测得到的电导率找到在步骤b中关系曲线中对应的加热及保温时间，设定该生产线上后续7075铝合金板材进入加热炉的预设速度。

进一步地，以质量百分比计，步骤a中所述7075铝合金板材试样的组分如下：Si0.1%~0.15%，Fe 0.25%~0.3%，Cu 1.5%~1.6%，Mg 2.5%~2.6%，Cr 0.18%~0.23%，Zn 5.6%~5.8%，Ti 0.02%~0.03%，Mn ≤0.1%，余量为Al。

进一步地，步骤a中所述7075铝合金板材试样的厚度为3mm~9mm。

进一步地，步骤a中所述7075铝合金板材试样的形状为由两个水平段和一个竖直段组成的哑铃形，7075铝合金板材试样的水平段和竖直段交接处通过圆弧过渡，两个水平段的长度之和等于一个竖直段的长度。

值得说明的是，在连续式淬火线中，铝合金板材自进入加热炉进口后，会以极快的速度被加热到固溶温度，然后进行该温度下保温，直到运行至加热炉出口为止的这段时间即为加热及保温时间。在这段时间内，7075铝合金板材完成其在加热炉内的加热、固溶和保温，因此，在加热炉长度一定时，机组的预设速度决定了加热及保温时间的长短。根据复相导电理论，合金的电导率主要取决于电导率较高的物相，在铝合金中则主要取决于基体固溶度。因此，可以用电导率的变化来判断铝合金固溶处理时固溶体的过饱和程度，并以此调整7075铝合金板材的固溶处理工艺条件。

根据7075铝合金板材的电导率和预设速度的关系，判断其固溶淬火效果，可找到7075铝合金板材的过饱和程度达到极限时的电导率对应的加热及保温时间，在连续式淬火线上，保持加热温度不变而去调整机组速度，即进行适当的提速或减速。换言之，只要保证7075铝合金板材达到了其过饱和程度时的电导率，就可以将机组速度提高至最高速度，这样可以将连续式淬火线的生产效率提至最大。

然而在实际生产中，直接将在7075铝合金卷材进入连续式淬火线，检测其电导率，得到电导率与加热及保温时间的关系曲线，再调整工艺的做法会浪费大量的7075铝合金。故本发明是先截取多个截面小且与待加工板材成分一样的试样，在小型马弗炉中进行加热、固溶和保温，再测试电导率，做出7075铝合金电导率和加热及保温时间的关系曲线。另外，为减小试样电导率与实际生产中铝合金板材电导率的误差，仍然需要在实际生产中先向加热炉中进料，在通过矫直机后测得这部分板材的实际电导率，找到关系曲线中对应的加热及保温时间，计算出加热及保温时间对应的机组速度，才能设定该生产线上后续7075铝合金板材进入加热炉的预设速度。本发明方法不仅节约了材料，减少了浪费，而且可以大大缩短连续式淬火线机组的工艺调整时间，并且一旦工艺参数调整到位后，就能以最高的效率进行生产，生产效率得以大大提高。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1.本发明通过检测试样的电导率，得到7075铝合金电导率和加热及保温时间的关系曲线，尤其是找到了针对某一厚度的7075铝合金板材对应的加热及保温时间，从而可以在实际连续式淬火线上，保持加热温度不变而去调整机组速度；此方法对企业来说，可以依据更科学的判断来调整生产工艺，降低能耗，降低生产成本，对指导生产具有非常重要的意义。

2.本发明方法属于无损检测，不需要增加大型设备，与传统的时效验证法相比，具有快速、简捷且不具有破坏性的优点，可在短时间内做出调整生产工艺的科学判断，适合推广使用。

附图说明

图1为本发明实施例1中厚度为3mm的7075铝合金板材试样的电导率和加热及保温时间的关系图。

图2为本发明实施例2中厚度为6mm的7075铝合金板材试样的电导率和加热及保温时间的关系图。

图3为本发明实施例3中厚度为9mm的7075铝合金板材试样的电导率和加热及保温时间的关系图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限定本发明的保护范围。若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

