0前言

目前国内5A02铝合金线材，主要用于工业线材、铆钉，近年来不断地推广到屏蔽线和焊材等领域，国内市场需求量由约8万吨增长到40万吨左右，预计今后几年其增量也较大。国内主要采用连拉工艺生产，对操作人员的技能水平要求高，不同操作人员操作产品质量差异较大，稳定性不佳，为了满足国内市场质量需求不断向连铸连轧生产工艺发展。但生产工艺不同配置对产品质量影响较大，会使焊材拉拔断线、起皮、掉粉、焊接时出现气孔、夹渣、裂纹、焊接强度不够等，为了提升焊材质量，需对现有工艺作较大的调整。

1.试验

1.1熔炼工艺

5A02铝合金其镁含量较高2.0-2.8%，锰含量为0.15-0.40%，【1】熔炼温度过高会造成镁烧损大，工业镁的实收率降低，合金铝液中的气渣含量高，成品中气渣含量高，焊材出现气孔、夹渣、裂纹、焊接强度不够；熔炼温度过低会造成锰剂不能充分地熔解，导致锰成份偏差大，影响成品焊材物理性能。熔炼工艺见表1

表1熔炼工艺

试验号 熔炼温度（℃） 精炼时间（分钟） 精炼剂用量（㎏/t）

1 780-790 20 1.0

2 765-770 20 1.0

3 755-760 20 1.0

4 735-740 20 1.0

1.2炉外处理工艺

5A02铝合金的主要合金元素为镁，再加入少量的钛和锰，而镁的吸氢能力强，容易造成铝熔体中氢含量高，在后序的加工过程中未能有效地去除，则造成成品焊材有气孔、夹渣、裂纹等缺陷，炉外处理有效可降低其中的气渣含量。炉外处理工艺见表2。

表2炉外处理工艺

试验号 在线除气温度（℃） 转子转速（rpm） 除气介质流量（l/min） 过滤板目数

1 750-760 300 50 40

2 745-750 300 50 30

3 725-730 300 50 40

4 710-720 300 50 30

1.3浇铸工艺

浇铸是使5A02铝合金熔体经过均匀冷却慢慢地结晶成横截面积为3400mm2的铸坯的过程。不合适的浇铸工艺会导致铸坯有气孔、缩孔、夹渣、裂纹等缺陷，影响5A02铝合金焊材的质量。浇铸工艺见表3。

表3浇铸工艺

试验号 浇铸速度（t/h） 浇铸温度（℃） 冷却水压力（mpa) 冷却水温度（℃）

1 5.0 730-735 350 25

2 5.0 725-730 350 30

3 5.0 720-725 300 28

4 5.0 715-720 250 32

1.4轧制工艺

轧制是将5A02铝合金坯料通过14对旋转轧辊的间隙，因受轧辊的压缩使材料截面积3400mm2减小到70mm2，长度增加的压力加工方法。是使5A02铝合金铸造组织经过轧制破碎进行再结晶，结晶组织更加细小，物理性能更加均匀。但轧制工艺不合理，将导致成品焊材有裂纹、晶粒粗大、断线、飞边等缺陷，影响5A02铝合金焊材的质量。轧制工艺见表4。

表4轧制工艺

试验号 轧制速度（t/h） 乳液压力（kpa) 乳液温度（℃）

1 5.0 350 52

2 5.0 320 52

3 5.0 300 52

4 5.0 280 52

1.5热处理工艺

热处理是指通过对5A02铝合金成品进行加热、保温和冷却过程的控制，使其在固态下发生相变或组织结构变化，以达到改善材料性能的一种加工技术。5A02铝合金热处理是为了改善其加工性能，降低材料的硬度，从而提高下游客户加工的效率和减少加工难度。热处理工艺见表5。

表5热处理工艺

试验号 升温时间（分钟） 保温温度（℃） 保温时间（h）

1 30 410 12

2 30 415 11

3 30 420 10

4 30 425 9

2.试验结果及分析

2.1不同的熔炼和炉外处理工艺对浇铸合金液的氢含量的影响

采用4组不同的熔炼和炉外处理工艺生产12炉次的5A02铝合金熔液，在生产过程中测量浇铸合金铝液的氢含量，不同试验号的氢含量测量数据如折线图1：图1       不同试验号的氢含量折线图

