CN108239715A - 裂纹敏感铝合金的铸造工艺及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种裂纹敏感铝合金的铸造工艺，所述铝合金的熔铸配料中Cu含量为0.60～0.90wt％，Fe含量为0.15～0.25wt％，Mg含量为0.3～0.6wt％，其中，在铸造过程中，铝合金熔体的流动速度为35～50mm/min。本发明还公开了根据上述铸造工艺制造而得的铸造铝合金及其在汽车上的应用。本发明通过对铝合金熔铸配料成分与铸造工艺参数中铸造速度的优化，在不改变常规铸造温度、冷却水流量等铸造工艺参数的情况下，使铸造铝合金的机械性能得到进一步显著的改善，避免了铸锭裂纹，降低了铸锭的报废率。

Description

裂纹敏感铝合金的铸造工艺及其应用
技术领域
本发明总的涉及铝合金铸造技术领域，尤其涉及一种裂纹敏感铝合金的铸造工艺及其应用。
背景技术
铝合金的主要特点为机械强度高，抗腐蚀性能好，可广泛应用于汽车零配件材料上。为了大幅度提高铝合金的性能，近年来发展的铝合金中合金元素的添加量不断增加。然而，随着铝合金中合金元素的增加，尤其是对于裂纹敏感铝合金，由于硅(Si)和铁(Fe)含量较低，铜(Cu)含量较高，这类铝合金铸造性能差，在铸造过程中，铸锭抗裂纹能力下降，易产生裂纹，导致铸锭报废。如何减少这类铝合金在铸造过程中铸锭的裂纹，是这类铝合金是否适合批量生产的关键，也是一个迫切需要解决的难题。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术中的问题。提出一种针对裂纹敏感铝合金的铸造工艺，减少这类铝合金在铸造过程中铸锭的裂纹，提高生产率。
通常，铝合金铸造工艺参数主要有：铸造速度、铸造温度、冷却水流量等。本发明一方面考虑了铸造工艺参数对铸锭裂纹倾向性的影响。在一般情况下，冷裂纹倾向性较大的合金及铸锭规格，应提高铸造速度，而热裂纹倾向性较大的合金及铸锭规格，应降低铸造速度。由于提高铸造速度时会使铸锭形成冷裂纹的倾向性降低，而使形成热裂纹的倾向性增加，优化铸造速度是改进铝合金铸造工艺的重要方面。
另一方面，本发明考虑了细化铝合金铸锭的晶粒组织来提高合金的抗裂纹能力。在熔铸配料计算过程中，通过严格控制合金中Fe、Cu、Mg化学成分来细化铸锭的晶粒和减少脆性化合物的形成，减少铸锭裂纹的倾向。
基于以上构思，本发明提供一种裂纹敏感铝合金的铸造工艺，所述铝合金的熔铸配料中Cu含量为0.60～0.90wt％，Fe含量为0.15～0.25wt％，Mg含量为0.3～0.6wt％，其中，在铸造过程中，铝合金熔体的流动速度为35～50mm/min。
优选地，在铸造过程中，所述铝合金熔体的流动速度为35～45mm/min。
更优选地，在铸造过程中，所述铝合金熔体的流动速度为40mm/min。
在某些优选实施方式中，所述铝合金的熔铸配料中Cu含量为0.60～0.75wt％。
在某些优选实施方式中，所述铝合金的熔铸配料中Fe含量为0.20～0.25wt％。
在某些优选实施方式中，所述铝合金的熔铸配料中Mg含量为0.3～0.45wt％。
本发明还提供了一种铸造铝合金，所述铝合金由根据上述的裂纹敏感铝合金的铸造工艺制造。
本发明还提供了上述铸造铝合金在汽车上的应用，其中，所述铝合金用作汽车用热交换器材料。
本发明通过优化裂纹敏感铝合金的铸造速度工艺参数，铸造内应力大幅度降低，同时对合金组成成分优化选择，铸锭组织显著细化，合金元素固溶充分，使铸造铝合金的机械性能得到进一步显著的改善，避免了铸锭裂纹，降低了铸锭的报废率。经实验证明，采用本发明的铸造工艺，铸锭铸造成品率从82％至少提高到了92％。
具体实施方式
下面详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅仅示范性地说明实施和使用本发明的特定方式，而非限制本发明的范围。
在铝合金铸造工艺中，铝熔体在设定温度下以一定速度在模具中流动，其中模具内通入冷却水实现铝合金冷却成型。通常，铸造温度为680～750℃，铸造速度为50～150mm/min。
本发明力求改善铝合金在铸造工艺中铸锭裂纹的缺陷，虽然现有技术中已有改善铸锭裂纹的众多方案，这些方案由于复杂的设备布置或者繁复的工艺设置而不能广泛应用于裂纹敏感铝合金的批量生产中。
本发明通过对铝合金铸造工艺中不同铸造速度以及铝合金熔铸配料成分的研究，提供一种裂纹敏感铝合金的铸造工艺，其中所述铝合金的熔铸配料中Cu含量为0.60～0.90wt％，Fe含量为0.15～0.25wt％，Mg含量为0.3～0.6wt％。这里应当理解的是，该熔铸配料中除了余量的铝和不可避免的杂质之外，并不排除提高铝合金性能的其余配料成分。
优选地，所述铝合金的熔铸配料中Cu含量为0.60～0.75wt％，Fe含量为0.20～0.25wt％，Mg含量为0.3～0.45wt％。通过严格控制合金中的Fe,Cu,Mg化学成分，在保证合金强度、耐腐蚀性能的前提下，能够有效提高铸锭抗裂纹能力。
此外，本发明改善了铸造工艺中铝合金熔体的流动速度，将流动速度从现有的50mm/min甚至70mm/min优化至35～50mm/min，更优选地，改进为35～45mm/min，在不改变常规铸造温度、冷却水流量等铸造工艺参数的情况下，有效避免铸锭的裂纹现象。在优选实施方式中，铝合金熔体的流动速度可取为40mm/min。
为更清楚起见，下面通过一实施例进行详细说明。
实施例：
针对裂纹敏感铝合金，根据铝合金的熔铸配料，Cu含量为0.60～0.75wt％，取0.68wt％，Fe含量为0.20～0.25wt％，取0.23wt％，Mg含量为0.3～0.45wt％，取0.33wt％，余量为铝及不可避免的杂质。
铸造条件：铸造温度为690～710℃，铸造速度为40mm/min，冷却水流量为50～170m3/h，冷却水压力为0.02～0.12Mpa。
在铝合金铸造工艺结束后对铝合金铸锭进行探伤，与改进之前的铝合金铸锭相比，铸锭铸造成品率从82％至少提高到了92％。
本发明通过对铝合金熔铸配料成分与铸造工艺参数中铸造速度的优化，在不改变常规铸造温度、冷却水流量等铸造工艺参数的情况下，使铸造铝合金的机械性能得到进一步显著的改善，避免了铸锭裂纹，降低了铸锭的报废率。根据本发明的铸造工艺适用于大多数裂纹敏感铝合金的铸造，将制得的铝合金应用于汽车用热交换器材料中，能够保证热交换器所需的重量轻、导热性能高、强度高、耐压性能良好等诸多优点。
以上已揭示和描述了本发明的基本原理、主要特征及技术特点，然而可以理解，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本领域的技术人员可以对上述公开的技术特征和实施例作各种变化和改进，但都落入本发明的保护范围。上述实施方式的描述是例示性的而不是限制性的，本发明的保护范围由权利要求所确定。