电导率的国际单位是兆西门子每米（MS/m），另一常用的电导率单位为国际退火铜标准电导率的百分数（%IACS）。本发明所用的电导率单位为%IACS。检测的设备是由厦门鑫博特科技有限公司生产的D60K数字金属电导率测量仪。

下述实施例中所用的马弗炉由河南东日电力科技有限公司生产；所用连续式淬火生产线为由中色科技股份有限公司研制的1850mm连续式铝合金淬火/退火生产线，其加热炉长度为50m，采用天然气加热，加热速度极快，炉温稳定，炉内温差不超±3℃，加热炉内设定的固溶温度为475℃，淬火喷淋水的压力为0.2~1bar。所用7075铝合金为郑州明泰实业有限公司生产，以质量百分比计，该7075铝合金的组分如下：Si 0.1%~0.15%，Fe 0.25%~0.3%，Cu 1.5%~1.6%，Mg 2.5%~2.6%，Cr 0.18%~0.23%，Zn 5.6%~5.8%，Ti 0.02%~0.03%，Mn ≤0.1%，余量为Al。经过大量实践证明，7075铝合金的化学成分也会对其电导率有一定的影响，因此采用本发明方法的7075铝合金的化学成分变化幅度较小，尤其是其主成分Zn、Mg、Cu的含量均在特别小的范围内波动。

由于在加热炉长度一定时，机组的预设速度决定了加热及保温时间的长短，本发明中加热炉在长度为50m，预设速度等于50除以加热及保温时间。当对应的加热及保温时间分别为3min、6min、9min、12min、15min、18min、21min、24min、27min、30min、33min、36min、39min、42min、45min、48min、51min时，对应的机组预设速度分别为16.67m/min、8.33m/min、5.56m/min、4.17m/min、3.33m/min、2.78m/min、2.38m/min、2.08m/min、1.85m/min、1.67m/min、1.52m/min、1.39m/min、1.28m/min、1.19m/min、1.11m/min、1.04m/min、0.98m/min。实施例中所采用的7075铝合金板材试样的形状为由两个水平段和一个竖直段组成的哑铃形，7075铝合金板材试样的水平段和竖直段交接处通过圆弧过渡，两个水平段的长度之和等于一个竖直段的长度。试样截取长度为20cm、水平段宽度为2cm、竖直段宽度为1cm。

实施例一

本实施例中，7075铝合金板材试样的厚度为3mm，试样数量为15个。

一种通过在线检测7075铝合金固溶淬火效果快速调整生产工艺的方法，包括以下步骤：

步骤a：截取15个的7075铝合金板材试样，分别按不同的加热及保温时间放入马弗炉内，进行加热、固溶和保温；所述马弗炉内设定的固溶温度为475℃；从马弗炉出口出来的7075铝合金板材试样被喷淋水喷淋进行淬火，所述喷淋水的压力为0.2~1bar；加热及保温时间分别为3min、6min、9min、12min、15min、18min、21min、24min、27min、30min、33min、36min、39min、42min和45min。

步骤b：经淬火后的7075铝合金板材试样烘干后，采用电导率测试仪对每个7075铝合金板材试样的电导率进行检测，得到7075铝合金板材试样的电导率和加热及保温时间的关系曲线；

步骤c：在待加工7075铝合金板材的连续式淬火生产线中矫直机后方1~2m处设置电导率测量仪，对加热、固溶和保温、淬火、烘干后进入矫直机的7075铝合金板材进行在线电导率检测；

步骤d：根据步骤c中检测得到的电导率找到在步骤b中关系曲线中对应的加热及保温时间，设定该生产线上后续7075铝合金板材进入加热炉的预设速度。

请参考图1，图1示出了本实施例中7075铝合金板材的电导率和加热及保温时间的关系图。从图1中可以看出，厚度为3mm的7075铝合金板材在加热炉内，随加热及保温时间的延长，其电导率先呈持续下降趋势，说明该铝合金的过饱和程度在持续提高；而加热及保温时间达一定程度时，电导率的变化幅度极小，此时铝合金的过饱和程度已经基本达到极限值，那么再延长加热及保温时间的意义不大。在本实施例中，图1中7075铝合金板材的过饱和程度达到极限时的电导率为32.2%IACS，对应的加热及保温时间为19min，后续生产中7075铝合金板材进入加热炉的预设速度即可设定为2.63m/min。

实施例二

本实施例中，7075铝合金板材试样的厚度为6mm，试样数量为15个。

一种通过在线检测7075铝合金固溶淬火效果快速调整生产工艺的方法，包括以下步骤：

步骤a：截取15个的7075铝合金板材试样，分别按不同的加热及保温时间放入马弗炉内，进行加热、固溶和保温；所述马弗炉内设定的固溶温度为475℃；从马弗炉出口出来的7075铝合金板材试样被喷淋水喷淋进行淬火，所述喷淋水的压力为0.2~1bar；加热及保温时间分别为9min、12min、15min、18min、21min、24min、27min、30min、33min、36min、39min、42min、45min、48min和51min。

步骤b：经淬火后的7075铝合金板材试样烘干后，采用电导率测试仪对每个7075铝合金板材试样的电导率进行检测，得到7075铝合金板材试样的电导率和加热及保温时间的关系曲线；

步骤c：在待加工7075铝合金板材的连续式淬火生产线中矫直机后方1~2m处设置电导率测量仪，对加热、固溶和保温、淬火、烘干后进入矫直机的7075铝合金板材进行在线电导率检测；

步骤d：根据步骤c中检测得到的电导率找到在步骤b中关系曲线中对应的加热及保温时间，设定该生产线上后续7075铝合金板材进入加热炉的预设速度。

请参考图2，图2示出了本实施例中7075铝合金板材的电导率和加热及保温时间的关系图。从图2中可以看出，厚度为6mm的7075铝合金板材的过饱和程度达到极限时的电导率为32.2%IACS，对应的加热及保温时间为25min，后续生产中7075铝合金板材进入加热炉的预设速度即可设定为2m/min。

实施例三

本实施例中，7075铝合金板材试样的厚度为9mm，试样数量为14个。

一种通过在线检测7075铝合金固溶淬火效果快速调整生产工艺的方法，包括以下步骤：

步骤a：截取14个的7075铝合金板材试样，分别按不同的加热及保温时间放入马弗炉内，进行加热、固溶和保温；所述马弗炉内设定的固溶温度为475℃；从马弗炉出口出来的7075铝合金板材试样被喷淋水喷淋进行淬火，所述喷淋水的压力为0.2~1bar；加热及保温时间分别为12min、15min、18min、21min、24min、27min、30min、33min、36min、39min、42min、45min、48min和51min。

步骤b：经淬火后的7075铝合金板材试样烘干后，采用电导率测试仪对每个7075铝合金板材试样的电导率进行检测，得到7075铝合金板材试样的电导率和加热及保温时间的关系曲线；

步骤c：在待加工7075铝合金板材的连续式淬火生产线中矫直机后方1~2m处设置电导率测量仪，对加热、固溶和保温、淬火、烘干后进入矫直机的7075铝合金板材进行在线电导率检测；

步骤d：根据步骤c中检测得到的电导率找到在步骤b中关系曲线中对应的加热及保温时间，设定该生产线上后续7075铝合金板材进入加热炉的预设速度。

请参考图3，图3示出了本实施例中7075铝合金板材的电导率和加热及保温时间的关系图。从图3中可以看出，厚度为9mm的7075铝合金板材的过饱和程度达到极限时的电导率为32.2%IACS，对应的加热及保温时间为28min，后续生产中7075铝合金板材进入加热炉的预设速度即可设定为1.79m/min。

以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，仅仅用以解释本发明，并非限制本发明实施范围，对于本技术领域的技术人员来说，当然可根据本说明书中所公开的技术内容，通过置换或改变的方式轻易做出其它的实施方式，故凡在本发明的原理上所作的变化和改进等，均应包括于本发明申请专利范围内。