CN102443712B - 一种高强度铸造铝合金的熔铸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度铸造铝合金的熔铸方法，首先将铝合金锭切割成块状并进行喷砂处理后烘干，熔炼工具用涂料进行涂刷，自然干燥后备用，先预热熔炼工具，将铝合金锭置于熔炼工具中熔化，熔化后的合金液搅拌均匀，合金液用氩气进行精炼，精炼后的合金液温度控制在720～740℃，加入铝锶变质剂进行变质处理，变质后的合金液充分搅拌，然后控温静置，打渣，在720～750℃浇注，即可。本发明提供了一种用于此新型高强度铸造铝合金的熔铸方法，首次在非铝硅系铸造合金熔炼过程中添加铝锶变质剂，铝锶变质剂的加入有助于改善合金晶粒的成形，达到更加优良的力学性能，本方法有效的提高了熔铸后铝合金的强度和韧性。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金熔铸技术领域，特别是涉及一种高强度铸造铝合金的熔铸方法。
背景技术
铸造铝合金由于强韧性的不足，在特种运载负重轮、航空等领域的应用受到限制。这些领域多采用变形铝合金，但是变形铝合金对设备和工装模具要求很高，工序多，生产周期长，生产成本很高。而铸造铝合金具有成本低廉，组织各向同性，可以获得特殊的组织，易于生产形状复杂的零件，可以小批量生产也可以大批量生产等优点。因此，开发出能够替代变形铝合金的高强韧铸造铝合金材料及其熔铸成形工艺，达到以铸代锻，缩短制造周期，降低制造成本的目的，具有重要的理论意义和重大的实际应用价值。
目前世界各国在高强韧铝合金研究上十分重视材料和工艺的研究。在材料基础应用上强调优化合金成分和调整微量元素的添加量，力求在强度和韧性上改进提高已有的铸造铝合金材料。在生产工艺研究方面，着力研究先进设备，探索铸件生产工艺新方法。申请号为200810302668.6的专利申请公开了一种高强度铸造铝合金材料，但在该申请中并未公开其熔铸方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供该高强度铸造铝合金材料的熔铸方法，以更好的提高其强度和韧性。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
本发明高强度铸造铝合金的熔铸方法如下：
（1）预处理：铝合金锭切割成块状并进行喷砂处理后烘干，熔炼工具用涂料进行涂刷，涂层厚度1～2mm，自然干燥后备用；
（2）熔化合金：先预热熔炼工具，将铝合金锭置于熔炼工具中熔化，熔化后的合金液搅拌均匀；
（3）精炼：合金液温度控制在730～740℃，采用精炼除气机用氩气进行精炼，精炼参数为：转子转速250～400r/min，氩气流速40～48SCFH，精炼时间不少于20min，合金液温度不高于750℃；
（4）变质处理：精炼后的合金液温度控制在720～740℃，加入合金液0.05～0.08％（重量）的铝锶变质剂，变质时间5～8min，搅拌均匀；
（5）搅拌打渣：变质后的合金液充分搅拌，然后控温静置，打渣，在720～750℃浇注，即可。
本发明还可以优选如下参数对高强度铸造铝合金进行优化熔铸处理：
喷砂后的铝合金锭在300～400℃下烘干3～4小时。需要将铝合金锭充分烘干，以免影响熔铸质量
步骤（2）中，熔炼工具预热至500～600℃。
步骤（5）中所述控温静置是将合金液在750℃温度下静置5～10min。
上述技术方案中所用到的铝合金锭是专利申请号200810302668.6所述的铝合金材料。
与现有技术相比，本发明提供了一种用于此新型高强度铸造铝合金的熔铸方法，首次在非铝硅系铸造合金熔炼过程中添加铝锶变质剂，铝锶变质剂的加入有助于改善合金晶粒的成形，达到更加优良的力学性能，本方法有效的提高了熔铸后铝合金的强度和韧性。
具体实施方式
以下实施例中所用的铝合金锭为专利申请号200810302668.6所述的铝合金材料。
实施例1：取铝合金锭用下述方法进行熔铸并测试其性能
（1）预处理：铝合金锭切割成4kg的块状并进行喷砂处理，在400℃烘干3小时，熔炼工具用Calotte20W(深圳派瑞克冶金材料公司产品)涂料进行涂刷，涂层厚度2mm，自然干燥后备用；
（2）熔化合金：先将熔炼工具预热至550℃，将铝合金锭置于预热后的熔炼工具中熔化（合金锭在700℃左右熔化），熔化后的合金液搅拌均匀；
（3）精炼：合金液温度控制在730℃，采用精炼除气机用氩气进行精炼，精炼参数为：转子转速300r/min，氩气流速45SCFH，精炼时间不少于20min，合金液温度不高于750℃；
