東北大學(xué)材料成型課程設(shè)計(jì)

1、1.9噸直徑30mm7075鋁合金擠壓棒材生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)及成本核算授課教師 學(xué)生 班級(jí) 學(xué)號(hào) 1.9噸直徑30mm7075鋁合金擠壓棒材生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)及成本核算說明書 目錄 摘要11 合金概況及總體工藝流程制定21.1 訂單信息21.2 合金成分及合金概況21.2.1 合金的名義成分31.2.2 合金的用途31.2.3 合金的工藝特點(diǎn)31.3 工藝流程制定41.4 變形過程中各段定尺計(jì)算41.4.1變形過程各段已知條件41.4.2 定尺計(jì)算51.5 成品率計(jì)算51.6 熔鑄投料量計(jì)算62 具體工藝安排及操作步驟72.1 熔鑄工藝安排及計(jì)算72.1.1 熔鑄工藝的工藝流程72.1.2 鑄次分配72.

2、1.3 合金的成分計(jì)算82.1.4 配料計(jì)算82.1.5 熔煉工藝參數(shù)122.1.6鑄造工藝條件142.1.7鑄造過程中損耗率計(jì)算142.1.8成品鑄錠計(jì)算142.2 鋸切定尺安排152.3車削工藝安排152.4均火工藝152.4.1 均勻化退火152.4.2均勻化退火工藝設(shè)計(jì)162.5擠壓工藝162.5.1擠壓比162.5.2擠壓工藝參數(shù)確定162.5.3擠壓工藝設(shè)計(jì)162.6固溶淬火工藝172.7矯直工藝172.8鋸切172.9包裝173成本核算183.1成品率計(jì)算183.2各工序工時(shí)及成本計(jì)算183.2.1熔鑄工時(shí)及成本計(jì)算183.2.2鋸切工時(shí)及成本計(jì)算193.2.3車皮工時(shí)及成本計(jì)算

3、193.2.4均勻化退火工時(shí)及成本計(jì)算203.2.5擠壓工時(shí)及成本計(jì)算203.2.6拉伸矯直工時(shí)及成本計(jì)算213.2.7淬火工時(shí)及成本計(jì)算213.2.8輥式矯直工時(shí)及成本計(jì)算213.2.9鋸切工時(shí)及成本計(jì)算223.2.10包裝工時(shí)及成本計(jì)算223.3總成本核算22參考文獻(xiàn)24IV摘要本文根據(jù)所提供的訂單信息，設(shè)計(jì)了設(shè)計(jì)了完整的工藝過程，并對(duì)成本進(jìn)行了相應(yīng)核算。311 合金概況及總體工藝流程制定1.1 訂單信息訂單詳細(xì)信息如表1.1所示。表1.1 訂單信息訂單信息名稱鋁棒合金7075規(guī)格(直徑×壁厚)/mm30外徑公差/mm0.05內(nèi)徑公差/mm壁厚公差/mm定尺/m2.5狀態(tài)T6數(shù)量

4、/Kg1900平直度抗拉強(qiáng)度/MPa1.2 合金成分及合金概況7075鋁合金是一種冷處理鍛壓合金，強(qiáng)度高，遠(yuǎn)勝于軟鋼。7075是商用最強(qiáng)力合金之一。普通抗腐蝕性能、良好機(jī)械性能及陽極反應(yīng)。細(xì)小晶粒使得深度鉆孔性能更好，工具耐磨性增強(qiáng)，螺紋滾制更與眾不同。鋅是7075中主要合金元素，向含3%-7.5%鋅的合金中添加鎂，可形成強(qiáng)化效果顯著的MgZn2，使該合金的熱處理效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過于鋁-鋅二元合金。提高合金中的鋅、鎂含量，抗拉強(qiáng)度會(huì)得到進(jìn)一步的提高，但其抗應(yīng)力腐蝕和抗剝落腐蝕的能力會(huì)隨之下降。經(jīng)受熱處理，能到達(dá)非常高的強(qiáng)度特性。7075材料一般都加入少量銅、鉻等合金，該系當(dāng)中以7075-T651鋁合

