CN109465425A - 一种铝镁合金三层不等厚复合环形铸坯的制造方法 - Google Patents

一种铝镁合金三层不等厚复合环形铸坯的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109465425A
CN109465425A CN201811612709.1A CN201811612709A CN109465425A CN 109465425 A CN109465425 A CN 109465425A CN 201811612709 A CN201811612709 A CN 201811612709A CN 109465425 A CN109465425 A CN 109465425A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
layer
aluminium alloy
pouring
layers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811612709.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109465425B (zh
Inventor
秦芳诚
齐会萍
李永堂
韦莉莉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guilin University of Technology
Original Assignee
Guilin University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guilin University of Technology filed Critical Guilin University of Technology
Priority to CN201811612709.1A priority Critical patent/CN109465425B/zh
Publication of CN109465425A publication Critical patent/CN109465425A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109465425B publication Critical patent/CN109465425B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/16Casting in, on, or around objects which form part of the product for making compound objects cast of two or more different metals, e.g. for making rolls for rolling mills
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D13/00Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

一种铝镁合金三层不等厚复合环形铸坯的制造方法,属于环件制造技术领域,其特征在于包括以下工艺步骤:1)分炉同时冶炼铝合金和镁合金;2)在离心浇铸机上浇注外层6061铝合金,浇注温度为650~670℃,待温度降至530~550℃时开始浇注中层AZ31B镁合金,浇注温度为660~680℃,8~10s后立即浇注内层6061铝合金,浇注温度为650~670℃,时间为5~7s;3)随金属模具铸型缓冷至室温,出模;4)双级均匀化处理;5)退火处理。本发明优点是能够提高复合环形铸坯内、中、外层交界面的冶金熔触结合质量和结合强度,制造工艺流程短,节能节材,生产效率高。

