CN104561684A - 高硅铝合金空心铸锭制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高硅铝合金空心铸锭制造方法,主要包括以下步骤:合金熔炼→成分调整→合金熔液精炼→精炼结束后铝合金熔液静置→铸造→均匀化→挤压的工艺流程,即先铸造得到空心铸锭、再挤压成形,与传统工艺相比,本方法短流程,有效提高了生产效率,无切削过程,显著提高了材料利用率;挤压过程可充分保证环坯材料的铸态改性,获得细密且均匀化的组织;抗拉强度高,硬度高,耐磨性明显优于传统的缸套生产工艺;选用材料为常规易得材料,价格低廉,整体工艺流程简单,在有效保证空心铸锭性能的同时还缩短了生产周期,提高了生产效率,降低了生产成本,经济效益明显。
Description
技术领域
本发明属于铝合金铸造领域,具体涉及一种发动机缸套用高硅铝合金空心铸锭制造方法。
背景技术
现有技术中,生产铝合金管主要采用两种方法:一种是分流组合模进行生产,该方法会在管壁上留下焊缝,其力学性能较差,不利于作为缸套使用。另一种是利用车床将实心铸锭加工成管状坯,再对管状坯进行无缝管挤压,该方法虽解决了焊缝问题,但会造成铝合金材料浪费,加工时间长,生产效率低下的问题;若工艺控制不当,还会对挤压无缝管内壁的表面质量产生破坏性影响。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种工艺步骤简单、可有效减少材料浪费及生产缺陷的高硅铝合金空心铸锭制造方法。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:一种高硅铝合金空心铸锭制造方法,主要包括以下步骤:
(1)合金熔炼:按成分配比将高硅铝合金原料投入熔化炉中熔炼,熔炼温度为720℃~760℃,熔炼时间为8h~10h;
(2)成分调整:控制高硅铝合金铸锭内各成分配比,其中:Si 18~22%,Mg 0~0.7%,Fe 0.1~0.2%,Cu 0.2~4.5%,Mn 0.01~0.1%,Ti 0.01~0.03%,Zn 0.01~0.03%;
(3)合金熔液精炼:向熔化炉内加入精炼剂,并向炉内吹入氩气与氯气的混合气体,精炼10~20min,精炼后溶液中氢气含量≤0.25ml/100g;
(4)精炼结束后铝合金熔液静置30min;
(5)铸造:在半连续铸造机上进行空心铸锭浇铸,浇铸温度为710~730℃,铸造速度为18~25mm/min,水流量为5.6~6m3/h;
(6)均匀化;
(7)挤压。
进一步,所述第(1)步骤中,熔炼高硅铝合金的原料选用纯铝锭、铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝铜中间合金、铝铬中间合金熔炼,铝锌中间合金及铝钛硼细化剂,待炉中炉料熔化后投入纯镁锭。
进一步,所述第(3)步骤中,精炼剂在熔化炉内温度为735℃时加入;氩气与氯气的体积比为(31~33.5)∶1。
进一步,所述第(3)步骤中,精炼剂的加入量为熔化炉中铝合金熔液总量的0.45%~0.55%。
进一步,所述第(5)步骤中的铸造过程为:先让铝合金熔液充满整个结晶器型腔,整个过程中开启电磁搅拌,待液面超过石墨环后开始起车下拉出铸棒,铸造过程中控制流槽液面高度,结束时关闭水阀门,继而关闭铸造机,停止下拉铸棒,待铸棒冷却后吊出。
进一步,所述第(6)步骤中,在均质炉中进行均匀化处理,温度为525℃~535℃,保温时间为16h。
本发明的有益效果在于:本发明的高硅铝合金空心铸锭制造方法采用合金熔炼→合金熔液精炼→铸造→均匀化→挤压的工艺流程,即先铸造得到空心铸锭、再挤压成形,与传统工艺相比,具有以下优点:
1)短流程,有效提高生产效率;
