CN107900304B - 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,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,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 (4)
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,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,将熔铝炉内环境温度升到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;
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:
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。
3.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。
4.根据权利要求3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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