Description

一种铝镁合金三层不等厚复合环形铸坯的制造方法
技术领域
本发明属于环件制造技术领域,具体涉及一种铝镁合金三层不等厚复合环形铸坯的制造方法。
背景技术
铝镁合金复合环件,能够兼具镁合金优良的抗冲击性、阻尼减震与铝合金的耐表面腐蚀性、可焊接性、良好的导电和导热等特性,可满足零部件物理、化学和力学性能多样化以及减轻自重的效果,其所具有的物理、化学以及力学性能都比单一金属材料环件优越得多,逐渐成为贵重单金属环件的替代产品,作为轻量化连接、传动构件在航空、汽车、家电和军事装备行业具有广泛应用价值;目前国内外生产该类复合环件的方法主要是采用机械嵌套同心贴合组装两个单一金属环形锻坯,再利用辗环机进行热辗扩,使其产生直径扩大、壁厚减薄、截面轮廓成形的连续局部塑性变形,该方法存在辗扩前制坯工序繁多,包括开坯、镦粗和冲孔以及多次加热工序,制坯设备投资巨大,辗扩过程稳定性差,能源和材料浪费严重,仅仅适用于直径小、内外层等壁厚的复合环件生产;当制造中层AZ31B镁合金壁厚较大、内外层6061铝合金壁厚较小的三层不等厚复合环件时,如果采用现有的制造方法极易导致薄壁厚一侧发生翘曲、边裂,内外层接触界面无原子扩散结合,几乎只为机械结合界面,冶金熔触结合效果与质量很差,应力集中严重,并且仅仅依赖于辗扩过程的温度和进给速度等参数控制无法充分抑制交界面的氧化层和高硬度脆性的金属间化合物Al2Mg3生成,增加了交界面的断裂倾向,降低了复合环件交界面的冶金熔触结合质量和结合强度,恶化了其服役性能。
中国发明专利申请号“201510610418.9”公开了一种内层Q345B外层40Cr复合环件的离心铸造方法,采用分层离心铸造的内层Q345B外层40Cr复合环坯内、外层通过冶金过程紧密结合在一起,交界面无间隙,生产工艺简单可靠。然而当制造外层和内层材质为铝合金、中层材质为镁合金的不等厚复合环件所需的环形铸坯时,中层与内外层材料的冶炼温度和浇注温度存在差别,其材质的不同决定了铸造过程中层与内外层的收缩量也存在显著差别,所以必须严格控制中层与内外层的浇注速度、浇注时间以及金属模具铸型转速。如果仅仅采用上述专利中双金属环形铸坯的离心铸造方法,则会因为中层与内外层金属液在凝固过程中收缩量的不同和无准确的浇注时间而导致外层与中层、内层与中层的交界面出现孔洞、裂纹等缺陷,降低了三层不等厚复合环形铸坯的冶金熔触结合质量和结合强度,也无法为后续热辗扩成形复合环件提供性能优良、质量较高的环形铸坯。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝镁合金三层不等厚复合环形铸坯的制造方法,可以有效克服现有技术存在的缺点。
本发明目的是这样实现的,其特征在于包括以下工艺步骤:
(1)分炉同时冶炼铝合金和镁合金:铝合金冶炼温度为720~750℃,镁合金冶炼温度为710~730℃;
(2)如图1所示,在离心浇铸机上浇注外层6061铝合金,图中1是浇包,2是浇道,3是浇口,4是锁紧销,5是模具盖板,6是上沙垫,6′是下沙垫,7是环形铸坯的内层,7′是环形铸坯的中层,7″是环形铸坯的外层,8是冷却水管,9是金属模具铸型,浇注温度为650~670℃,浇注速度为121~140g/s,浇注时间为5~7s,金属模具铸型预热温度为190~220℃,铸型转速为180~200r/min,待外层温度降至530~550℃时开始浇注中层AZ31B镁合金,浇注温度为660~680℃,浇注速度为103~254kg/s,铸型转速为180~200r/min,达到浇注时间8~10s后立即浇注内层6061铝合金,浇注温度为650~670℃,浇注速度为121~140g/s,浇注时间为5~7s,铸型转速为260~290r/min,待外层6061铝合金、中层AZ31B镁合金和内层6061铝合金的表面温度均降至120~150℃时,停机;
(3)随金属模具铸型缓冷至室温,出模,得到三层不等厚复合环形铸坯的尺寸为:外层6061铝合金的外径D01=240~340mm、壁厚B01=10~15mm,中层AZ31B镁合金的壁厚B03=40~50mm,内层6061铝合金的内径D02=120~160mm、壁厚B02=10~15mm,中层与外层交界面直径d01=220~310mm,中层与内层交界面直径d02=140~190mm,轴向高度H0=50~55mm,如图2所示;
(4)双级均匀化处理:将上述三层不等厚复合环形铸坯加热至470~490℃,保温3~5h,然后继续加热至520~540℃,保温8~12h,再风冷至室温;
(5)退火处理:将均匀化的三层不等厚复合环形铸坯加热至温度为400~420℃,保温3~5h,最后随炉缓冷至室温。
本发明的优点及有益效果是:本发明通过离心铸造方式制造中层AZ31B镁合金壁厚较大、内外层6061铝合金壁厚较小的三层不等厚复合环形铸坯,兼具镁合金优良的抗冲击性、阻尼减震与铝合金的耐表面腐蚀性、可焊接性、良好的导电和导热等特性,可以达到零部件性能多样化和整体减重的效果;并且本发明给出了合适的浇注速度、浇注速度和浇注时间等工艺参数,可以抑制交界面的氧化层和高硬度脆性的金属间化合物Al2Mg3生成,降低交界面的断裂倾向,使其具有较高的冶金熔触结合性能和结合强度,可以为后续热辗扩成形三层不等厚复合环件提供性能优良、质量较高的环形铸坯,制造工艺流程短,节能节材,生产效率高。
附图说明
图1为三层不等厚环形铸坯立式离心铸造示意图;
图2为离心铸造的铝镁合金三层不等厚环形铸坯;
图中:1—浇包 2—浇道 3—浇口 4—锁紧销 5—模具盖板 6—上沙垫 6′—下沙垫 7—环形铸坯的内层 7′—环形铸坯的中层 7″—环形铸坯的外层 8—冷却水管 9—金属模具铸型;
D01—铸坯的外层外径,D02—铸坯的内层外径,d01—毛坯的外中层交界面直径,d02—毛坯的内中层交界面直径,B01—毛坯的外层壁厚,B02—毛坯的内层壁厚,B03—毛坯的中层壁厚,H0—铸坯的轴向高度。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种铝镁合金三层不等厚复合环形铸坯的制造方法作进一步详细说明。
如图1~图2所示,设定离心铸造的铝镁合金三层不等厚复合环形铸坯的尺寸为:外层6061铝合金的外径D01=240mm、壁厚B01=10mm,中层AZ31B镁合金的壁厚B03=40mm,内层6061铝合金的内径D02=120mm、壁厚B02=10mm,中层与外层交界面直径d01=220mm,中层与内层交界面直径d02=140mm,轴向高度H0=50mm,其制造方法包括以下工艺步骤:
(1)分炉同时冶炼铝合金和镁合金:铝合金冶炼温度为730℃,镁合金冶炼温度为710℃;
(2)如图1所示,在离心浇铸机上浇注外层6061铝合金,图中1是浇包,2是浇道,3是浇口,4是锁紧销,5是模具盖板,6是上沙垫,6′是下沙垫,7是环形铸坯的内层,7′是环形铸坯的中层,7″是环形铸坯的外层,8是冷却水管,9是金属模具铸型,浇注温度为660℃,浇注速度为121g/s,浇注时间为5s,金属模具铸型预热温度为190℃,铸型转速为180r/min,待外层温度降至530℃时开始浇注中层AZ31B镁合金,浇注温度为680℃,浇注速度为103kg/s,铸型转速为180r/min,达到浇注时间8s后立即浇注内层6061铝合金,浇注温度为660℃,浇注速度为121g/s,浇注时间为5s,铸型转速为260r/min,待外层6061铝合金、中层AZ31B镁合金和内层6061铝合金的表面温度均降至120℃时,停机;
(3)随金属模具铸型缓冷至室温,出模,得到三层不等厚复合环形铸坯的尺寸为:外层6061铝合金的外径D01=240mm、壁厚B01=10mm,中层AZ31B镁合金的壁厚B03=40mm,内层6061铝合金的内径D02=120mm、壁厚B02=10mm,中层与外层交界面直径d01=220mm,中层与内层交界面直径d02=140mm,轴向高度H0=50mm,如图2所示;
(4)双级均匀化处理:降上述三层不等厚复合环形铸坯加热至490℃,保温5h,然后继续加热至520℃,保温12h,再风冷至室温;
(5)退火处理:将均匀化的三层不等厚复合环形铸坯加热至温度为420℃,保温3h,最后随炉缓冷至室温。