2)无切削过程,显著提高了材料利用率;
3)挤压过程可充分保证环坯材料的铸态改性,获得细密且均匀化的组织;
4)抗拉强度高,硬度高,耐磨性明显优于传统的缸套生产工艺。
选用材料为常规易得材料,价格低廉,整体工艺流程简单,在有效保证空心铸锭性能的同时还缩短了生产周期,提高了生产效率,降低了生产成本,经济效益明显。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细的描述。
第一实施例
本实施例的高硅铝合金空心铸锭制造方法,主要包括以下步骤:
(1)合金熔炼:按成分配比将高硅铝合金原料投入熔化炉中熔炼,熔炼温度为720℃,熔炼时间为10h;其中,熔炼原料选用纯铝锭、铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝铜中间合金、铝铬中间合金熔炼,铝锌中间合金及铝钛硼细化剂,待炉中炉料熔化后投入纯镁锭。
(2)成分调整:控制高硅铝合金铸锭内各成分配比,其中:Si 18%,Mg 0,Fe 0.1%,Cu 0.2%,Mn 0.01%,Ti 0.01%,Zn 0.01%;
(3)合金熔液精炼:熔化炉内温度为735℃时向熔化炉内加入精炼剂,精炼剂的加入量为熔化炉中铝合金熔液总量的0.45%;精炼剂加入后利用气压泵向炉内吹入氩气与氯气的混合气体,氩气与氯气的体积比为31∶1;精炼20min,精炼后溶液中氢气含量≤0.25ml/100g;
(4)精炼结束后铝合金熔液静置30min;
(5)铸造:在半连续铸造机上进行空心铸锭浇铸,浇铸温度为710℃,铸造速度为18mm/min,水流量为5.6m3/h;具体的铸造过程为:让铝合金熔液充满整个结晶器型腔,待液面超过石墨环后开始起车下拉出铸棒。充盈过程中开启电磁搅拌,以减小初晶硅尺寸;铸造过程中控制流槽液面高度;铸造快结束时关闭水阀门,避免水飞溅到铸件表面而引起铸件表面开裂;关闭水阀门后,关闭铸造机,停止下拉铸棒,待铸棒冷却后吊出检测。
(6)均匀化:在均质炉中进行均匀化处理,温度为525℃,保温时间为16h。
(7)挤压。
本实施例中,铝合金原料选用的为现用常规产品,精炼剂可选用常规精炼剂或六氯乙烷,材料易得,价格低廉,整体工艺流程简单,在有效保证空心铸锭性能的同时还缩短了生产周期,提高了生产效率,降低了生产成本,经济效益明显。
采用该工艺方法获得的空心铸锭,其初晶硅颗粒平均尺寸<30μm,抗拉强度≥250Mpa,250℃下抗拉强度≥150Mpa,硬度HB≥120,耐磨性明显优于传统的缸套生产工艺。
第二实施例
本实施例的高硅铝合金空心铸锭制造方法,主要包括以下步骤:
(1)合金熔炼:按成分配比将高硅铝合金原料投入熔化炉中熔炼,熔炼温度为760℃,熔炼时间为8h;其中,熔炼原料选用纯铝锭、铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝铜中间合金、铝铬中间合金熔炼,铝锌中间合金及铝钛硼细化剂,待炉中炉料熔化后投入纯镁锭。
(2)成分调整:控制高硅铝合金铸锭内各成分配比,其中:Si 22%,Mg 0.7%,Fe 0.2%,Cu 4.5%,Mn 0.1%,Ti 0.03%,Zn 0.03%;
(3)合金熔液精炼:熔化炉内温度为735℃时向熔化炉内加入精炼剂,精炼剂的加入量为熔化炉中铝合金熔液总量的0.55%;精炼剂加入后利用气压泵向炉内吹入氩气与氯气的混合气体,氩气与氯气的体积比为33.5∶1;精炼10min,精炼后溶液中氢气含量≤0.25ml/100g;
(4)精炼结束后铝合金熔液静置30min;