5、金尤為上品，被譽(yù)為鋁合金中最優(yōu)良的產(chǎn)品，強(qiáng)度高、遠(yuǎn)勝任何軟鋼。此合金并具有良好機(jī)械性及陽極反應(yīng)。代表用途有航空航天、模具加工、機(jī)械設(shè)備、工裝夾具，特別用于制造飛機(jī)結(jié)構(gòu)及其他要求強(qiáng)度高、抗腐蝕性能強(qiáng)的高應(yīng)力結(jié)構(gòu)體。1.2.1 合金的名義成分7075鋁合金各成分元素含量如表1.2所示。表1.2 7075合金名義成分元素SiFeCuMnMg CrZnTiAl含量（%）0.40.51.2-2.0 0.32.1-2.90.18-0.28 5.1-6.1 0.2余量1.2.2 合金的用途7075的主要合金元素為鋅，強(qiáng)度很高，具有良好的機(jī)械性能及陽極反應(yīng)。主要用于制造飛機(jī)結(jié)構(gòu)及其他要求強(qiáng)度高、抗腐蝕性能強(qiáng)的

6、高應(yīng)力結(jié)構(gòu)件，如飛機(jī)上、下翼面壁板、桁條等。固溶處理后塑性好，熱處理強(qiáng)化效果好，在150度以下有良好的強(qiáng)度，并且有特別好的低溫強(qiáng)度，焊接性能差，有應(yīng)力腐蝕開裂傾向。還廣泛應(yīng)用于模具加工、機(jī)械設(shè)備、工裝夾具等。1.2.3 合金的工藝特點(diǎn)7075鋁合金是一種冷處理鍛壓合金，強(qiáng)度高，遠(yuǎn)勝于軟鋼。7075鋁合金是商用最強(qiáng)力合金之一。普通抗腐蝕性能、良好機(jī)械性能及陽極反應(yīng)。細(xì)小晶粒使得深度鉆孔性能更好，工具耐磨性增強(qiáng)，螺紋滾制更與眾不同。其主要物理特性：抗拉強(qiáng)度524Mpa，0.2%屈服強(qiáng)度455Mpa：伸長(zhǎng)率11%，彈性模量E/Gpa：71，硬度150HB，密度：2810。特點(diǎn)：1.高強(qiáng)度可熱處理合金

7、。2.良好機(jī)械性能。3.可使用性好。4.易于加工，耐磨性好。5.抗腐蝕性能、抗氧化性好。1.3 工藝流程制定鋁合金棒材因其為實(shí)心制品，沿其縱向全長(zhǎng)為等斷面形狀，且尺寸精度較低，可通過擠壓方式直接獲得，其工藝流程較簡(jiǎn)單。拉制棒材因尺寸精度高，通過擠壓方式獲得的尺寸精度無法滿足成品因要求，需要進(jìn)行后續(xù)冷加工工藝，通過拉直?？刂谱罱K的產(chǎn)品尺寸精度，其生產(chǎn)工藝流程相對(duì)復(fù)雜。根據(jù)訂單提供的信息（合金尺寸、定尺長(zhǎng)度、處理狀態(tài)），以及7075合金的特點(diǎn)現(xiàn)有設(shè)備能力，制定合理的生產(chǎn)工藝流程。生產(chǎn)工藝流程：熔鑄鋸切車皮均勻化退火處理擠壓鋸切頭尾固溶與淬火輥矯鋸切包裝。合金熔鑄后對(duì)鑄錠進(jìn)行鋸切頭尾，以保證鑄錠整體