Claims (1)

1.一种铝镁合金三层不等厚复合环形铸坯的制造方法,其特征在于按以下工艺步骤实现:
(1)分炉同时冶炼铝合金和镁合金:铝合金冶炼温度为720~750℃,镁合金冶炼温度为710~730℃;
(2)在离心浇铸机上浇注外层6061铝合金,浇注温度为650~670℃,浇注速度为121~140g/s,浇注时间为5~7s,金属模具铸型预热温度为190~220℃,铸型转速为180~200r/min,待外层温度降至530~550℃时开始浇注中层AZ31B镁合金,浇注温度为660~680℃,浇注速度为103~254kg/s,铸型转速为180~200r/min,达到浇注时间8~10s后立即浇注内层6061铝合金,浇注温度为650~670℃,浇注速度为121~140g/s,浇注时间为5~7s,铸型转速为260~290r/min,待外层6061铝合金、中层AZ31B镁合金和内层6061铝合金的表面温度均降至120~150℃时,停机;
(3)随金属模具铸型缓冷至室温,出模,得到三层不等厚复合环形铸坯的尺寸为:外层6061铝合金的外径D01=240~340mm、壁厚B01=10~15mm,中层AZ31B镁合金的壁厚B03=40~50mm,内层6061铝合金的内径D02=120~160mm、壁厚B02=10~15mm,中层与外层交界面直径d01=220~310mm,中层与内层交界面直径d02=140~190mm,轴向高度H0=50~55mm;
(4)双级均匀化处理:将上述三层不等厚复合环形铸坯加热至470~490℃,保温3~5h,然后继续加热至520~540℃,保温8~12h,再风冷至室温;
(5)退火处理:将均匀化的三层不等厚复合环形铸坯加热至温度为400~420℃,保温3~5h,最后随炉缓冷至室温。
CN201811612709.1A 2018-12-27 2018-12-27 一种铝镁合金三层不等厚复合环形铸坯的制造方法 Active CN109465425B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811612709.1A CN109465425B (zh) 2018-12-27 2018-12-27 一种铝镁合金三层不等厚复合环形铸坯的制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811612709.1A CN109465425B (zh) 2018-12-27 2018-12-27 一种铝镁合金三层不等厚复合环形铸坯的制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109465425A true CN109465425A (zh) 2019-03-15
CN109465425B CN109465425B (zh) 2020-11-24

Family

ID=65677090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811612709.1A Active CN109465425B (zh) 2018-12-27 2018-12-27 一种铝镁合金三层不等厚复合环形铸坯的制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109465425B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111589892A (zh) * 2020-06-16 2020-08-28 南京理工大学 一种层状铝-铝基复合材料板材的制备方法
CN111957892A (zh) * 2020-08-31 2020-11-20 华中科技大学 一种用于消失模铸造的铝/镁双金属的热处理方法及产品

