CN110756750A - 一种变形铝合金圆铸锭的等温铸造方法 - Google Patents

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石宇凡
王文定
于双全
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Abstract

本发明公开了一种变形铝合金圆铸锭的等温铸造方法，其在保温炉和铸造机之间设置一个容器，保温炉内的铝液经该容器流入到铸造机的模台内。经研究发现，铸锭开裂的原因主要是在铸造起始阶段，在铸造起始阶段，当模台内铝液温度的变化超过一定范围时，铸件内各区域的收缩不一致，产生较大的内应力，在这些内应力的作用下，使铸件产生裂纹，甚至部分产生直接开裂。本发明能够有效地减少变形铝合金圆铸锭铸造时，铸造机的模台内铝液温度的波动幅度。

Description

一种变形铝合金圆铸锭的等温铸造方法
技术领域
本发明涉及一种变形铝合金圆铸锭的等温铸造方法。
背景技术
铝是地壳中分布最广、储量最多的金属元素之一，其储量还要高于铁。由于铝及铝合金具有一系列优异特性，已广泛应用于交通运输、包装容器、建筑装饰、航空航天、机械电气、电子通讯等行业，成为发展国民经济与提高人民物质生活和文化生活水平的重要基础材料。
变形铝合金是铝合金的一个重要品种，在变形铝合金圆铸锭铸造时，高温铝液由保温炉经流槽流到铸造机的模台，然后快速冷却结晶成铸锭。在铸造起始阶段，因为流槽和模台的温度较低，高温铝液通过流槽到达模台时，会大量散热，铝液温度会大幅度降低。假定流槽长度是15m，在铸造初始阶段，模台中铝液温度要比保温炉中铝液温度降低约30℃。随着铸造的进行，铝液在流经流槽到达模台的过程中，铝液的散热会逐渐趋于平衡，模台中铝液的温度会逐渐升高直至趋于平衡，当达到平衡后，模台中铝液温度要比保温炉铝液温度降低约20℃。在铸造变形铝合金时，模台中的铝液温度是关键参数，模台中铝液温度的变化会影响铸锭产品的质量，严重时甚至会导致铸锭开裂。因此在铸造过程中，减少模台中铝液温度的变化，是保证铸锭产品质量的重要手段。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铸造方法，以有效地减少变形铝合金圆铸锭铸造时，铸造机的模台内铝液温度的波动幅度，具体的技术方案为：
一种变形铝合金圆铸锭的等温铸造方法，其在保温炉和铸造机之间设置一个容器，保温炉内的铝液经该容器流入到铸造机的模台内。
经研究发现，铸锭开裂的原因主要是在铸造起始阶段，在铸造起始阶段，当模台内铝液温度的变化超过一定范围时，铸件内各区域的收缩不一致，产生较大的内应力，在这些内应力的作用下，使铸件产生裂纹，甚至部分产生直接开裂。
本申请中，在保温炉和铸造机之间设置一个容器后，保温炉内的铝液在经过该容器后再流入到铸造机的模台内，利用该容器可以储存一定量的铝液，以减少铝液进入到模台内时的流量波动，使模台能够在设定时间内完成浇铸，避免由于铝液流量的波动而使铸锭浇铸时间产生较大的波动，由于保证了铸件的浇铸速度，使铸件内的各个区域能够进行较为一致的收缩，减少内应力产生的概率。另外，设置该容器后，该容器实际还成为一个温度均匀装置，进入到该容器内的铝液会与已有铝液相混合，使从该容器流出的铝液的温度趋向于一致，从而提高进入到模台内铝液温度的一致性。
为对进入到容器内的铝液的温度进行调节，并减少热能散发的速度，在该容器上设置有加热装置和保温层，该容器能够容纳至少1吨铝液。使容器至少能够容纳1吨铝液，可以缓冲铝液从保温炉流出时的流量波动，并可由此避免对温度的快速调节，使温度调节更加平缓，有利于生产的稳定。
进一步，为弥补铝液在由保温炉到模台的过程中热量的散发，并保证铝液在模台中的温度，该容器内的铝液温度高于保温炉内的铝液温度。在该条件下，除补充铝液由保温炉到容器的过程中所散发的热能，还可以使铝液有充足的富余热能，使铝液到达模台后，仍能够达到设定温度。
进一步，为保证变形铝合金圆铸锭的质量的一致性，通过分别调整保温炉和容器内的铝液温度，使铸造机的模台中的铝液温度的变化≤10℃。
为脱除铝液在熔化过程中所溶解的氢气，该容器为一氩气除氢容器。在铝液暂存在容器中时，可以通过通入氩气对铝液中的氢气进行脱除，以降低铝液的氢含量，保证铸件的质量。
附图说明：
图1铸造过程示意图。
具体实施方式：
以下以变形铝合金圆铸锭的铸造生产为例对本发明作进一步的描述，在该实施例中，所生产的变形铝合金圆铸锭应用于汽车空调用微通道扁管、汽车锻造轮毂、电子3C产品等领域。
以下具体以6061铝合金铸锭为例进行说明。
首先对目前的6061铝合金铸锭的铸造进行说明。
在目前，在6061铝合金铸锭的铸造过程中，保温炉内的铝液温度设定为730℃，铸造起始阶段铝液流到模台大量散热，温度降低到700℃左右。随着铸造的进行，铝液向流槽和模台的散热会逐渐减少直至趋于平衡，模台铝液温度会逐渐升高到710℃左右。铸造的后半阶段，模台铝液温度基本保持在710℃左右，并在大约10℃的范围内波动。6061铝合金铸锭产品的开裂率在5％以上。
以下对采用本发明对6061铝合金铸锭的铸造进行说明。
请参阅图1，首先在保温炉100和模台300之间设置一个氩气除氢容器200，在铝液流经该氩气除氢容器200的过程中，保持对该氩气除氢容器中铝液通入氩气，以脱除铝液中的氢气。在本实施例中，氩气除氢容器200包括电加热套管4支和热电偶2支，容器200外壁使用保温材料，该保温层由耐火砖和硅酸盐保温棉构成，保温层按照现有技术进行施工完成即可，不再赘述。保温炉100经第一流槽410连通氩气除氢容器200，该氩气除氢容器200经第二流槽420连通模台300。
在进行6061铝合金铸锭的铸造时，将保温炉内的铝液温度设定为730℃，然后保温炉内的铝液首先流入到该氩气除氢容器内，在该过程中，铝液的温度降低到约710℃，在氩气除氢容器内，在进行脱气的同时，利用加热套管对氩气除氢容器内的铝液进行加热，使铝液的温度上升到740℃。从氩气除氢容器内排出的铝液继续流入到铸造机的模台内，在该过程中，铝液的温度仍会再次降低，铝液在流入到模台内后，并保持在710±5℃范围内，即使模台内铝液的温度波动范围≤10℃，产品的开裂率低于1％。

Claims (5)

1.一种变形铝合金圆铸锭的等温铸造方法，其特征在于，在保温炉和铸造机之间设置一个容器，保温炉内的铝液经该容器流入到铸造机的模台内。
2.根据权利要求1所述的等温铸造方法，其特征在于，
在该容器上设置有加热装置和保温层，该容器能够容纳至少1吨铝液。
3.根据权利要求2所述的等温铸造方法，其特征在于，
该容器内的铝液温度高于保温炉内的铝液温度。
4.根据权利要求3所述的等温铸造方法，其特征在于，
通过分别调整保温炉和容器内的铝液温度，使铸造机的模台中的铝液温度的变化≤10℃。
5.根据权利要求4所述的等温铸造方法，其特征在于，该容器为一氩气除氢装置。
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