（4）变质处理：精炼后的合金液温度控制在740℃，加入合金液0.06％（重量）的铝锶变质剂（AlSr5），变质时间8min，搅拌均匀；
（5）搅拌打渣：变质后的合金液充分搅拌，然后将合金液在750℃温度下静置10min，打渣，将温度降至730℃浇注试棒，即可。
力学性能测试：将浇注好的试棒加工成标准拉伸试样（GB1173），在拉伸试验机上进行拉伸试验，力学性能数据见表1。
表1浇注试棒力学性能
由表1可以看出，试棒的综合力学性能几乎都能达到ZL205A合金标准要求。平均抗拉强度达到493MPa，平均延伸率达到7.2％。
实施例2：大型薄壁舱体Ⅰ＃铸件铸造生产，具体步骤如下：
（1）预处理：铝合金锭切割成3kg的块状并进行喷砂处理，在300℃烘干4小时，熔炼工具用Calotte20W(深圳派瑞克冶金材料公司产品)涂料进行涂刷，涂层厚度1mm，自然干燥后备用；
（2）熔化合金：先将熔炼工具预热至550℃，将铝合金锭置于预热后的熔炼工具中熔化（合金锭在700℃左右熔化），熔化后的合金液搅拌均匀(在熔炼过程中，按造型工艺进行舱体造型、修型等工作)；
（3）精炼：合金液温度控制在735℃，采用精炼除气机用氩气进行精炼，精炼参数为：转子转速250r/min，氩气流速48SCFH，精炼时间不少于20min，合金液温度不高于750℃；
（4）变质处理：精炼后的合金液温度控制在740℃，加入合金液0.05％（重量）的铝锶变质剂（AlSr5），变质时间7min，搅拌均匀；
（5）搅拌打渣：变质后的合金液充分搅拌，然后将合金液在750℃温度下静置5min，打渣，将温度降至740℃，进行舱体铸件的浇注。（浇注采用压差设备）。
（6）舱体铸件切割打磨后进行X光检验；
（7）舱体铸件进行本体取样，并进行力学性能试验（GB1173制成标准拉伸试样，在拉伸试验机上进行拉伸试验），试验数据见表2。
表2 舱体本体取样力学性能
实施例3：小型薄壁舱体Ⅱ＃铸件铸造生产，具体步骤如下：
（1）预处理：铝合金锭切割成5kg的块状并进行喷砂处理，在400℃烘干3小时，熔炼工具用Calotte20W(深圳派瑞克冶金材料公司产品)涂料进行涂刷，涂层厚度2mm，自然干燥后备用；
（2）熔化合金：先将熔炼工具预热至550℃，将铝合金锭置于预热后的熔炼工具中熔化（合金锭在700℃左右熔化），熔化后的合金液搅拌均匀(在熔炼过程中，按造型工艺进行舱体造型、修型等工作)；
（3）精炼：合金液温度控制在740℃，采用精炼除气机用氩气进行精炼，精炼参数为：转子转速400r/min，氩气流速40SCFH，精炼时间不少于20min，合金液温度不高于750℃；
（4）变质处理：精炼后的合金液温度控制在740℃，加入合金液0.08％（重量）的铝锶变质剂（AlSr5），变质时间5min，搅拌均匀；
（5）搅拌打渣：变质后的合金液充分搅拌，然后将合金液在750℃温度下静置8min，打渣，将温度降至720℃，进行舱体铸件的浇注。（浇注采用压差设备）。
（6）舱体铸件切割打磨后进行X光检验；
（7）舱体铸件进行本体取样，并进行力学性能试验（GB1173制成标准拉伸试样，在拉伸试验机上进行拉伸试验），试验数据见表3。
表3 舱体本体取样力学性能
通过采用该发明的熔铸工艺，高强韧铝合金材料在大型铸件成形上已经取得较好的力学性能效果。
Claims (4)
1.一种高强度铸造铝合金的熔铸方法，其特征在于：
（1）预处理：铝合金锭切割成块状并进行喷砂处理后烘干，熔炼工具用涂料进行涂刷，涂层厚度1～2mm，自然干燥后备用；
（2）熔化合金：先预热熔炼工具，将铝合金锭置于熔炼工具中熔化，熔化后的合金液搅拌均匀；
（3）精炼：合金液温度控制在730～740℃，采用精炼除气机用氩气进行精炼，精炼参数为：转子转速250～400r/min，氩气流速40～48SCFH，精炼时间不少于20min，合金液温度不高于750℃；
（4）变质处理：精炼后的合金液温度控制在720～740℃，加入合金液0.05～0.08％（重量）的铝锶变质剂，变质时间5～8min，搅拌均匀；
（5）搅拌打渣：变质后的合金液充分搅拌，然后控温静置，打渣，在720～750℃浇注，即可。
2.按照权利要求1所述高强度铸造铝合金的熔铸方法，其特征在于：喷砂后的铝合金锭在300～400℃下烘干3～4小时。
3.按照权利要求1所述高强度铸造铝合金的熔铸方法，其特征在于：步骤（2）中，熔炼工具预热至500～600℃。
4.按照权利要求1所述高强度铸造铝合金的熔铸方法，其特征在于：步骤（5）中所述控温静置是将合金液在750℃温度下静置5～10min。
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