CN103469017B - 一种精密铸造用铝合金及其铸造方法 - Google Patents

一种精密铸造用铝合金及其铸造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种精密铸造用铝合金，所述铝合金熔液的组成为：Si：1.28-2.46%、Fe：1.12-4.32%、Cu：2.3-2.35%、Mn：5.12-6.03%、Mg：1.23-1.88%、Zn：3.15-4.23%、Ti：0.16-0.27%、Cr：0.98-1.22%、Y：0.56-0.72%、Zr：1.55-1.79%、Sb：0.21-0.32%，余量为Al。本发明的精密铸造用铝合金材料，不仅流动性好，适合大型铸件的精密铸造，而且铸态的铸件具有很高的抗拉强度和很好的延展性，可以满足大型结构件的性能要求。

Description

一种精密铸造用铝合金及其铸造方法
技术领域
本发明涉及一种精密铸造铝合金，尤其是涉及一种精密铸造用铝合金及其铸造方法。
背景技术
铸造铝合金作为传统的金属材料，由于其密度小、比强度高等特点，广泛地应用于航天、航空、汽车、机械等各行业，且随着现代工业及铸造新技术的发展，对铸造铝合金需求量越来越大。同时随着高性能航空航天飞行器的发展，其内部构件也向着大尺寸、精度要求高、结构复杂、冶金力学性能要求高的方向发展。
随着航空、航天、汽车工业等代表的高技术领域的快速发展，对各类铝合金构件的集成化、轻量化、可靠性提出了更高的要求。同时，在满足冶金性能要求的前提下，对复杂铸件的尺寸精度和表面质量也提出了更高的要求。国内外主要采用精密成型的铸造方法来实现铸件的成型及其他要求。
一般地，大型铝合金铸件易产生严重的铸造缺陷，且由于该种铸件结构较为复杂，曲面较多，加工量小，要求一次成型率高，同时具备较高力学性能和冶金性能，这就造成了很大的技术难度。采用其他铸造方法或者难以避免这些缺陷，达不到零件的技术要求，或者铸件成品率低，成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种精密铸造用铝合金及其铸造方法，该方法采用熔模精密铸造，生产的铸件尺寸精度高、表面质量好、形状复杂、能用于多种合金、生产批量灵活。
本发明的技术方案完整一体，每个参数均是经过严格控制，使得产品质量得到保证。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的一种精密铸造用铝合金，所述铝合金熔液的组成为：Si：1.28-2.46%、Fe：1.12-4.32%、Cu：2.3-2.35%、Mn：5.12-6.03%、Mg：1.23-1.88%、Zn：3.15-4.23%、Ti：0.16-0.27%、Cr：0.98-1.22%、Y：0.56-0.72%、Zr：1.55-1.79%、Sb：0.21-0.32%，余量为Al。
本发明所述的一种上述精密铸造用铝合金的铸造方法，主要包括以下步骤：根据铸件的结构制作模具，铸件收缩率为0.5%～1.0%，拔模斜度为1′～3′；采用压蜡机压制蜡模及浇口杯、横浇道、直浇道及内浇口；并对蜡模修型；按照组合图进行蜡模组型；最后对组合后的蜡模除油；对以上组好型的蜡模进行多层挂砂；然后进行脱蜡，脱蜡参数为：外胆蒸汽压力0.1～0.5Mpa；脱蜡时间5-10min；使用温度130-150℃，脱蜡后模壳在通风条件下自干不少于20小时；模壳在箱式电阻炉中焙烧，炉温低于260-280℃时模壳入炉，随后升温至500-700℃，保温2-3小时，完成后关闭电源，模壳随炉冷却至450℃以下取出，待冷却至室温后检验模壳；：经水洗的模壳须进行烘壳工序，烘壳制度：350℃，保温≥3小时，随炉冷至室温后用纸封口待造型浇注；采用水玻璃干砂造型；熔炼铝合金熔液，所述铝合金熔液的组成为：Si：1.28-2.46%、Fe：1.12-4.32%、Cu：2.3-2.35%、Mn：5.12-6.03%、Mg：1.23-1.88%、Zn：3.15-4.23%、Ti：0.16-0