8、質(zhì)量；然后根據(jù)計(jì)算的鑄錠長(zhǎng)度按要求鋸切鑄錠，得到一定段數(shù)，作為擠壓的原材料；由于采用反向擠壓，因而為保證制品的質(zhì)量要對(duì)鑄錠進(jìn)行車皮；為使鋁合金鑄錠成分和組織均勻化，車皮完成后進(jìn)行均勻化退火處理；擠壓結(jié)束后對(duì)棒材進(jìn)行鋸切頭尾以滿足立式淬火爐設(shè)備要求；根據(jù)訂單要求成品T6狀態(tài)，對(duì)棒材進(jìn)行固溶時(shí)效處理；根據(jù)7075合金的工藝特點(diǎn)，即固溶后應(yīng)該很快自然時(shí)效，故輥式矯直應(yīng)該在淬火后2小時(shí)內(nèi)完成；最后按定尺要求進(jìn)行鋸切并包裝。1.4 變形過程中各段定尺計(jì)算根據(jù)成品的截面積并利用體積不變?cè)碛?jì)算鑄錠鋸切的定尺長(zhǎng)度，應(yīng)考慮擠壓過程中的壓余，頭尾切除量等因素。在保證定尺的前提下盡量提高鋁合金加工過程中的成品率。

9、1.4.1變形過程各段已知條件成品棒規(guī)格：30mm，定尺2.5m，總重量1900kg；熔鑄系統(tǒng)：容量1噸的碳棒熔煉爐，水平連鑄，鑄錠直徑為152mm，每個(gè)鑄次可鑄造2根，鑄造機(jī)有效行程9m，最大鑄錠長(zhǎng)度9m，鑄造完成后，鑄錠頭部切除200mm，尾部切除150mm，一個(gè)鑄次燒損1%，另有50kg形成廢鋁；鋸切系統(tǒng)：鑄錠鋸縫寬度約為1.5mm；擠壓部分：對(duì)于實(shí)心型棒材而言，擠壓坯料的長(zhǎng)度不超過490mm，普擠壓過程壓余設(shè)定為20mm，擠壓后，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)直徑30mm的棒材尾部切除0.2m，頭部切除0.8m；車削工藝：鑄錠車皮量規(guī)定為2.5mm。1.4.2 定尺計(jì)算根據(jù)設(shè)備能力及合金特點(diǎn)，7075鋁合金

10、擠壓過程中長(zhǎng)度應(yīng)小于490mm。根據(jù)訂單信息，定尺為2.5m，因而成品棒尺寸，應(yīng)該為4、6、8米，為提高成品率應(yīng)盡量提高成品長(zhǎng)度，先按8米進(jìn)行計(jì)算。成品棒底面積S考慮錠坯壓余20mm，擠壓棒切尾0.2m，切頭0.8m，棒材體積V1根據(jù)體積不變定律，擠壓鑄錠體積，鑄錠底面積S1鑄錠鋸切長(zhǎng)度L長(zhǎng)度小于490mm，故鑄錠鋸切定尺長(zhǎng)395mm1.5 成品率計(jì)算根據(jù)鋁棒訂單需求量1900kg，每根成品重m則成品共有根數(shù)n=1900/4.8243=393根由于擠壓棒定尺5m，故一根擠壓管可以切成2根成品管，故需要擠壓棒根數(shù)為393/2=197根，即需要擠壓坯料197根。考慮到一根鑄錠最長(zhǎng)9m，擠壓坯料定尺

11、395mm，因而需要9根鑄錠。各工序損失如下：鋸切量：頭尾損失：車皮量：壓余量：成品率：1.6 熔鑄投料量計(jì)算根據(jù)成品率，計(jì)算所需要鑄錠質(zhì)量為由于鑄錠質(zhì)量不足3t，因而設(shè)計(jì)五個(gè)鑄次；總投料量約為有上述計(jì)算得知，前四個(gè)鑄次鑄錠長(zhǎng)；第五個(gè)鑄次鑄錠長(zhǎng)。前四個(gè)鑄次鑄錠體積為第五個(gè)鑄次體積為考慮到一個(gè)鑄次燒損1%，另有50kg形成廢鋁，則前四個(gè)鑄次的投料量為第五鑄次的投料量為2 具體工藝安排及操作步驟2.1 熔鑄工藝安排及計(jì)算2.1.1 熔鑄工藝的工藝流程熔鑄基本工藝過程設(shè)計(jì)為：計(jì)算配料制定工藝熔化調(diào)質(zhì)（添加元素）凈化（精煉）扒渣靜置保溫液體轉(zhuǎn)注（在線凈化處理）過濾鑄造均熱檢驗(yàn)出廠2.1.2 鑄次分配根

12、據(jù)上章計(jì)算，考慮熔鑄所需的總噸數(shù)以及設(shè)備能力，設(shè)計(jì)五個(gè)鑄次，每個(gè)鑄次鑄兩根鑄錠，共鋸切成197根擠壓坯料。前四個(gè)鑄次鑄錠長(zhǎng)；第五個(gè)鑄次鑄錠長(zhǎng)。前四個(gè)鑄次鑄錠體積為第五個(gè)鑄次體積為考慮到一個(gè)鑄次燒損1%，另有50kg形成廢鋁，則前四個(gè)鑄次的投料量為第五鑄次的投料量為2.1.3 合金的成分計(jì)算合金的設(shè)計(jì)成分及內(nèi)控范圍見表2.1。表2.1 7075合金設(shè)計(jì)成分及內(nèi)控范圍（w%）元素SiFeCuMnMg CrZnTiAl設(shè)計(jì)成分（%）1.6 2.50.235.6余量?jī)?nèi)控范圍（%）0-0.40-0.51.4-1.80-0.32.3-2.70.2-0.265.3-5.90-0.2余量2.1.4 配料計(jì)算第

13、一爐配料方式如下：(1)根據(jù)合金的設(shè)計(jì)成分，考慮滿足各元素的內(nèi)控范圍并滿足經(jīng)濟(jì)性要求，原料采用牌號(hào)為Al99.00的重熔鋁錠、純銅板、純鎂錠、純鋅錠和Al-Cr中間合金，所使用的各種原料的化學(xué)成分見表2.2。表2.2 各種原料的化學(xué)成分(w%)SiFeCuMnMg CrZnAlTi重熔鋁錠0.420.50 0.020.050.0599.00純銅板99.9純鎂錠99.9純鋅錠99.9Al-Cr中間合金10.090.0(2)計(jì)算各種成分總的裝爐量或最大限量。主要成分 Cu：877.78×1.6% =14.04kg Mg：877.78×2.5%=21.94kg Zn：877.78

14、×5.6%=49.16kg Cr：877.78×0.23%=2.02kg雜質(zhì)限量 Fe：877.78×0.5%=4.39kg Si：877.78×0.4%=3.51kg(3)各種中間合金及純金屬用量計(jì)算。Al-Cr中間合金 2.02/10%=20.2kgAl（重熔鋁錠）(877.78-14.04-21.94-49.16-2.02-20.2×90%)/99%=780.24kgMg（純鎂錠） 21.94-780.24×0.05%=21.55kgCu（純銅板） 14.04-780.24×0.02%=13.88kgZn（純鋅錠） 4

15、9.16-780.24×0.05%=48.77kg(4)核算A.核算各種爐料的裝入量之和與配料總量是否相等，爐料中各元素的加入量之和與合金中各元素需要量是否相等。通過各成分所占百分比計(jì)算各元素的實(shí)際加入量，并進(jìn)行相應(yīng)核算，得到如表2.3所示合金配料計(jì)算卡片。表2.3 7075合金配料計(jì)算卡片（單位/kg）裝爐量SiFeCuMnMg CrZnAlTi配料總量877.783.514.3914.0421.942.0249.16782.72重熔鋁錠780.243.283.900.160.390.39772.12純銅板13.8813.88純鎂錠21.5521.55純鋅錠48.7748.77Al

16、-Cr20.22.0218.18經(jīng)過核算，各種爐料的裝入量之和與配料總量相等，爐料中各元素的加入量之和與合金中各元素需要量相等。B.計(jì)算雜質(zhì)及雜質(zhì)總量是否在允許范圍內(nèi)。由于純銅板、純鎂錠、純鋅錠、Al-Cr中間合金均不考慮所含的雜質(zhì)，因此雜質(zhì)總量即為純鋁錠中雜質(zhì)含量：Fe=3.904.39kg；Si=3.283.51kg。經(jīng)過核算，雜質(zhì)及雜質(zhì)總量在允許范圍內(nèi)。綜上所述，計(jì)算基本正確，可以投料。第二爐配料方式如下：由于當(dāng)需要多個(gè)鑄次時(shí)，需考慮后面的鑄次要用掉之前鑄造過程中產(chǎn)生的廢料，回收廢料質(zhì)量為40kg。則回收率為40/877.78=4.56%。各種中間合金及純金屬用量計(jì)算Al-Cr中間合金

17、20.2×(1-4.56%)=19.28kgAl（重熔鋁錠） 780.24×(1-4.56%)=744.66kgMg（純鎂錠） 21.55×(1-4.56%)=20.57kgCu（純銅板） 13.88×(1-4.56%)=13.25kgZn（純鋅錠） 48.77×(1-4.56%)=46.55kg因此第二爐配料方式見表2.4。表2.4 第二爐7075合金配料卡片廢料Al-Cr重熔鋁錠純鎂錠純銅板純鋅錠裝爐量（kg）4019.28744.6620.5713.2546.55同理，第三爐、第四爐配料表與第二爐相同。第五爐配料方式如下：第五爐總投料量7

18、95.05kg，考慮可以回收上一爐廢料40kg，此爐僅需配料755.05kg。(1)所使用的各種原料與前四爐相同；(2)計(jì)算各種成分總的裝爐量或最大限量。主要成分 Cu：755.05×1.6% =12.08kg Mg：755.05×2.5%=18.88kg Zn：755.05×5.6%=42.28kg Cr：755.05×0.23%=1.74kg雜質(zhì)限量 Fe：755.05×0.5%=3.78kg Si：755.05×0.4%=3.02kg(3)各種中間合金及純金屬用量計(jì)算。Al-Cr中間合金 1.74/10%=17.40kgAl（重

19、熔鋁錠）(755.05-12.08-18.88-42.28-1.74-17.4×90%)/99%=671.12kgMg（純鎂錠） 18.88-671.12×0.05%=18.54kgCu（純銅板） 12.08-671.12×0.02%=11.95kgZn（純鋅錠） 42.28-671.12×0.05%=41.94kg(4)核算符合投料要求。故因此第五爐配料方式見表2.5。表2.5 第五爐7075合金配料卡片廢料Al-Cr重熔鋁錠純鎂錠純銅板純鋅錠裝爐量（kg）4017.40671.1218.5411.9541.94 2.1.5 熔煉工藝參數(shù)(1)加料方式

20、：合金元素一般以四種方式加入熔體：純金屬，中間合金，添加劑，鹽類。一般銅，鎂，鋅等熔點(diǎn)低，在鋁中溶解度大，直接以純金屬形式加入鋁合金中，所以Cu，Mg，Zn元素以銅板，鎂錠，鋅錠的形式加入。Cr元素熔點(diǎn)較高，以Al-Cr中間合金的形式加入。因而加料形式確定為重熔鋁錠、純銅板、純鎂錠、純鋅錠和Al-Mn中間合金。(2)裝料順序：在確定裝爐順序時(shí)應(yīng)考慮如下基本原則：易燒損的小塊、薄片廢料應(yīng)裝在爐底。在合金組成中，量大的金屬（鋁錠）應(yīng)先入爐。易氧化、易揮發(fā)的金屬宜最后入爐。合金中組元熔點(diǎn)相差很大時(shí)，宜先裝入易熔金屬，然后加入難熔金屬。中間合金一般裝在中上層。為保證銅板的燒損，并保證其有充分的溶解時(shí)間

21、，銅板應(yīng)該在爐料熔化下塌且熔體能將銅板淹沒時(shí)加入，并保證銅板不露出液面。因而裝料順序確定鋁錠銅板Al-Mn中間合金純鋅錠純鎂錠。(3)熔煉：7075合金的開始融化溫度（固相線溫度）為502，融化完成溫度（液相線溫度）為630。實(shí)際生產(chǎn)中，熔煉溫度通常選擇高于液相線溫度5060，以避開半熔融狀態(tài)的溫度范圍。因而熔煉溫度確定為為700-750。A覆蓋爐料裝完后即可升溫，熔化過程中隨著爐料溫度的升高，特別是當(dāng)爐料開始熔化后，金屬外層表面所覆蓋的氧化膜很容易破裂，將逐漸失去保護(hù)作用。氣體在這時(shí)候很容易侵入，造成內(nèi)部金屬的進(jìn)一步氧化。并且已熔化的液體或液流要向爐底流動(dòng)，當(dāng)液滴或液流進(jìn)入底部匯集起來時(shí)，其

22、表面的氧化膜就會(huì)混入熔體中。所以為了防止金屬進(jìn)一步氧化和減少進(jìn)入熔體的氧化膜，在爐料軟化下塌時(shí)，應(yīng)適當(dāng)向金屬表面撒上一層粉狀熔劑覆蓋，粉狀溶劑為KCl：NaCl按1：1混合，加入量占投量的12%。B攪動(dòng)熔體熔化過程中應(yīng)注意防止熔體過熱，在較高的溫度下容易產(chǎn)生局部過熱。為此當(dāng)爐料熔化之后，應(yīng)適當(dāng)攪動(dòng)熔體，此處采用電磁攪拌即可，以使熔池里各處溫度均勻一致，同時(shí)也利于加速熔化。C扒渣當(dāng)爐料在熔池里已充分熔化，并且熔體溫度達(dá)到熔煉溫度時(shí)，即可扒除熔體表面漂浮的大量氧化渣。扒渣前應(yīng)先向熔體上均勻撒入粉狀熔劑，以使渣與金屬分離，有利于扒渣，可以少帶出金屬。扒渣要求平穩(wěn)，防止渣卷入熔體內(nèi)。扒渣要徹底，因浮渣

23、的存在會(huì)增加熔體的含氣量，并弄臟金屬。D取樣及調(diào)整成分在熔煉過程中，由于各種原因都可能會(huì)使合金成分發(fā)生改變，這種改變可能使熔體的真實(shí)成分與配料計(jì)算值發(fā)生較大的偏差。因而需在爐料熔化后，取樣進(jìn)行快速分析，以便根據(jù)分析結(jié)果是否需要調(diào)整成分，調(diào)整成分可采用補(bǔ)料或沖淡的方法。(4)保溫時(shí)間：容量1噸的碳棒熔煉爐，爐子的功率為100KW，可根據(jù)鋁的熱熱容量、爐子功率以及爐子的熱效率（40%）計(jì)算熔化時(shí)間，熔煉1爐大約需要8小時(shí)。(5)各種元素合適加入考慮7075合金除投料元素外，均為雜質(zhì)元素，不含其它微量元素，因而不加入其它元素。(6)精煉為進(jìn)一步提高熔體的純凈度，進(jìn)一步的降低氫含量和排除非金屬夾雜物，

24、考慮采用高效的在線凈化處理技術(shù)。除氫凈化過程為：爐料全部熔化后，當(dāng)合金液溫度到700740時(shí)，采用Ar氣法精煉10min。精煉后，將熔體導(dǎo)入靜置爐用Ar氣精煉30min，靜置30min，然后去除合金液表面的熔渣，再將合金液轉(zhuǎn)入保溫爐或直接澆注。2.1.6鑄造工藝條件查閱資料可知，7075鋁合金澆鑄溫度為690710，冷卻水壓0.1MPa，鑄造速度為70mm/min。1為了細(xì)化晶粒得到較好的合金組織，考慮在在線凈化過程中加入Al-5Ti-B晶粒細(xì)化劑，對(duì)晶粒進(jìn)行變質(zhì)處理。2.1.7鑄造過程中損耗率計(jì)算一般鑄造過程中會(huì)燒損1%，考慮溜槽，扒渣產(chǎn)生的廢料，沒鑄次按50Kg損耗算，其中40kg可以回收

25、。鑄錠總質(zhì)量M1投料總質(zhì)量M2因而鑄造過程中損耗率為2.1.8成品鑄錠計(jì)算根據(jù)裝爐量、鑄錠尺寸及根數(shù)，估算所鑄造的鑄錠的長(zhǎng)度。一般鑄錠頭部去除200mm，尾部去除150mm。由上述計(jì)算可知，設(shè)計(jì)五個(gè)鑄次，每個(gè)鑄次鑄兩根鑄錠，前四個(gè)鑄次鑄錠長(zhǎng)8278.5mm；第五個(gè)鑄次鑄錠長(zhǎng)7485.5mm。2.2 鋸切定尺安排鑄錠切割機(jī)器為圓盤式切割機(jī)器，鋸縫寬度約為1.5mm,一共五個(gè)鑄次，鑄錠總長(zhǎng)度為鋸切出的坯料總長(zhǎng)度為則鋸切過程中廢品率為2.3車削工藝安排由于擠壓工藝采用反向擠壓，本設(shè)計(jì)設(shè)定的為車皮，鑄錠車皮量規(guī)定為2.5mm。車皮損失量計(jì)算如下：鑄錠直徑D1=152mm，車皮后D2=（152-2

