CN102319884A - 一种可焊铝合金扁铸锭的制造方法 - Google Patents

一种可焊铝合金扁铸锭的制造方法 Download PDF

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一种可焊铝合金扁铸锭的制造方法，它涉及一种铝合金扁铸锭的制造方法。本发明要解决现有技术制备的铝合金扁铸锭存在铸造成品率低的问题。本发明的操作步骤如下：一、熔炼，二、成型。本发明的优点：一、本发明加入了Al-Be中间合金，降低夹杂的倾向性；二、本发明采用低液位铸造技术有效地保证了铸锭的表面质量；三、本发明先进的水冷控制系统为铸造提供了稳定的水流量，在半连续铸造前期采用脉冲水冷却技术，减少冷却强度，降低应力；四、本发明采用自动控温系统为铸造温度提供了可靠的保证；五、本发明实现全程回火处理，降低了铸锭的裂纹倾向性。本发明主要用于制造铝合金扁铸锭。

Description

一种可焊铝合金扁铸锭的制造方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金扁铸锭的制造方法。
背景技术
随着我国铁路客运、货运的全面提速，对内燃机车的马力要求越来越大，发动机动力增加的同时车体体积、重量大幅增加，而目前我国铁路路基条件难以承受大功率高速机车的重量。由于铝合金具有密度小、比强度高等优点，使其应用范围不断扩大，在许多场合可以替代钢铁材料。用铝合金代替原来货车车厢钢铁结构，外表美观，可显著减少车厢自身重量，所以使用铝合金材料替代大功率机车钢结构件，是解决高速机车超重的最佳途径。这种可焊铝合金材料代替原来的钢铁材料则完全符合了高速列车轻量化、高强度、耐腐蚀性、焊接性能优良的要求。它是在Al的基体上添加Zn和Mg元素，形成了η(MgZn2)和T(Al2Mg3Zn3)相，这两个相的同时存在时，对合金起到了强化的作用；同时在合金中添加Mn、Cr、Ti、Zr元素可以改善合金的抗蚀性、可焊性。但是现有技术制备的铝合金扁铸锭存在铸造成品率低的问题。
发明内容
本发明要解决现有技术制备的铝合金扁铸锭存在铸造成品率低的问题，而提供一种可焊铝合金扁铸锭的制造方法。
一、熔炼：按质量分数Cu为0.12％～0.18％、Mn为0.3％～0.6％、Mg为1.1％～1.4％、Cr为0.15％～0.20％、Zn为4.2％～4.8％、Ti为0.03％～0.05％、Zr为0.08％～0.16％、V为0.04％～0.06％和余量为Al的配比称取熔炼原料，然后将称取的熔炼原料和Al-Be中间合金加入到燃油炉中，在温度为720℃～760℃下使加入的材料全部熔化，然后在温度为720℃～760℃，搅拌速度为1m/s～1.5m/s的条件下搅拌熔炼5min～10min，即得到铝合金熔液；二、成型：将步骤一制备的铝合金熔液导入静置炉中，在温度为720℃～740℃、氩气保护下精炼10～20min，然后在温度为720℃～740℃、氩气保护下静置20～30min，得到铸造熔体，最后在温度控为720℃～750℃、铸造速度为60mm/min～75mm/min、模具金属液位为65～80mm，冷却水流量为50m3/h～80m3/h、冷却水温度为10℃～20℃的条件下采用半连续铸造法将铸造熔体制成可焊铝合金扁铸锭；步骤一中所述的Al-Be中间合金的质量与称取的熔炼原料的总质量之比为(1～3)∶105。
本发明的优点：一、本发明加入了Al-Be中间合金，有效地降低熔体氧化层的厚度，降低夹杂的倾向性；二、本发明采用低液位铸造技术有效地保证了铸锭的表面质量；三、本发明先进的水冷控制系统为铸造提供了稳定的水流量，在半连续铸造前期采用脉冲水冷却技术，减少冷却强度，降低应力，与传统铸造相对在开头不铺纯铝底、不需增加特殊设备的情况下，避免了锻造初期容易出现断裂或裂纹的现象；四、本发明采用自动控温系统为铸造温度提供了可靠的保证；五、本发明在铸造过程中多余冷却水通过挡水板分流，使锻造铸锭通过自身预热使得在铸造过程中的温度达到回火温度，从而实现全程回火处理，降低了铸锭的裂纹倾向性。
附图说明
图1是试验一制备的可焊铝合金扁铸锭和现有铸造技术生产的铝合金扁铸锭的抗拉强度曲线图，图1中的
Figure BDA0000097396310000021
试验一制备的可焊铝合金扁铸锭的抗拉强度曲线图，图1中的
Figure BDA0000097396310000022
现有铸造技术生产的铝合金扁铸锭的抗拉强度曲线图；图2是试验一制备的可焊铝合金扁铸锭和现有铸造技术生产的铝合金扁铸锭的屈服强度曲线图，图2中的
Figure BDA0000097396310000023
试验一制备的可焊铝合金扁铸锭的屈服强度曲线图，图2中的
Figure BDA0000097396310000024
现有铸造技术生产的铝合金扁铸锭的屈服强度曲线图；图3试验一制备的可焊铝合金扁铸锭和现有铸造技术生产的铝合金扁铸锭的断后伸长率曲线图，图3中的
Figure BDA0000097396310000025
试验一制备的可焊铝合金扁铸锭的断后伸长率曲线图，图3中的
Figure BDA0000097396310000026
现有铸造技术生产的铝合金扁铸锭的断后伸长率曲线图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种可焊铝合金扁铸锭的制造方法，具体是按以下步骤完成的：