从上图1可看出，随铝液温度的升高，铝熔体中氢含量随之升高。过滤板目数越大，铝液过滤效果越好，但考虑其通过量，过滤板目数不宜过大。选用熔炼温度755-760℃，精炼时间20分钟，精炼剂用量为1.0㎏/t.AL，在线除气温度725-730℃，转子转速300rpm，除气介质流量50l/min，过滤板目数40目的工艺，在确保铝液通过量的同时，浇铸铝液的氢含量最低。

2.2不同浇铸工艺对铸坯金相组织、出坯温度、宏观晶粒度的影响

4组不同浇铸工艺组织生产4个炉次的5A02铝合金熔液，其铸坯金相组织、出坯温度、宏观晶粒度见图2、图3和图4。

图2铸坯金相组织

图2中的4张图片代表4个浇铸工艺下的铸坯金相组织a：730-735℃、b：725-730℃、c：720-725℃、d：715-720℃，浇铸温度过高时铸坯的冷却强度不够，晶粒尺寸较大，随浇铸温度的降低，晶粒尺寸逐渐变小，但浇铸温度过低时，结晶前期的冷却强度过大，铸坯过早地离开结晶腔，造成结晶异常，晶粒尺寸增大。

每组试验在出坯10点钟方向用接触式的表面温度计测量铸坯表面温度，其出坯温度见表6。

表6出坯温度

试验号 出坯温度（℃）

1 471-483

2 467-476

3 462-471

4 469-478

图3  铸坯宏观晶粒

图3中的4张图片代表4个浇铸工艺a：730-735℃、b：725-730℃、c：720-725℃、d：715-720℃下的铸坯宏观晶粒,从图3可看出，浇铸温度越高，铸坯中心疏松越明显，浇铸温度过低时，由于浇铸前期异常，又出现较轻微的疏松。根据以上铸坯金相组织、出坯温度、宏观晶粒度数据，选用试验3的浇铸工艺参数：浇铸温度为720-725℃，冷却水压力300kpa，冷却水温度28℃较合适。

2.3轧制工艺对产品物理性能的影响

采用不同轧制工艺组织生产2个炉次的5A02铝合金焊材，同一炉次采用4个不同的轧制工艺，其物理性能指标如图4。

                                 图4不同轧制工艺物理性能折线图

图4为4种不同轧制工艺下5A02铝合金焊材的抗拉强度和伸长率的的折线图，【2】在轧制过程中，由于摩擦力和轧制力的存在，随每个道次的加工，金属原子发生强烈的运动，铸坯和轧辊的温度将不断升高，为了确保产品性能及设备运行的稳定性，在轧制系统中加入乳液循环系统，其主要作用为润滑和冷却，使轧制系统达到力和热平衡，处于稳定轧制状态，从而得到较佳的产品性能。轧制工艺4的产品物理性能最优，确定乳液压力280kpa，温度52℃为轧制工艺。

2.4热处理工艺对产品物理性能及金相组织的影响

采用4种热处理工艺410-12h，415-11h，420-10h，425-9h，是消除其在轧制加工过程中的产品加工硬化和集中的应力，有利于5A02铝合金焊材的后序加工，其物理性能指标和金相分别为图5、6。

图5  退火后物理性能折线图

图6  4个热处理工艺下金相

图5、6是经过4种热处理工艺410-12h，415-11h，420-10h，425-9h处理的物理性能和金相，在试验2下的5A02铝合金焊材的抗拉强度较低，伸长率高，金相组织均匀，因此，采用升温时间30分钟，保温温度415℃，保温时间11h的热处理工艺最佳。

3.结论

通过以上试验得出：采用熔炼温度755-760℃，精炼时间20分钟，精炼剂用量为1.0㎏/t.AL，在线除气温度725-730℃，转子转速300rpm，除气介质流量50l/min，过滤板目数40目，浇铸温度为720-725℃，冷却水压力300kpa，冷却水温度28℃，乳液压力280kpa，温度52℃，升温时间30分钟，保温温度415℃，保温时间11h的生产工艺，可生产出气渣含量低，铸坯组织均匀，晶粒细小，抗拉强度及伸长率佳，金相组织好，质量稳定产品。

参考文献

1、肖亚庆，铝加工技术实用手册，冶金工业出版社 ，2004年10月，P229,P233,P260；

2、袁志学，王淑平，塑性变形与轧制原理，主编：冶金工业出版社 ，2008年7月，P46-54；