(5)铸造:在半连续铸造机上进行空心铸锭浇铸,浇铸温度为730℃,铸造速度为25mm/min,水流量为6m3/h;具体的铸造过程为:让铝合金熔液充满整个结晶器型腔,待液面超过石墨环后开始起车下拉出铸棒。充盈过程中开启电磁搅拌,以减小初晶硅尺寸;铸造过程中控制流槽液面高度;铸造快结束时关闭水阀门,避免水飞溅到铸件表面而引起铸件表面开裂;关闭水阀门后,关闭铸造机,停止下拉铸棒,待铸棒冷却后吊出检测。
(6)均匀化:在均质炉中进行均匀化处理,温度为535℃,保温时间为16h。
(7)挤压。
本实施例中,铝合金原料选用的为现用常规产品,精炼剂可选用常规精炼剂或六氯乙烷,材料易得,价格低廉,整体工艺流程简单,在有效保证空心铸锭性能的同时还缩短了生产周期,提高了生产效率,降低了生产成本,经济效益明显。
采用该工艺方法获得的空心铸锭,其初晶硅颗粒平均尺寸<30μm,抗拉强度≥250Mpa,250℃下抗拉强度≥150Mpa,硬度HB≥120,耐磨性明显优于传统的缸套生产工艺。
第三实施例
本实施例的高硅铝合金空心铸锭制造方法,主要包括以下步骤:
(1)合金熔炼:按成分配比将高硅铝合金原料投入熔化炉中熔炼,熔炼温度为735℃,熔炼时间为9h;其中,熔炼原料选用纯铝锭、铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝铜中间合金、铝铬中间合金熔炼,铝锌中间合金及铝钛硼细化剂,待炉中炉料熔化后投入纯镁锭。
(2)成分调整:控制高硅铝合金铸锭内各成分配比,其中:Si 19%,Mg 0.3%,Fe 0.15%,Cu 2%,Mn 0.04%,Ti 0.015%,Zn 0.015%;
(3)合金熔液精炼:熔化炉内温度为735℃时向熔化炉内加入精炼剂,精炼剂的加入量为熔化炉中铝合金熔液总量的0.5%;精炼剂加入后利用气压泵向炉内吹入氩气与氯气的混合气体,氩气与氯气的体积比为32∶1;精炼13min,精炼后溶液中氢气含量≤0.25ml/100g;
(4)精炼结束后铝合金熔液静置30min;
(5)铸造:在半连续铸造机上进行空心铸锭浇铸,浇铸温度为715℃,铸造速度为20mm/min,水流量为5.7m3/h;具体的铸造过程为:让铝合金熔液充满整个结晶器型腔,待液面超过石墨环后开始起车下拉出铸棒。充盈过程中开启电磁搅拌,以减小初晶硅尺寸;铸造过程中控制流槽液面高度;铸造快结束时关闭水阀门,避免水飞溅到铸件表面而引起铸件表面开裂;关闭水阀门后,关闭铸造机,停止下拉铸棒,待铸棒冷却后吊出检测。
(6)均匀化:在均质炉中进行均匀化处理,温度为530℃,保温时间为16h。
(7)挤压。
本实施例中,铝合金原料选用的为现用常规产品,精炼剂可选用常规精炼剂或六氯乙烷,材料易得,价格低廉,整体工艺流程简单,在有效保证空心铸锭性能的同时还缩短了生产周期,提高了生产效率,降低了生产成本,经济效益明显。
采用该工艺方法获得的空心铸锭,其初晶硅颗粒平均尺寸<30μm,抗拉强度≥250Mpa,250℃下抗拉强度≥150Mpa,硬度HB≥120,耐磨性明显优于传统的缸套生产工艺。
第四实施例
本实施例的高硅铝合金空心铸锭制造方法,主要包括以下步骤:
(1)合金熔炼:按成分配比将高硅铝合金原料投入熔化炉中熔炼,熔炼温度为750℃,熔炼时间为8h;其中,熔炼原料选用纯铝锭、铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝铜中间合金、铝铬中间合金熔炼,铝锌中间合金及铝钛硼细化剂,待炉中炉料熔化后投入纯镁锭。
(2)成分调整:控制高硅铝合金铸锭内各成分配比,其中:Si 20%,Mg 0.5%,Fe 0.17%,Cu 3%,Mn 0.08%,Ti 0.02%,Zn 0.02%;
(3)合金熔液精炼:熔化炉内温度为735℃时向熔化炉内加入精炼剂,精炼剂的加入量为熔化炉中铝合金熔液总量的0.52%;精炼剂加入后利用气压泵向炉内吹入氩气与氯气的混合气体,氩气与氯气的体积比为33∶1;精炼16min,精炼后溶液中氢气含量≤0.25ml/100g;
(4)精炼结束后铝合金熔液静置30min;
(5)铸造:在半连续铸造机上进行空心铸锭浇铸,浇铸温度为725℃,铸造速度为22mm/min,水流量为5.9m3/h;具体的铸造过程为:让铝合金熔液充满整个结晶器型腔,待液面超过石墨环后开始起车下拉出铸棒。充盈过程中开启电磁搅拌,以减小初晶硅尺寸;铸造过程中控制流槽液面高度;铸造快结束时关闭水阀门,避免水飞溅到铸件表面而引起铸件表面开裂;关闭水阀门后,关闭铸造机,停止下拉铸棒,待铸棒冷却后吊出检测。
(6)均匀化:在均质炉中进行均匀化处理,温度为533℃,保温时间为16h。
(7)挤压。
本实施例中,铝合金原料选用的为现用常规产品,精炼剂可选用常规精炼剂或六氯乙烷,材料易得,价格低廉,整体工艺流程简单,在有效保证空心铸锭性能的同时还缩短了生产周期,提高了生产效率,降低了生产成本,经济效益明显。
采用该工艺方法获得的空心铸锭,其初晶硅颗粒平均尺寸<30μm,抗拉强度≥250Mpa,250℃下抗拉强度≥150Mpa,硬度HB≥120,耐磨性明显优于传统的缸套生产工艺。
最后说明的是,以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (6)
1.一种高硅铝合金空心铸锭制造方法,其特征在于主要包括以下步骤:
(1)合金熔炼:按成分配比将高硅铝合金原料投入熔化炉中熔炼,熔炼温度为720℃~760℃,熔炼时间为8h~10h;
(2)成分调整:控制高硅铝合金铸锭内各成分配比,其中:Si 18~22%,Mg 0~0.7%,Fe 0.1~0.2%,Cu 0.2~4.5%,Mn 0.01~0.1%,Ti 0.01~0.03%,Zn 0.01~0.03%;
(3)合金熔液精炼:向熔化炉内加入精炼剂,并向炉内吹入氩气与氯气的混合气体,精炼10~20min,精炼后溶液中氢气含量≤0.25ml/100g;
(4)精炼结束后铝合金熔液静置30min;
(5)铸造:在半连续铸造机上进行空心铸锭浇铸,浇铸温度为710~730℃,铸造速度为18~25mm/min,水流量为5.6~6m3/h;
(6)均匀化;
(7)挤压。
2.根据权利要求1所述的高硅铝合金空心铸锭制造方法,其特征在于:所述第(1)步骤中,熔炼高硅铝合金的原料选用纯铝锭、铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝铜中间合金、铝铬中间合金熔炼,铝锌中间合金及铝钛硼细化剂,待炉中炉料熔化后投入纯镁锭。
3.根据权利要求1所述的高硅铝合金空心铸锭制造方法,其特征在于:所述第(3)步骤中,精炼剂在熔化炉内温度为735℃时加入;氩气与氯气的体积比为(31~33.5)∶1。
4.根据权利要求1所述的高硅铝合金空心铸锭制造方法,其特征在于:所述第(3)步骤中,精炼剂的加入量为熔化炉中铝合金熔液总量的0.45%~0.55%。
5.根据权利要求1所述的高硅铝合金空心铸锭制造方法,其特征在于所述第(5)步骤中的铸造过程为:先让铝合金熔液充满整个结晶器型腔,整个过程中开启电磁搅拌,待液面超过石墨环后开始起车下拉出铸棒,铸造过程中控制流槽液面高度,结束时关闭水阀门,继而关闭铸造机,停止下拉铸棒,待铸棒冷却后吊出。
6.根据权利要求1所述的高硅铝合金空心铸锭制造方法,其特征在于:所述第(6)步骤中,在均质炉中进行均匀化处理,温度为525℃~535℃,保温时间为16h。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150429 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |