CN107900304A - 一种铝锭制坯工艺 - Google Patents
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Abstract
发明公开了一种铝锭制坯工艺，涉及重熔用铝锭加工工艺技术领域。该铝锭制坯工艺，包括：S1：制备铝水，将铝锭放入熔铝炉内加热至转变为铝水；S2：转炉，将铝水转存到保温炉内；S3：保温暂存，保温炉内温度为700℃～750℃，炉内压强为2～3倍标准大气压，炉内湿度不超过75％，保温时间为10min～20min；S4：压铸，通过压铸机将保温炉内保温处理后的铝水注入相应的模具中；S5：冷却，将模具取下进行冷却处理，使铝水在模具中逐渐成型；S6：打磨毛刺，将模具打开，取出铸件并人工处理打磨铸件上的毛刺后，得到毛坯件。本方案可以减少毛坯件上的气孔数量，减少毛坯件的断裂情况，从而降低废品率。
Description
技术领域
本发明涉及重熔用铝锭加工工艺领域，特别是涉及一种铝锭制坯工艺。
背景技术
“铝锭制坯”指用铝锭作为原材料，通过高温制成铝水，再经过压铸机注入相应的模具后冷却成型，最后得到铝合金毛坯件的过程。
铝水指铝锭高温熔成的液态的铝。
其过程大致为：
制备铝水、铝水保温储存、通过压铸机将铝水注入模具、冷却模具、最后脱模并打磨毛刺。
其中，因为铝水会吸收空气中的水分，水和铝在高温下生成氢气，氢气在铝水中的溶解度随温度升高而增大。在铝水注入模具冷却成型的过程中，溶解在铝水中的氢气会在毛坯件上形成气孔，影响毛坯件的性能。
因此，实际生产中，铝水在注入模具前，需要用精炼剂对铝水进行精炼。精炼剂进入铝水在高温下反应生成氮气、一氧化碳和氨气。其中氮气占比70％以上，一氧化碳占比20％左右，剩余少量为氨气。氮气在铝液中聚集形成气泡，并相对于铝液上升，最后扩散到空气中。氮气在铝液中游走的过程中，氢气会融入气泡内，随氨气一同排入空气。
但是，由于氮气的上升速度影响氢气的融入量，而氮气的上升速度又受铝液粘稠度的影响，铝液粘稠度主要因铝锭的材质和当前铝液温度的不同而有所差异。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种铝锭制坯工艺，针对GB/T 1196-2008规定的铝锭，进行工艺改良，减少毛坯件中的气孔的产生，从而提高成品质量。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种铝锭制坯工艺，包括：
S1：制备铝水，将铝锭放入熔铝炉内加热至转变为铝水；
S2：转炉，将铝水转存到保温炉内；
S3：保温暂存，保温炉内温度为700℃～750℃，炉内压强为2～3倍标准大气压，炉内湿度不超过75％，保温时间为10min～20min；
S4：压铸，通过压铸机将保温炉内保温处理后的铝水注入相应的模具中；
S5：冷却，将模具取下进行冷却处理，使铝水在模具中逐渐成型；
S6：打磨毛刺，将模具打开，取出铸件并人工处理打磨铸件上的毛刺后，得到毛坯件。
本发明进一步限定的技术方案是：S1：制备铝水，包括，
投料，将铝锭摆放成堆放置到熔铝炉内，铝锭采用层层叠放的方式，且相邻两层的铝锭沿长度方向交叉设置，同层的铝锭之间相互平行，且同层相邻的两铝锭之间的距离不小于铝锭宽度的五分之一，铝锭堆成凸台形，即每层铝锭构成的几何面积沿随铝堆堆积的高度铸件变小；
加热，开启熔铝炉，使熔炉上的燃烧器对铝堆喷火加热，直到铝锭转化为铝水，此时炉内环境温度为700℃～780℃；
保温，铝锭全部转变为铝水后，可以关闭燃烧器，依靠熔铝炉自身的加热装置为铝水持续提供热量，保证铝水保持在液态，即保持铝水的温度在680℃～720℃；
精炼，向液态铝水中投入精炼剂，除去铝水中的氢气；
扒渣，将浮在铝水上的杂质捞出。
进一步的，精炼，在投入精炼剂前，将熔铝路内环境温度升到750℃，然后将精炼剂均匀投放到铝水的液面上，充分搅拌使得搅拌剂分散均匀然后逐渐降低环境温度至700℃，经过10min～15min后进行扒渣
前所述的一种铝锭制坯工艺，S4：压铸，在压铸前，需要将模具放到恒温室内进行预热处理，恒温室内温度为500℃～600℃，模具在恒温室内存放的时间不低于1h，模具从恒温室内取出时的温度为400℃～550℃，取出模具后安装在压铸机上，然后通过压铸机向预热后的模具内注入铝水。
前所述的一种铝锭制坯工艺，S5：冷却，压铸后将模具取下置于恒温室内进行初步冷却，恒温室内的环境温度为400℃，环境湿度不低于60％，在恒温室内静置的时间不少于20min。
前所述的一种铝锭制坯工艺，S5：冷却，将初步冷却后的模具从恒温室取出并转放到水冷池内，水温60℃～100℃。
本发明的有益效果是：
(1)本发明在制备铝水时，对铝水进行精炼，以减少铝水中的含气量，从而减少成品上的气孔数量。因为，精炼剂需要充分与铝水进行混合，而铝水的粘稠度越低，越容易与精炼剂进行混合，因此本发明中在混入精炼剂前对铝水进行升温处理。
但是因为精炼剂依靠与铝水反应生成氮气从而带走铝水内的氢气，因此氮气排放速度过快不利于氢气的融合收集。因此在投放精炼剂时降低对铝水的加热速度，使得铝水散热速度大于吸热速度，从而降温使得铝水粘稠度变大。此时精炼剂在铝水内产生的氮气，因铝水粘稠度变大，所以在铝水内上升的速度变慢，因此可以在氮气产生聚集，并铸件上升的过程中，带走更多的氢气。
(2)本发明中若模具没有经过预热处理，则铝水在进入模具时，与模具贴合流动的部分会迅速凝结从而阻碍后续铝水的流动，从而在成型铸件表面形成波浪纹或凸点。本方案中经过预热的模具与铝水之间的温度差变小了，减缓了铝水的凝结速度，使得成品铸件上铝水流动的痕迹变得更浅。
(3)本发明中冷却步骤先经过恒温室进行初步冷却，初步冷却防止模具迅速冷却而使得型腔内的铝水外壳先凝结，内部散热困难，从而造成应力集中而发生成品有裂纹的现象。初步冷却可以降低模具的冷却速度，从而使得型腔内铸件中间部位的热量更易散出，从而使得铸件内外温差降低，以减小应力集中的影响。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
图2为表示制备铝水过程的流程图：
图3为表示压铸过程的系统框图；
图4为表示冷却过程的系统框图。
具体实施方式
本实施例提供的一种铝锭制坯工艺，结构如图所示。
该铝锭制坯工艺，包括：
S1：制备铝水，将铝锭放入熔铝炉内加热至转变为铝水，过程为：
投料，将铝锭摆放成堆放置到熔铝炉内，铝锭采用层层叠放的方式，且相邻两层的铝锭沿长度方向交叉设置，同层的铝锭之间相互平行，且同层相邻的两铝锭之间的距离不小于铝锭宽度的五分之一，铝锭堆成凸台形，即每层铝锭构成的几何面积沿随铝堆堆积的高度铸件变小；
加热，开启熔铝炉，使熔炉上的燃烧器对铝堆喷火加热，直到铝锭转化为铝水，此时炉内环境温度为700℃～780℃；
保温，铝锭全部转变为铝水后，可以关闭燃烧器，依靠熔铝炉自身的加热装置为铝水持续提供热量，保证铝水保持在液态，即保持铝水的温度在680℃～720℃；
精炼，向液态铝水中投入精炼剂，除去铝水中的氢气。在投入精炼剂前，将熔铝路内环境温度升到750℃，然后将精炼剂均匀投放到铝水的液面上，充分搅拌使得搅拌剂分散均匀然后逐渐降低环境温度至700℃，经过10min～15min。其中，精炼剂的投入量为铝水质量的0.1％～0.2％；
扒渣，将浮在铝水上的杂质捞出。
S2：转炉，将铝水转存到保温炉内；
S3：保温暂存，保温炉内温度为700℃～750℃，炉内压强为2～3倍标准大气压，炉内湿度不超过75％，保温时间为10min～20min；
S4：压铸，通过压铸机将保温炉内保温处理后的铝水注入相应的模具中。在压铸前，需要将模具放到恒温室内进行预热处理，恒温室内温度为500℃～600℃，模具在恒温室内存放的时间不低于1h，模具从恒温室内取出时的温度为400℃～550℃，取出模具后安装在压铸机上，然后通过压铸机向预热后的模具内注入铝水；
S5：冷却，压铸后将模具取下置于恒温室内进行初步冷却，恒温室内的环境温度为400℃，环境湿度不低于60％，在恒温室内静置的时间不少于20min。将初步冷却后的模具从恒温室取出并转放到水冷池内，水温60℃～100℃。
S6：打磨毛刺，将模具打开，取出铸件并人工处理打磨铸件上的毛刺后，得到毛坯件。
其中，精炼剂的投入量、铝水温度和产气量的关系如下表：
针孔度等级，表示铸件表面气孔数量。针孔度为2级以上(如1级、2级)的为合格产品，1级以下(如4级)为不合格产品。