26、15;2.5）mm=147mm;所以切皮損失質(zhì)量為2.4均火工藝2.4.1 均勻化退火均勻化退火是將鋁合金加熱到略低于固相線溫度（Ac3或Acm以上150-300），長(zhǎng)時(shí)間保溫（10-15h），然后隨爐冷卻，以使鋁合金的化學(xué)成分和組織均勻化。均勻化退火能耗高，易使晶粒粗大。為細(xì)化晶粒，均勻化退火后應(yīng)進(jìn)行完全退火或正火。這種工藝主要用于質(zhì)量要求高或偏析較嚴(yán)重的合金鋼鑄錠、鑄件或鍛坯。固溶處理，是指將合金加熱至第二相能全部或最大限度地溶入固溶體的溫度，保持一段時(shí)間后，以快于第二相自固溶體中析出的速度冷卻，獲得過飽和固溶體的過程。固溶處理的主要目的是改善鋼或合金的塑性和韌性，為沉淀硬化處理作好準(zhǔn)備等

27、。2.4.2均勻化退火工藝設(shè)計(jì)根據(jù)文獻(xiàn)上查的7075鋁合金的工藝特點(diǎn)并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，設(shè)計(jì)均勻化退火制度為：460下保溫24h。2.5擠壓工藝2.5.1擠壓比擠壓比為擠壓筒面積與擠壓成品面積之比，計(jì)算如下：2.5.2擠壓工藝參數(shù)確定擠壓過程采用1000噸臥式反向雙動(dòng)擠壓機(jī)通過查找手冊(cè)2,確定擠壓過程各工藝參數(shù)如下：(1)壓余設(shè)計(jì)為20mm；(2)擠壓長(zhǎng)度根據(jù)上述計(jì)算設(shè)計(jì)為6.03m；(3)擠壓溫度： 鑄錠加熱溫度設(shè)計(jì)為420，擠壓筒溫度設(shè)計(jì)為385；(4)擠壓速度： 7075屬于硬鋁合金，擠壓比較大，因而擠壓速度設(shè)計(jì)為0.5mm/s。2.5.3擠壓工藝設(shè)計(jì)由于7075鋁合金屬于硬鋁合金，為保證擠

28、壓棒材尺寸精度好，使擠壓力全部用于金屬變形，采用反向擠壓。擠壓過程中：上料、鑄鋼前進(jìn)、敦實(shí)、擠壓。 2.6固溶淬火工藝根據(jù)訂單要求，成品管狀態(tài)為T6狀態(tài)。T6狀態(tài)指固溶處理后人工時(shí)效狀態(tài)。淬火是可強(qiáng)化熱處理鋁合金的最重要和要求最嚴(yán)格的熱處理操作，目的是得到高濃度的過飽和固溶體，給自然時(shí)效和人工時(shí)效創(chuàng)造必要的條件，因此制定淬火工藝制度時(shí)，必須認(rèn)真選擇加熱溫度、加熱時(shí)間等因素。鋁合金的淬火加熱溫度主要是根據(jù)合金中低熔點(diǎn)共晶的最低熔化溫度來確定的，同時(shí)應(yīng)考慮生產(chǎn)工藝和其他方面的要求如工件尺寸、變形程度、晶粒度等因素。綜合以上因素，加熱溫度選為520，根據(jù)棒材直徑30mm確定加熱保溫時(shí)間為3h，淬火介

29、質(zhì)選擇水，淬火時(shí)的冷卻速度越大，淬火材料的殘余應(yīng)力和殘余變形也越大。而且本次生產(chǎn)的管材形狀簡(jiǎn)單，故水溫定為30-40。淬火速度為5/s。2.7矯直工藝淬火前采用拉伸矯直，矯直效率3根/min，最大拉伸力80噸，有效行程1.5m，功率20kw。淬火后采用輥式矯直，矯直速度為5m/min。功率15Kw。2.8鋸切完成矯直后，按要求對(duì)產(chǎn)品按定尺2.5m進(jìn)行鋸切。2.9包裝由于客戶對(duì)包裝沒明確要求，可按場(chǎng)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行包裝。對(duì)制品的尺寸精度，表面質(zhì)量及平直度進(jìn)行檢查，合格后進(jìn)行包裝，采用3層包裝，由內(nèi)至外：塑料紙，牛皮紙，發(fā)泡塑料包裝膜，15根1包。3成本核算3.1成品率計(jì)算鑄錠體積：成品體積：成品率：3

30、.2各工序工時(shí)及成本計(jì)算3.2.1熔鑄工時(shí)及成本計(jì)算(1)熔煉：采用容量1噸的碳棒熔煉爐，爐子的功率為100KW，根據(jù)鋁的熱熱容量、爐子功率以及爐子的熱效率（40%）計(jì)算熔化時(shí)間，熔煉1爐大約需要8小時(shí)，共熔煉5爐，此部分是生產(chǎn)需要2人進(jìn)行操作。因而熔煉時(shí)間T1所需工時(shí)數(shù)N1熔煉共耗電量H1考慮到晚上11點(diǎn)到第二天早上8點(diǎn)的電價(jià)為0.5元/度，白天電價(jià)為1元/度，因而熔煉設(shè)計(jì)排班如表3.1。表3.1 熔煉排班表第一天晚上11點(diǎn)到早上8點(diǎn)第二天早上8點(diǎn)到晚上11點(diǎn)第二天晚上11點(diǎn)到早上8點(diǎn)第三天早上8點(diǎn)到下午3點(diǎn)用電時(shí)長(zhǎng)（h）91597電價(jià)（元/度）0.510.51總電費(fèi)（元）450150045

31、0700熔煉過程總電費(fèi)W1(2)鑄造：鑄造一爐時(shí)間按0.5h計(jì)算，此部分是生產(chǎn)需要2人進(jìn)行操作。因而鑄造時(shí)間T2所需工時(shí)數(shù)N23.2.2鋸切工時(shí)及成本計(jì)算鑄錠切割機(jī)器為圓盤式切割機(jī)器，鋸切一段需要1分鐘，共197段，此部分可交由熔鑄工人等爐子升溫時(shí)，完成鋸切。這部分人工費(fèi)用不計(jì)入時(shí)間和成本計(jì)算，但要計(jì)算鋸縫損失。電費(fèi)及鋸片折舊按10元/小時(shí)。因而鋸切時(shí)間T3鋸切過程電費(fèi)及折舊費(fèi)W23.2.3車皮工時(shí)及成本計(jì)算車皮需要一個(gè)工人用車床完成，車皮速度按100mm/min計(jì)算，每更換一次試樣增加0.5min。因而車皮時(shí)間T4車皮過程所需工時(shí)數(shù)N33.2.4均勻化退火工時(shí)及成本計(jì)算為了節(jié)省能源成本，用步進(jìn)式鋁錠加熱爐，爐子額定功率140KW，工作室尺寸7000×600×600mm，每爐退火保溫8h。由于鋁錠尺寸為395mm147mm，一共197根，共需退火1爐。因而總退火時(shí)間T5考慮到白天晚上電價(jià)不同，因而均勻化退火排班如表3.2。表3.2 均勻化退火排班表晚11點(diǎn)到早8點(diǎn)第二天早8點(diǎn)到晚11點(diǎn)晚11點(diǎn)到第三天早8點(diǎn)第三天早8點(diǎn)到下午3點(diǎn)用電時(shí)長(zhǎng)（h）91597電價(jià)（元/度）0.510.51總電費(fèi)（元）6302100630980因而均勻化退火過程總電費(fèi)W3=630+2100+630+980=4