CN101392340B - 铸造铝合金制造水表表壳的方法及其制品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铸造铝合金制造水表表壳的方法及其制品。制造是用一种含Si：3.9％～13.2％；Mg：0.20％～1.5％；Cu：0.4％～2.3％；Ti：0.05％～0.1％；RE：0.07％～0.2％；Sr：0.01％～0.1％；余为Al的铝合金用铸造方法制造，其制品为水表表壳。按本发明制造的水表表壳具有重量远比现行的黄铜制造的水表表壳轻，成本低，且节约了能源。
Description
技术领域
本发明涉及铸造铝合金制造水表表壳的方法及其制品。
背景技术
计量用水量水表的表壳一直是沿用铸造黄铜制造，尽管它具有良好的机械加工性能，以及良好的化学和物理性能，但始终存在着表壳重、成本高的缺点。另一方面，以质轻、成本低、适宜于铸造的含铝合金，例如，中国专利CN1529768A公开的含硅、镁、锰、铜的铝合金，已广泛用于汽车工业。基于各种原因，目前并未用于制造水表表壳，也就是说，现行的铝合金不能适应水表恶劣的工作环境和对机械性能的要求。例如，水表表壳其内壁一直处于水的浸泡之下，受水和水中杂质的影响，要求它在较长的使用期限内，八年、十年，甚至更长时间，都要求保持良好的化学性能，尤其是耐腐蚀性。从制造过程来看，必须具有良好的铸造性和机械切削加工性能。且还要求有良好的物理性能，如机械强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铸造铝合金制造水表表壳的方法及其制品。
按照本发明所说的铸造铝合金制造水表表壳的方法，包括如下步骤：
1，按下列配比(重量百分比)配料，其中：Si：3.9％～13.2％；Mg：0.20％～1.5％；Cu：0.4％～2.3％；Ti：0.05％～0.1％；RE：0.07％～0.2％；Sr：0.01％～0.1％；余为Al。
按照本发明的一个优选实施例，其中：Si：6.1％～10.0％；Mg：0.30％～1.2％；Cu：0.4％～2.0％；Ti：0.05％～0.1％；RE：0.07％～0.2％；Sr：0.01％～0.1％；余为Al。
按照本发明的又一个优选实施例，其中：Si：6.5％～8.0％；Mg：0.40％～0.9％；Cu：0.5％～1.0％。Ti：0.05％～0.1％；RE：0.07％～0.15％；Sr：0.01％～0.05％；余为Al。
硅的作用是提高合金流动性，改善铸造缩孔缩松性。硅也是一种改善延伸率、抗拉强度、屈服强度等的合金化元素。当同时含硅、镁和铜时，可析出Mg2Si、Al2Cu、Al2CuMg强化相，对提高合金强度有利，使合金具有良好的力学性能、工艺性能和耐腐蚀性能。
镁是一种改善延伸率、抗拉强度、屈服强度等的合金化元素。添加镁对合金的耐腐蚀性能与力学性能提高有益，但铸造工艺性能变差。添加量过多时，镁在熔炼铸造时的极度氧化问题，会使合金氧化严重、流动性降低，易产生铸造缺陷，同时必须进行熔炼保护，增加熔炼与铸造上的难度。镁常与硅搭配使用，总是以Mg2Si析出相为强化要素，提高合金的力学性能，所以镁是不可或缺的合金化元素。
铜是一种改善强度作用极大的合金化元素，具有“自时效”作用，如前所述，它可析出Al2Cu以及Al2CuMg强化相，显著提高铝合金的力学性能，也有利于促进与Mg2Si相共同强化的作用。但是铜加入量太高，热裂问题、铸造工艺性问题严重，同时耐腐蚀性能大幅度下降。
钛主要是以细化基体α相的作用加入，使α相尽可能由粗大树枝晶转变为细小等轴晶，使合金的强韧性得到提高。
混合稀土RE主要是以辅助合金化元素加入。其主要作用是去除合金中的有害气体元素氢、氧、氮以及碱土金属元素钠、钾、钙等，起到净化作用，同时细化基体α相以及对硅相细化起到有益作用。
锶主要是以辅助合金化元素加入。其主要作用是去除铝合金中含有的杂质铁和促进共晶硅细化变质。
本发明将锶、钛与混合稀土三者混合使用，控制总加入量应严加，充分发挥各自优点，达到优化的效果。
铝是合金中的基体元素，其含量受合金化元素加入量控制。铝含量越高，对合金耐腐蚀性能与对铸件实施表面处理技术有益。
2.熔炼
熔炼按上述配比投料。其中，除Ti、Sr、RE在以后的变质、细化步骤中投入外，余者均在熔炼步骤中投入，熔炼采用中频感应炉或其它快速加热设备熔炼。配料中的硅、铜、钛、锶、混合稀土可以中间合金的形式加入，铝、镁可以纯金属的形式加入，但不限于此。熔化时先加硅、铜中间合金，后加纯金属炉料。所述中频炉可先预热后加大功率快速生温。熔炼温度控制在720～800℃。
3.精炼除气与净化
将前述熔融金属温度控制在720～750℃，可用压入法加入除气净化剂，总加入量为投入配料量的0.3～0.8％(重量百分比)，进行10～25分钟的均匀搅拌，搅拌后经10～25分钟的静置，然后净化扒渣。
除气净化剂可采用一种无烟环保型除气净化剂，属于铝合金熔炼专用溶剂，可从市场购置。加入后可产生化学反应和物理作用，需要一定的作用时间，使溶解在铝中的氢气通过浮游扩散的方式得到去除，同时铝中的低密度渣相也得到一同去除。
4.变质、细化处理
将前述经除气与净化的熔融金属控制温度在730～760℃，加入钛、锶、稀土三元微量变质与细化剂，以中间合金的方式加入，总加入量为0.13-0.40％(重量百分比)。加入15～25分钟后，均匀搅拌，再静置35分钟后准备浇注。
5.铸造成形
将前述经变质、细化处理的铝合金融体温度调整在690～750℃，在控制金属铸模温度约120～250℃，进行浇注，获得新型铝合金水表表壳的铸造件。
金属铸模在铸造前要进行预热与上涂料，可采用喷涂或刷涂方式，涂料要均匀，这有利于获得良好的铸件质量。
表壳型腔内放置砂质型芯，型芯材料应以透气性高、退让性好以及具有中温强度的覆膜砂制造。
6.热处理
热处理主要包括固溶处理与时效处理。将前述铝合金铸件放置在料框上，入炉加热。力求装料均匀，在有气流循环的热处理加热设备内进行热处理。
采用地坑井式炉等固溶处理设备，加热保温温度为460℃～540℃，保温时间6～10小时；出炉立即热水淬火，水温控制在60～100℃。
采用地坑井式炉等时效处理设备，加热保温温度为150～180℃，保温时间3～10小时；出炉空冷至室温。
7.对铸件进行机加工，获得所需的水表表壳。
按照本发明的另一个方面，提供一种制品，所说的制品是水表表壳，尽管水表表壳作为一个产品是已有技术中已有的，但本发明所述的水表表壳是以前述的铸造铝合金制造水表表壳的方法为其特征。
显然，按照本发明提供的水表表壳能改变已有技术中用黄铜铸造水表表壳的历史，达到减轻重量、降低成本的目的，不仅如此，由于铝合金的熔点远低于黄铜，从而降低了能耗，这在当今能源紧张，燃料价格据高不下的情况下，更显出本发明的优点。
附图说明
图1是按照本发明的水表表壳铸件的正视图。
具体实施方式
下面参照附图说明按照本发明所述的铸造铝合金制造水表表壳的方法及其制品。如图所示，所述的水表表壳包括一个上端开口的中空壳体1，中空壳体用于安装水表表芯(未示出)，其开口端用于安装旨在保护表芯的表盖(未示出)，壳体的径向外侧有对置的进水管道2和出水管道3，它们与中空的壳体相通。管道2、3远端外侧分别具有与进水管路(未示出)与出水管路(未示出)连接的螺纹4、5。
下面通过实例来说明按照本发明的铸造铝合金制造水表表壳的方法所获铸件的力学性能。
实例所用试样包括：
1、圆柱形试样；
2、水表表壳。
实例1
实例1的配料，其中：Si：7.92％；Mg：0.45％；Cu：0.53％；Ti：0.06％；RE：0.1％；Sr：0.03％；余为Al。
试验结果如表1所示：
表1 本发明的铸造铝合金试样及水表表壳拉伸性能
实例2
实例2配料，其中：Si：6.61％；Mg：0.88％；Cu：0.95％Ti：0.07％；RE：0.08％；Sr：0.019％；余为Al。
试验结果如表2所示：
表2 本发明的铸造铝合金试样及水表表壳拉伸性能
申请人已就本发明的构思及其实施例作出了详细说明，本专业的技术人员可在此基础上做出各种变换和改进，但这些变换和改进都没有脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种铸造铝合金制造水表表壳的方法，包括如下步骤：
(1)按下列配比配料，按重量比，其中：Si：3.9％～13.2％；Mg：0.20％～1.5％；Cu：0.4％～2.3％；Ti：0.05％～0.1％；RE：0.07％～0.2％；Sr：0.01％～0.1％；余为Al；
(2)熔炼，将上述配比的配料，除Ti、Sr、RE外，均投入中频感应炉熔炼，熔炼温度720～800℃；
(3)精炼，将熔炼温度控制在720-750℃，加入除气净化剂，总加入量为投入配料量的0.3-0.8％，搅拌10-25分钟，搅拌后经10-25分钟静置，净化扒渣；
(4)变质、细化处理，将温度控制在730-760℃，加入Ti、Sr和RE，加入后15-25分钟，均匀搅拌后，静置35分钟，并将熔融温度降至690-750℃，准备浇注；
(5)浇注，把金属铸模加热至120-250℃，将熔融的铝合金浇注到金属铸模内；
(6)热处理，将获得的水表表壳铸件放入地坑井式炉进行固溶处理，加热温度460-540℃，保温6-10小时，出炉后立即热水淬火，水温60-100℃；
用地坑井式炉对已淬火铸件进行时效处理，温度150-180℃，保温3-10小时后出炉空冷至室温；
(7)对铸件进行机加工，获得所需的水表表壳。
2.按照权利要求1所述的方法，其中所述的配料为，其中：Si：6.1％～10.0％；Mg：0.30％～1.2％；Cu：0.4％～2.0％；Ti：0.05％～0.1％；RE：0.07％～0.2％；Sr：0.01％～0.1％；余为Al。
3.按照权利要求1所述的方法，其中：Si：6.5％～8.0％；Mg：0.40％～0.9％；Cu：0.5％～1.0％；Ti：0.05％～0.1％；RE：0.07％～0.15％；Sr：0.01％～0.05％；余为Al。
4.一种按上述权利要求的任一个所述方法制造的水表表壳。
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Assignee: Ningbo long Kang Intelligent Instrument Co., Ltd. Assignor: Zhou Yuejian Contract record no.: 2011330001146 Denomination of invention: A method for manufacturing water meter housing by high strength cast aluminum alloy and a product thereof Granted publication date: 20101103 License type: Exclusive License Open date: 20090325 Record date: 20110909 |
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Denomination of invention: A method for manufacturing water meter housing by high strength cast aluminum alloy and a product thereof Effective date of registration: 20140318 Granted publication date: 20101103 Pledgee: Bank of Hangzhou Limited by Share Ltd Beijing branch Pledgor: Zhou Yuejian Registration number: 2014990000175 |
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Denomination of invention: A method for manufacturing water meter housing by high strength cast aluminum alloy and a product thereof Effective date of registration: 20140225 Granted publication date: 20101103 Pledgee: Bank of Hangzhou Limited by Share Ltd Beijing branch Pledgor: Zhou Yuejian Registration number: 2014990000118 |
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