本发明中的冷却工艺为空冷工艺和水冷工艺的结合的组合冷却工艺。传统空冷工艺为静置，利用排风系统形成空气流带动环境产生风，不断带走模具的热量。本发明采用先空冷，后水冷。控制空冷环境的温度、湿度，使铸件散热更均匀，不易产生应力集中。
本发明的组合冷却工艺与传统风冷对比如下表：
如上表所示，因为采用本发明的组合冷却可以削弱铸件冷却过程中，因内外温差较大而产生的应力集中现象。因此成品出现裂纹的数量降低，从而降低了废品率。
在制备铝水时，对铝水进行精炼，以减少铝水中的含气量，从而减少成品上的气孔数量。因为，精炼剂需要充分与铝水进行混合，而铝水的粘稠度越低，越容易与精炼剂进行混合，因此本发明中在混入精炼剂前对铝水进行升温处理。
但是因为精炼剂依靠与铝水反应生成氮气从而带走铝水内的氢气，因此氮气排放速度过快不利于氢气的融合收集。因此在投放精炼剂时降低对铝水的加热速度，使得铝水散热速度大于吸热速度，从而降温使得铝水粘稠度变大。此时精炼剂在铝水内产生的氮气，因铝水粘稠度变大，所以在铝水内上升的速度变慢，因此可以在氮气产生聚集，并铸件上升的过程中，带走更多的氢气。
若模具没有经过预热处理，则铝水在进入模具时，与模具贴合流动的部分会迅速凝结从而阻碍后续铝水的流动，从而在成型铸件表面形成波浪纹或凸点。本方案中经过预热的模具与铝水之间的温度差变小了，减缓了铝水的凝结速度，使得成品铸件上铝水流动的痕迹变得更浅。
冷却步骤先经过恒温室进行初步冷却，初步冷却防止模具迅速冷却而使得型腔内的铝水外壳先凝结，内部散热困难，从而造成应力集中而发生成品有裂纹的现象。初步冷却可以降低模具的冷却速度，从而使得型腔内铸件中间部位的热量更易散出，从而使得铸件内外温差降低，以减小应力集中的影响。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式；凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种铝锭制坯工艺，包括：
S1：制备铝水，将铝锭放入熔铝炉内加热至转变为铝水，
投料，将铝锭摆放成堆放置到熔铝炉内，铝锭采用层层叠放的方式，且相邻两层的铝锭沿长度方向交叉设置，同层的铝锭之间相互平行，且同层相邻的两铝锭之间的距离不小于铝锭宽度的五分之一，铝锭堆成凸台形，即每层铝锭构成的几何面积沿随铝堆堆积的高度铸件变小；
加热，开启熔铝炉，使熔炉上的燃烧器对铝堆喷火加热，直到铝锭转化为铝水，此时炉内环境温度为700℃～780℃；
保温，铝锭全部转变为铝水后，可以关闭燃烧器，依靠熔铝炉自身的加热装置为铝水持续提供热量，保证铝水保持在液态，即保持铝水的温度在680℃～720℃；
精炼，向液态铝水中投入精炼剂，除去铝水中的氢气；
扒渣，将浮在铝水上的杂质捞出；
S2：转炉，将铝水转存到保温炉内；
S3：保温暂存，保温炉内温度为700℃～750℃，炉内压强为2～3倍标准大气压，炉内湿度不超过75％，保温时间为10min～20min；
S4：压铸，通过压铸机将保温炉内保温处理后的铝水注入相应的模具中；
S5：冷却，将模具取下进行冷却处理，使铝水在模具中逐渐成型；
S6：打磨毛刺，将模具打开，取出铸件并人工处理打磨铸件上的毛刺后，得到毛坯件。
2.根据权利要求1所述的一种铝锭制坯工艺，其特征在于：
精炼，在投入精炼剂前，将熔铝路内环境温度升到750℃，然后将精炼剂均匀投放到铝水的液面上，充分搅拌使得搅拌剂分散均匀然后逐渐降低环境温度至700℃，经过10min～15min后进行扒渣。
3.根据权利要求1所述的一种铝锭制坯工艺，其特征在于：
S4：压铸，在压铸前，需要将模具放到恒温室内进行预热处理，恒温室内温度为500℃～600℃，模具在恒温室内存放的时间不低于1h，模具从恒温室内取出时的温度为400℃～550℃，取出模具后安装在压铸机上，然后通过压铸机向预热后的模具内注入铝水。
4.根据权利要求1所述的一种铝锭制坯工艺，其特征在于：
S5：冷却，压铸后将模具取下置于恒温室内进行初步冷却，恒温室内的环境温度为400℃，环境湿度不低于60％，在恒温室内静置的时间不少于20min。
5.根据权利要求4所述的一种铝锭制坯工艺，其特征在于：
S5：冷却，将初步冷却后的模具从恒温室取出并转放到水冷池内，水温60℃～100℃。
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