一、熔炼：按质量分数Cu为0.12％～0.18％、Mn为0.3％～0.6％、Mg为1.1％～1.4％、Cr为0.15％～0.20％、Zn为4.2％～4.8％、Ti为0.03％～0.05％、Zr为0.08％～0.16％、V为0.04％～0.06％和余量为Al的配比称取熔炼原料，然后将称取的熔炼原料和Al-Be中间合金加入到燃油炉中，在温度为720℃～760℃下使加入的材料全部熔化，然后在温度为720℃～760℃，搅拌速度为1m/s～1.5m/s的条件下搅拌熔炼5min～10min，即得到铝合金熔液；二、成型：将步骤一制备的铝合金熔液导入静置炉中，在温度为720℃～740℃、氩气保护下精炼10～20min，然后在温度为720℃～740℃、氩气保护下静置20～30min，得到铸造熔体，最后在温度控为720℃～750℃、铸造速度为60mm/min～75mm/min、模具金属液位为65～80mm，冷却水流量为50m3/h～80m3/h、冷却水温度为10℃～20℃的条件下采用半连续铸造法将铸造熔体制成可焊铝合金扁铸锭。
本实施方式步骤一中所述的Al-Be中间合金的质量与称取的熔炼原料的总质量之比为(1～3)∶105。
本实施方式加入了Al-Be中间合金，有效地降低熔体氧化层的厚度，降低夹杂的倾向性。
本实施方式采用低液位铸造技术有效地保证了铸锭的表面质量。
采用下述试验验证发明效果：
试验一：一种可焊铝合金扁铸锭的制造方法，具体是按以下步骤完成的：
一、熔炼：按质量分数Cu为0.15％、Mn为0.4％、Mg为1.2％、Cr为0.17％、Zn为4.5％、Ti为0.03％、Zr为0.12％、V为0.04％和余量为Al的配比称取熔炼原料，然后将称取的熔炼原料和Al-Be中间合金加入到燃油炉中，在温度为740℃下使加入的材料全部熔化，然后在温度为740℃，搅拌速度为1.2m/s的条件下搅拌熔炼7.5min，即得到铝合金熔液；二、成型：将步骤一制备的铝合金熔液导入静置炉中，在温度为730℃、氩气保护下精炼20min，然后在温度为730℃、氩气保护下静置20min，得到铸造熔体，最后在温度控为720℃、铸造速度为60mm/min、模具金属液位为70mm，冷却水流量为70m3/h、冷却水温度为室温的条件下采用半连续铸造法将铸造熔体制成可焊铝合金扁铸锭。
本实施方式步骤一中所述的Al-Be中间合金的质量与称取的熔炼原料的总质量之比为2∶105。
本试验步骤一中所述的材料为纯铝锭、Al-Cu中间合金、Mn添加剂、纯Mg锭、Cr添加剂、纯Zn锭、Al-Ti丝、Mg-Zr中间合金和Al-V中间合金；本试验步骤一中所述Al-Be中间合金中Be的质量分数为4％，Al的质量分数为96％。
本试验步骤二中采用自动控温系统控制半连续铸造的温度，自动控温系统的温度控制精度为3℃。
本试验步骤二中在半连续铸造过程中冷却水先以脉冲水冷却技术进行冷却，至锻造长度为130mm冷却水再以连续冷却技术进行冷却，其中所述的脉冲水冷却技术是以频率为0.5次/s的冷却水技术。
本试验步骤二中在半连续铸造过程中采用挡水板，保证冷却水只作用从开始锻造至350mm处。
检测本试验制备的可焊铝合金扁铸锭和现有铸造技术生产的铝合金扁铸锭的抗拉强度，结果如图1所示，检测本试验制备的可焊铝合金扁铸锭和现有铸造技术生产的铝合金扁铸锭的屈服强度，结果如图2所示，通过图1和图2可知本试验制备的可焊铝合金扁铸锭的抗拉强度和屈服强度虽然均低于现有铸造技术生产的铝合金扁铸锭的抗拉强度和屈服强度，但通过检测可知，这两项指标均符合标准范围；通过检测本试验制备的可焊铝合金扁铸锭和现有铸造技术生产的铝合金扁铸锭的断后伸长率，如图3所示，通过图3可知本试验制备的可焊铝合金扁铸锭的断后伸长率平均值高于现有铸造技术生产的铝合金扁铸锭的断后伸长率平均值，综合考虑本试验制备的可焊铝合金扁铸锭综合力学性能要好于现有铸造技术生产铸锭，利于后续的压力加工。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤一中所述的熔炼原料为纯铝锭、Al-Cu中间合金、Mn添加剂、纯Mg锭、Cr添加剂、纯Zn锭、Al-Ti丝、Mg-Zr中间合金和Al-V中间合金；步骤一中所述Al-Be中间合金中Be的质量分数为4％，Al的质量分数为96％。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤二中采用自动控温系统控制半连续铸造的温度，自动控温系统的温度控制精度为3℃。其它与具体实施方式一或二相同。
本实施方式采用自动控温系统为铸造温度提供了可靠的保证。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤二中在半连续铸造过程中冷却水先以脉冲水冷却技术进行冷却，至锻造长度为100～150mm冷却水再以连续冷却技术进行冷却，其中所述的脉冲水冷却技术是以频率为0.5～1次/s的冷却水技术。其它与具体实施方式一至三相同。
本实施方式采用先进的水冷控制系统为铸造提供了稳定的水流量；在半连续铸造前期采用脉冲水冷却技术，减少冷却强度，降低应力，与传统铸造相对在开头不铺纯铝底、不需增加特殊设备的情况下，避免了锻造初期容易出现断裂或裂纹的现象。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤二中在半连续铸造过程中采用挡水板，保证冷却水只作用从开始锻造至350mm处。其它与具体实施方式一至四相同。
本实施方式在铸造过程中多余冷却水通过挡水板分流，使锻造铸锭通过自身预热使得在铸造过程中的温度达到回火温度，从而实现全程回火处理，降低了铸锭的裂纹倾向性。

Claims (5)

1.一种可焊铝合金扁铸锭的制造方法，其特征在于可焊铝合金扁铸锭的制造方法是按以下步骤完成的：
一、熔炼：按质量分数Cu为0.12％～0.18％、Mn为0.3％～0.6％、Mg为1.1％～1.4％、Cr为0.15％～0.20％、Zn为4.2％～4.8％、Ti为0.03％～0.05％、Zr为0.08％～0.16％、V为0.04％～0.06％和余量为Al的配比称取熔炼原料，然后将称取的熔炼原料和Al-Be中间合金加入到燃油炉中，在温度为720℃～760℃下使加入的材料全部熔化，然后在温度为720℃～760℃，搅拌速度为1m/s～1.5m/s的条件下搅拌熔炼5min～10min，即得到铝合金熔液；二、成型：将步骤一制备的铝合金熔液导入静置炉中，在温度为720℃～740℃、氩气保护下精炼10～20min，然后在温度为720℃～740℃、氩气保护下静置20～30min，得到铸造熔体，最后在温度控为720℃～750℃、铸造速度为60mm/min～75mm/min、模具金属液位为65～80mm，冷却水流量为50m3/h～80m3/h、冷却水温度为10℃～20℃的条件下采用半连续铸造法将铸造熔体制成可焊铝合金扁铸锭；步骤一中所述的Al-Be中间合金的质量与称取的熔炼原料的总质量之比为(1～3)∶105。
2.根据权利要求1所述的一种可焊铝合金扁铸锭的制造方法，其特征在于步骤一中所述的熔炼原料为纯铝锭、Al-Cu中间合金、Mn添加剂、纯Mg锭、Cr添加剂、纯Zn锭、Al-Ti丝、Mg-Zr中间合金和Al-V中间合金；步骤一中所述Al-Be中间合金中Be的质量分数为4％，Al的质量分数为96％。
3.根据权利要求2所述的一种可焊铝合金扁铸锭的制造方法，其特征在于步骤二中采用自动控温系统控制半连续铸造的温度，自动控温系统的温度控制精度为3℃。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种可焊铝合金扁铸锭的制造方法，其特征在于步骤二中在半连续铸造过程中冷却水先以脉冲水冷却技术进行冷却，至锻造长度为100～150mm冷却水再以连续冷却技术进行冷却，其中所述的脉冲水冷却技术是以频率为0.5～1次/s的冷却水技术。
5.根据权利要求4所述的一种可焊铝合金扁铸锭的制造方法，其特征在于步骤二中在半连续铸造过程中采用挡水板，保证冷却水只作用从开始锻造至350mm处。
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