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1057949C (zh) * 1997-02-05 2000-11-01 杜永康 筒形铸件双金属离心铸造方法
CN102917816A (zh) * 2010-02-04 2013-02-06 Afe捷克镍铬合金有限公司 通过重力浇铸或离心浇铸制造双金属和多层铸件的方法
CN102996636A (zh) * 2012-11-28 2013-03-27 诸暨市中天工业有限公司 一种钢铜复合轴套及其制造方法
CN105170934A (zh) * 2015-09-23 2015-12-23 定州市金华蓝天汽车零部件有限公司 一种内层Q345B外层40Cr复合环件的离心铸造方法
CN105499304A (zh) * 2015-12-08 2016-04-20 昆明理工大学 一种复合材料管半固态成形方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1057949C (zh) * 1997-02-05 2000-11-01 杜永康 筒形铸件双金属离心铸造方法
CN102917816A (zh) * 2010-02-04 2013-02-06 Afe捷克镍铬合金有限公司 通过重力浇铸或离心浇铸制造双金属和多层铸件的方法
CN102996636A (zh) * 2012-11-28 2013-03-27 诸暨市中天工业有限公司 一种钢铜复合轴套及其制造方法
CN105170934A (zh) * 2015-09-23 2015-12-23 定州市金华蓝天汽车零部件有限公司 一种内层Q345B外层40Cr复合环件的离心铸造方法
CN105499304A (zh) * 2015-12-08 2016-04-20 昆明理工大学 一种复合材料管半固态成形方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111589892A (zh) * 2020-06-16 2020-08-28 南京理工大学 一种层状铝-铝基复合材料板材的制备方法
CN111589892B (zh) * 2020-06-16 2021-06-22 南京理工大学 一种层状铝-铝基复合材料板材的制备方法
CN111957892A (zh) * 2020-08-31 2020-11-20 华中科技大学 一种用于消失模铸造的铝/镁双金属的热处理方法及产品

Also Published As

Publication number Publication date
CN109465425B (zh) 2020-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100552075C (zh) 一种高速钢复合轧辊及其铸造方法
CN102312172B (zh) 高强韧性抗回火b3r热作模具钢及其制备方法
CN104384193B (zh) 线棒材轧机的高速钢精轧辊的制造方法
CN102319897B (zh) 一种喷射成形高钒高速钢复合轧辊的制造方法
CN104388812B (zh) 棒线材用高速钢复合轧辊及其制备方法
CN103014495B (zh) 高韧性高耐磨冷作模具钢及其加工工艺
CN102019353A (zh) 一种复杂薄壁件的精密铸造成型方法
CN105624571B (zh) 一种特厚钢板及其生产工艺
CN107475641A (zh) 高速钢轧辊及其制备方法
CN105458227A (zh) 离心铸造高硼高速钢复合轧辊及其制备方法
CN106834900A (zh) 一种离心复合高铬铁轧辊及其制造方法
CN105033227A (zh) 高钒高速钢复合轧辊的制造方法
CN109676107B (zh) 一种铝镁合金三层不等厚复合环件短流程制造方法
CN109465425A (zh) 一种铝镁合金三层不等厚复合环形铸坯的制造方法
CN101704084B (zh) 离心铸管模具及其制作工艺
CN106636731A (zh) 高强度高延伸黄铜合金带材的加工工艺
CN107790669A (zh) 一种半固态浆料制备和压铸一体化的流变压铸方法
CN102936681A (zh) 一种用高速钢制作轧辊的方法
CN107739877A (zh) 一种铜合金辊套及其制备方法
CN105316577B (zh) 大型高碳半钢材质离心辊环的制造方法
CN109530659B (zh) 一种外层40Cr钢内层6061铝合金不等厚复合环件制造方法
CN109482835A (zh) 一种外层合金钢内层铝合金不等厚环形铸坯制造方法
CN107497859A (zh) 一种耐磨轧辊
CN102489681B (zh) 一种离心铸造楔横轧模具及制造方法
CN103056164B (zh) 一种加强型冷硬轧辊及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20190315

Assignee: Guilin Qiyun New Materials Co.,Ltd.

Assignor: GUILIN University OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2022450000308

Denomination of invention: A Manufacturing Method of Aluminum Magnesium Alloy Three layer Unequal thickness Composite Annular Billet

Granted publication date: 20201124

License type: Common License

Record date: 20221209

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20190315

Assignee: Nanning Richong Technology Co.,Ltd.

Assignor: GUILIN University OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2022450000635

Denomination of invention: A manufacturing method of aluminum magnesium alloy three-layer unequal thickness composite ring billet

Granted publication date: 20201124

License type: Common License

Record date: 20221230

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20190315

Assignee: GUANGXI SHENGWEI ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Assignor: GUILIN University OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2022450000524

Denomination of invention: A manufacturing method of aluminum magnesium alloy three-layer unequal thickness composite ring billet

Granted publication date: 20201124

License type: Common License

Record date: 20221230

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract