CN112680637A - 一种铝合金锭的加工工艺 - Google Patents

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李�浩
高海涛
王朋
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Abstract

本发明公开了一种铝合金锭的加工工艺,所述加工工艺包括以下步骤:S1.第一铝液熔铸,S2.中间处理,S3.第二铝液熔铸,S4.涂层处理,S5.脱模,较传统拉铸工艺生产连续化程度更高,生产成本降低,且产品性能较拉铸工艺更优。

Description

一种铝合金锭的加工工艺
技术领域
本发明属于铝锭加工领域,具体涉及一种铝合金锭的加工工艺。
背景技术
铸造铝合金是以熔融金属充填铸型,获得各种形状零件毛坯的铝合金。具有低密度,比强度较高,抗蚀性和铸造工艺性好,受零件结构设计限制小等优点。分为 Al-Si和Al-Si-Mg-Cu为基的中等强度合金;Al-Cu为基的高强度合金;Al-Mg为基的耐蚀合金;Al-Re为基的热强合金。大多数需要进行热处理以达到强化合金、消除铸件内应力、稳定组织和零件尺寸等目的。用于制造梁、燃汽轮叶片、泵体、挂架、轮毂、进气唇口和发动机的机匣等。还用于制造汽车的气缸盖、变速箱和活塞,仪器仪表的壳体和增压器泵体等零件。
铸造铝合金具有良好的铸造性能,可以制成形状复杂的零件;不需要庞大的附加设备;具有节约金属、降低成本、减少工时等优点,在航空工业和民用工业得到广泛应用。
由于铝合金的广泛使用,很多不同需求的领域对铝合金材料提出了更高的要求,就包括复合层铝合金以及涂层铝合金的使用和加工要求,目前复合层铝合金大多使用拉铸工艺进行生产,拉铸工艺本身的限制使得其生产不连续,而涂层铝合金的生产工艺为喷涂或电镀,其连续生产性能较差,所以当需要将复合层铝合金进行涂层处理时,就需要拉铸后再进行单独的涂层处理,生产工序复杂耗时,造成了生产成本偏高。
发明内容
本发明提供了一种铝合金锭的加工工艺,该加工工艺的使用可以达到连续高效生产复合涂层铝锭的功效。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种铝合金锭的加工工艺,所述加工工艺包括以下步骤:
S1.第一铝液熔铸:按照所需配方要求,将第一铝液及其他材料混合后进行高温熔炼,熔化成第一铝液后转至第一浇包中,在模具中浇铸一定质量的铝液,冷却至400到500摄氏度下保温;
S2.中间处理:将助焊剂喷涂在第一铝液熔铸后形成的铝锭上表面;
S3.第二铝液熔铸:按照所需配方要求,将第二铝液及其他材料混合后进行高温熔炼,熔化成第二铝液后转至第二浇包中,在400-500摄氏度下将一定质量的第二铝液浇铸到模具中,并在400-450摄氏度下保温;
S4.涂层处理:将涂层合金粉末在400-450摄氏度下喷涂与第二铝液熔铸后形成的铝锭上表面,并保温30-60分钟后立即放入冷水中冷却;
S5.脱模:铝锭完全冷却后,翻转模具将铝锭脱模。
优选的,所述步骤S1在熔炼时添加精炼剂,并在氮气或氩气的保护下进行熔炼及捞灰渣操作,熔炼温度为690到720摄氏度。
优选的,所述步骤S2的中间处理步骤中使用的助焊剂包括无机助焊剂、有机助焊剂以及树脂类助焊剂的一种或多种混合。
优选的,所述步骤S3在熔炼时添加精炼剂,并在氮气或氩气的保护下进行熔炼及捞灰渣操作,熔炼温度为690到720摄氏度。
优选的,所述步骤S4使用的涂层合金粉末含有锌、镍、钛、镁和铁。
优选的,所述涂层合金粉末含有锌55%、镍15%、钛5%、镁8%、铁17%。
优选的,所述第一铝液熔铸配方为:硅5%-10%、镁0.3%-0.4%、钛0.02%-0.05%、硼0.1%-0.3%、锶0.1%-0.3%、锰0.5%-1%,其余为铝。
优选的,所述第二铝液熔铸配方为:镁2%-3%、铁0.1%-0.2%、钴0.3%-0.8%、锰0.5%-1%,其余为铝。
优选的,所述步骤S2中间处理步骤通入氮气或氩气进行保护。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:较传统拉铸工艺生产连续化程度更高,生产成本降低,且产品性能较拉铸工艺更优。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
本发明提供一种技术方案:一种铝合金锭的加工工艺,加工工艺包括以下步骤:
S1.第一铝液熔铸:按照所需配方要求,将第一铝液及其他材料混合后进行高温熔炼,熔化成第一铝液后转至第一浇包中,在模具中浇铸一定质量的铝液,冷却至400到500摄氏度下保温;
将第一铝液熔铸需要的铝及其他金属和非金属原料加入到熔炼炉中进行熔炼,熔炼成铝液后倒入浇包中,在铝锭生产线上进行浇铸,浇铸完成后进入铝锭生产线的保温区,保温区可设置在铝锭第一铝液浇包铸造区后端,通过电磁感应加热或火焰加热的半封闭空间进行保温;
S2.中间处理:将助焊剂喷涂在第一铝液熔铸后形成的铝锭上表面;
在铸造生产线的保温区内设置有喷枪,将喷枪中的助焊剂喷涂到已经凝固成型的第一铝液熔铸体上表面,助焊剂对第一铝液的上表面具有保护作用,主要起到“辅助热传导”、“去除氧化物”、“降低被焊接材质表面张力”、“去除被焊接材质表面油污、增大焊接面积”、“防止再氧化”等几个方面的作用,在这几个方面中比较关键的作用有两个就是:“去除氧化物”与“降低被焊接材质表面张力”,助焊剂可使用固体、液体和气体三种,在本发明中最适合使用的是固体助焊剂;
S3.第二铝液熔铸:按照所需配方要求,将第二铝液及其他材料混合后进行高温熔炼,熔化成第二铝液后转至第二浇包中,在400-500摄氏度下将一定质量的第二铝液浇铸到模具中,并在400-450摄氏度下保温;
同第一铝液,将第二铝液所需的原料放入熔炼炉内熔化,熔化后倒入设置在保温区后的浇包内,待喷涂完助焊剂后,在保温区出口立即进行第二铝液的浇铸,浇铸后进入铝锭生产线上的第二保温区进行保温;
S4.涂层处理:将涂层合金粉末在400-450摄氏度下喷涂与第二铝液熔铸后形成的铝锭上表面,并保温30-60分钟后立即放入冷水中冷却;
在第二保温区内设置有铝锭暂存中转区,并设置有第二喷枪,在保温条件下喷涂涂层合金粉末,并进行保温。保温完成后在保温出口处将铝锭立即放入冷水池中进行冷却,可通过在生产线上设置的冷却水槽完成操作,冷却完成后运出水面;
S5.脱模:铝锭完全冷却后,翻转模具将铝锭脱模;
在生产线的后端进行脱模处理,即可完成复合涂层铝锭的加工。
其中的步骤S1在熔炼时添加精炼剂,并在氮气或氩气的保护下进行熔炼及捞灰渣操作,熔炼温度为690到720摄氏度;
精炼剂主要是铝合金制品生产时使用的助剂,其是是白色粉末状或颗粒状熔剂,由多种无机盐干燥处理后按一定比例混合配制而成,主要是用于清除铝液内部的氢和浮游的氧化夹渣,并配合捞灰渣工序,可将铝液中的灰渣清除掉,采用普通厂家购买的精炼剂都可进行使用。
步骤S2的中间处理步骤中使用的助焊剂包括无机助焊剂、有机助焊剂以及树脂类助焊剂的一种或多种混合;
助焊剂的主要作用是清除焊料和被焊母材表面的氧化物,使金属表面达到必要的清洁度,它防止焊接时表面的再次氧化,降低焊料表面张力,提高焊接性能,而在铸造中使用助焊剂也起到类似的作用,防止第一铝液上表面形成氧化层,在浇铸第二铝液时保证与第二铝液接触面是铝而非其他三氧化二铝等,并且助焊剂在高温下挥发,也不会影响铝锭的质量,两层铝层直接实现了铝成分的相互接触,进而形成稳定的复合层接触表面,复合层牢固平整,使用性能好。
步骤S3在熔炼时添加精炼剂,并在氮气或氩气的保护下进行熔炼及捞灰渣操作,熔炼温度为690到720摄氏度;
同第一铝液的熔炼,第二铝液采用同样的方式进行熔炼并捞渣。
步骤S4使用的涂层合金粉末含有锌、镍、钛、镁和铁;
根据不同的要求可以使用不同的涂层合金粉末,其中含有以上成分的合金粉末使用性能和防腐蚀等性能较好。其中涂层合金粉末含有锌55%、镍15%、钛5%、镁8%、铁17%时为最优的涂层金属配比。
第一铝液熔铸配方为:硅5%-10%、镁0.3%-0.4%、钛0.02%-0.05%、硼0.1%-0.3%、锶0.1%-0.3%、锰0.5%-1%,其余为铝。第二铝液熔铸配方为:镁2%-3%、铁0.1%-0.2%、钴0.3%-0.8%、锰0.5%-1%,其余为铝。铝制品设置成多层结构,可满足不同的内外表面使用性能要求,进一步拓展了铝合金的使用范围,且简化了普通拉铸工艺的生产限制,类似于两侧复合,也可以生产三层或多层复合铝锭,即在每层之间增加中间处理环境即可。
步骤S2中间处理步骤通入氮气或氩气进行保护,在整个生产线上都可设置保护气喷射口,对生产进行保护,更可以增加铝合金的质量,防止氧化的发生。
实施例:
按照第一铝液配方硅5%-10%、镁0.3%-0.4%、钛0.02%-0.05%、硼0.1%-0.3%、锶0.1%-0.3%、锰0.5%-1%,其余为铝;第二铝液配方镁2%-3%、铁0.1%-0.2%、钴0.3%-0.8%、锰0.5%-1%,其余为铝,并按照本发明的生产工艺进行浇铸,冷却脱模后得到双层复合涂层铝锭。
对比例:
使用拉铸工艺以相同的第一铝液和第二铝液配比生产出双层复合铝锭,并单独使用喷涂工艺喷涂涂层,得到拉铸复合涂层铝锭,
序号 项目 整体抗拉强度(MPa) 整体屈服强度(Mpa) 整体延伸率(%) 整体硬度(HB) 整体流动性(cm)
1 对比例 200 120 >0.2% 108 -6.32
2 实施例 220 160 >0.5% 110 基准
通过对比检测数据,使用本发明加工工艺生产的复合涂层铝锭与传统拉铸后涂层的铝锭相比无论在抗拉强度、屈服强度、延伸率、硬度以及流动性方面都有很大的提高。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种铝合金锭的加工工艺,其特征在于:所述加工工艺包括以下步骤:
S1.第一铝液熔铸:按照所需配方要求,将第一铝液及其他材料混合后进行高温熔炼,熔化成第一铝液后转至第一浇包中,在模具中浇铸一定质量的铝液,冷却至400到500摄氏度下保温;
S2.中间处理:将助焊剂喷涂在第一铝液熔铸后形成的铝锭上表面;
S3.第二铝液熔铸:按照所需配方要求,将第二铝液及其他材料混合后进行高温熔炼,熔化成第二铝液后转至第二浇包中,在400-500摄氏度下将一定质量的第二铝液浇铸到模具中,并在400-450摄氏度下保温;
S4.涂层处理:将涂层合金粉末在400-450摄氏度下喷涂与第二铝液熔铸后形成的铝锭上表面,并保温30-60分钟后立即放入冷水中冷却;
S5.脱模:铝锭完全冷却后,翻转模具将铝锭脱模。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金锭的加工工艺,其特征在于:所述步骤S1在熔炼时添加精炼剂,并在氮气或氩气的保护下进行熔炼及捞灰渣操作,熔炼温度为690到720摄氏度。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金锭的加工工艺,其特征在于:所述步骤S2的中间处理步骤中使用的助焊剂包括无机助焊剂、有机助焊剂以及树脂类助焊剂的一种或多种混合。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金锭的加工工艺,其特征在于:所述步骤S3在熔炼时添加精炼剂,并在氮气或氩气的保护下进行熔炼及捞灰渣操作,熔炼温度为690到720摄氏度。
5.根据权利要求1所述的一种铝合金锭的加工工艺,其特征在于:所述步骤S4使用的涂层合金粉末含有锌、镍、钛、镁和铁。
6.根据权利要求5所述的一种铝合金锭的加工工艺,其特征在于:所述涂层合金粉末含有锌55%、镍15%、钛5%、镁8%、铁17%。
7.根据权利要求1所述的一种铝合金锭的加工工艺,其特征在于:所述第一铝液熔铸配方为:硅5%-10%、镁0.3%-0.4%、钛0.02%-0.05%、硼0.1%-0.3%、锶0.1%-0.3%、锰0.5%-1%,其余为铝。
8.根据权利要求1所述的一种铝合金锭的加工工艺,其特征在于:所述第二铝液熔铸配方为:镁2%-3%、铁0.1%-0.2%、钴0.3%-0.8%、锰0.5%-1%,其余为铝。
9.根据权利要求1所述的一种铝合金锭的加工工艺,其特征在于:所述步骤S2中间处理步骤通入氮气或氩气进行保护。
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