Claims (8)

1.一种裂纹敏感铝合金的铸造工艺，其特征在于，所述铝合金的熔铸配料中Cu含量为0.60～0.90wt％，Fe含量为0.15～0.25wt％，Mg含量为0.3～0.6wt％，其中，在铸造过程中，铝合金熔体的流动速度为35～50mm/min。
2.根据权利要求1所述的裂纹敏感铝合金的铸造工艺，其特征在于，在铸造过程中，所述铝合金熔体的流动速度为35～45mm/min。
3.根据权利要求1所述的裂纹敏感铝合金的铸造工艺，其特征在于，在铸造过程中，所述铝合金熔体的流动速度为40mm/min。
4.根据权利要求1所述的裂纹敏感铝合金的铸造工艺，其特征在于，所述铝合金的熔铸配料中Cu含量为0.60～0.75wt％。
5.根据权利要求1所述的裂纹敏感铝合金的铸造工艺，其特征在于，所述铝合金的熔铸配料中Fe含量为0.20～0.25wt％。
6.根据权利要求1所述的裂纹敏感铝合金的铸造工艺，其特征在于，所述铝合金的熔铸配料中Mg含量为0.3～0.45wt％。
7.一种铸造铝合金，其特征在于，所述铝合金由根据权利要求1至6中任一项所述的裂纹敏感铝合金的铸造工艺制造。
8.根据权利要求7所述的铝合金在汽车上的应用，其特征在于，所述铝合金用作汽车用热交换器材料。
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