.27%、Cr：0.98-1.22%、Y：0.56-0.72%、Zr：1.55-1.79%、Sb：0.21-0.32%，余量为Al；采用调压浇注，浇注温度：750-790℃，同步建压：300-400KPa，升液压力：5-10Kpa，升液速度;200-300mm/s，充型压力差：60-100KPa，充型速度：200-300mm/s，结晶压力：2-3Kpa，结晶时间：100-250s；铸件清理：采用水力清壳或干吹砂清壳，采用锯床切割浇注系统，采用吹砂机进行吹砂；分阶段热处理：(1)第一阶段均匀化热处理：将铝合金铸锭放入热处理加热装置中，由室温升温至200-250℃进行保温处理，保温时间为36-48h，(2)第二阶段均匀化热处理：继续升温至350-400℃进行保温处理，保温时间为12-24h，(3)第三阶段均匀化热处理：继续升温至460-520℃进行保温处理，保温时间为12-16h；(4)第四阶段均匀化热处理：继续升温至550-560℃进行保温处理，保温时间为0.5-1h；最后将铸锭冷却至室温。
更进一步地，所述铝合金熔液的组成为：Si：2.33%、Fe：3.25%、Cu：2.32%、Mn：5.65%、Mg：1.46%、Zn：4.02%、Ti：0.19%、Cr：1.12%、Y：0.64%、Zr：1.61%、Sb：0.26%，余量为Al。
本发明的效果在于：本发明的精密铸造用铝合金材料，不仅流动性好，适合大型铸件的精密铸造，而且铸态的铸件具有很高的抗拉强度和很好的延展性，可以满足大型结构件的性能要求。同时通过特定的参数优化，工艺配合，铝合金铸件的精密铸造方法提供了可靠的技术方案，制造出符合要求的铸件，同时，极大的提高了产品质量及成品率，降低生产成本，创造了极大的经济效益。后续的稍有复杂的热处理工艺，使得铸件的质量和性能得到更有力的保证。
具体实施方式
实施例1
本发明所述的一种铝合金叶轮的精密铸造方法，所述铝合金熔液的组成为：Si：2.22%、Fe：4.12%、Cu：2.34%、Mn：5.67%、Mg：1.65%、Zn：4.1%、Ti：0.175%、Cr：1.05%、Y：0.68%、Zr：1.61%、Sb：0.28%，余量为Al。
按照上述成分进行精密铸造，主要包括以下步骤：根据铸件的结构制作模具，铸件收缩率为0.6%，拔模斜度为2′；采用压蜡机压制蜡模及浇口杯、横浇道、直浇道及内浇口；并对蜡模修型；按照组合图进行蜡模组型；最后对组合后的蜡模除油；对以上组好型的蜡模进行多层挂砂；然后进行脱蜡，脱蜡参数为：外胆蒸汽压力0.2Mpa；脱蜡时间6min；使用温度140℃，脱蜡后模壳在通风条件下自干不少于20小时；模壳在箱式电阻炉中焙烧，炉温低于268℃时模壳入炉，随后升温至555℃，保温2.4小时，完成后关闭电源，模壳随炉冷却至450℃以下取出，待冷却至室温后检验模壳；：经水洗的模壳须进行烘壳工序，烘壳制度：350℃，保温≥3小时，随炉冷至室温后用纸封口待造型浇注；采用水玻璃干砂造型；熔炼铝合金熔液，所述铝合金熔液的组成为：Si：2.22%、Fe：4.12%、Cu：2.34%、Mn：5.67%、Mg：1.65%、Zn：4.1%、Ti：0.175%、Cr：1.05%、Y：0.68%、Zr：1.61%、Sb：0.28%，余量为Al；采用调压浇注，浇注温度：775℃，同步建压：345KPa，升液压力：7Kpa，升液速度;250mm/s，充型压力差：68KPa，充型速度：232mm/s，结晶压力：2.5Kpa，结晶时间：125s；铸件清理：采用水力清壳或干吹砂清壳，采用锯床切割浇注系统，采用吹砂机进行吹砂；分阶段热处理：(1)第一阶段均匀化热处理：将铝合金铸锭放入热处理加热装置中，由室温升温至225℃进行保温处理，保温时间为40h，(2)第二阶段均匀化热处理：继续升温至375℃进行保温处理，保温时间为18h，(3)第三阶段均匀化热处理：继续升温至480℃进行保温处理，保温时间为14h；(4)第四阶段均匀化热处理：继续升温至555℃进行保温处理，保温时间为0.8h；最后将铸锭冷却至室温。

Claims (3)

1.一种精密铸造用铝合金，其特征在于：所述铝合金熔液的组成为：Si：1.28-2.46％、Fe：1.12-4.32％、Cu：2.3-2.35％、Mn：5.12-6.03％、Mg：1.23-1.88％、Zn：3.15-4.23％、Ti：0.16-0.27％、Cr：0.98-1.22％、Y：0.56-0.72％、Zr：1.55-1.79％、Sb：0.21-0.32％，余量为Al。
2.一种如权利要求1所述的精密铸造用铝合金的铸造方法，其特征在于，主要包括以下步骤：根据铸件的结构制作模具，铸件收缩率为0.5％～1.0％，拔模斜度为1′～3′；采用压蜡机压制蜡模及浇口杯、横浇道、直浇道及内浇口；并对蜡模修型；按照组合图进行蜡模组型；最后对组合后的蜡模除油；对以上组好型的蜡模进行多层挂砂；然后进行脱蜡，脱蜡参数为：外胆蒸汽压力0.1～0.5MP a；脱蜡时间5-10min；使用温度130-150℃，脱蜡后模壳在通风条件下自干不少于20小时；模壳在箱式电阻炉中焙烧，炉温于260-280℃时模壳入炉，随后升温至500-700℃，保温2-3小时，完成后关闭电源，模壳随炉冷却至450℃以下取出，待冷却至室温后检验模壳；经水洗的模壳须进行烘壳工序，烘壳制度：350℃，保温≥3小时，随炉冷至室温后用纸封口待造型浇注；采用水玻璃干砂造型；熔炼铝合金熔液，所述铝合金熔液的组成为：Si：1.28-2.46％、Fe：1.12-4.32％、Cu：2.3-2.35％、Mn：5.12-6.03％、Mg：1.23-1.88％、Zn：3.15-4.23％、Ti：0.16-0.27％、Cr：0.98-1.22％、Y：0.56-0.72％、Zr：1.55-1.79％、Sb：0.21-0.32％，余量为Al；采用调压浇注，浇注温度：750-790℃，同步建压：300-400KPa，升液压力：5-10KP a，升液速度：200-300mm/s，充型压力差：60-100KPa，充型速度：200-300mm/s，结晶压力：2-3KP a，结晶时间：100-250s；铸件清理：采用水力清壳或干吹砂清壳，采用锯床切割浇注系统，采用吹砂机进行吹砂；分阶段热处理：(1)第一阶段均匀化热处理：将铝合金铸锭放入热处理加热装置中，由室温升温至200-250℃进行保温处理，保温时间 为36-48h，(2)第二阶段均匀化热处理：继续升温至350-400℃进行保温处理，保温时间为12-24h，(3)第三阶段均匀化热处理：继续升温至460-520℃进行保温处理，保温时间为12-16h；(4)第四阶段均匀化热处理：继续升温至550-560℃进行保温处理，保温时间为0.5-1h；最后将铸锭冷却至室温。
3.如权利要求2所述的铸造方法，其特征在于：所述铝合金熔液的组成为：Si：2.33％、Fe：3.25％、Cu：2.32％、Mn：5.65％、Mg：1.46％、Zn：4.02％、Ti：0.19％、Cr：1.12％、Y：0.64％、Zr：1.61％、Sb：0.26％，余量为Al。
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