CN114293071A - 一种铝合金及熔铸工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铝合金熔铸技术领域，具体公开了一种铝合金及熔铸工艺，其铝合金质量百分比组成为：11.2‑12.0质量百分比的Si、3.3‑4.0质量百分比的Cu、小于或等于0.25质量百分比的Fe、0.3‑0.4质量百分比的Mn、0.6‑1.2质量百分比的Mg、0.02‑0.15质量百分比的Ti、1.5‑2.5质量百分比的Ni、0.02‑0.03质量百分比的Sr、小于或等于0.01质量百分比的Ca、小于或等于0.002质量百分比的P，其它元素小于或等于0.05质量百分比、其余为Al。通过本发明铝合金的成分组成及熔铸工艺，任意抽检未发现初生硅(大小不超过20μm)，有效提高了铝合金合金的力学性能、耐磨性和切削加工性能。

Description

一种铝合金及熔铸工艺

技术领域

本发明属于铝合金熔铸技术领域，具体是一种铝合金及其熔铸工艺。

背景技术

铝的密度约为钢的1/3，有着耐腐蚀性强、热稳定性好、可塑性好等优点，加上应用技术成熟，是汽车工业的理想金属材料，同时也是应用最广泛的轻量化材料。

其中以硅为主要合金元素的铝合金，该系合金由于含硅量高，熔点低，熔体流动性好，容易补缩，并且不会使最终产品产生脆性，因此主要用于制造铝合金锻件。

但是在合金组织中会有很多粗大的初生硅及共晶硅颗粒，这些初生硅呈粗大的板片状或板条状，一般带有尖锐棱角，共晶硅也呈现为呈粗大板片状或板条状，且分布不均匀，严重降低了合金的力学性能、耐磨性和切削加工性能，严重影响锻打活塞的安全可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝合金及熔铸工艺，通过本发明铝合金的成分组成及按熔铸工艺制备得到的铸锭，任意抽检未发现初生硅，有效提高了铝合金合金的力学性能、耐磨性和切削加工性能。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种铝合金，所述铝合金的质量百分比组成为：11.2-12.0质量百分比的Si，3.3-4.0质量百分比的Cu，0.3-0.4质量百分比的Mn，0.6-1.2质量百分比的Mg，1.5-2.5质量百分比的Ni，小于或等于0.25质量百分比的Fe，0.02-0.15质量百分比的Ti，0.02-0.03质量百分比的Sr，小于或等于0.01质量百分比的Ca，小于或等于0.002质量百分比的P，小于或等于0.05质量百分比的其它不可避免的杂质元素，其余为Al。

本发明还提供了一种铝合金的熔铸工艺，用于制备上述铝合金，所述工艺步骤如下：

S1、将熔炼炉先进行升温预热，把准备投入的合金和纯铝锭组成的原料进行烘干预热，然后将该原料投入熔炼炉内至其全部熔化，熔炼过程中不断搅拌，控制熔炼温度为780-870℃，待全部熔化后保温10分钟并不断搅拌；

S2、保温结束后将熔化温度调整至840-860℃，添加铝稀土合金进行第一次变质处理，搅拌后保温10-15分钟，取样分析各元素成分，除Sr外的其它成分满足各元素质量百分比要求时，进行精炼；

S3、精炼完成后，温度调整至770-790℃，添加铝锶合金进行第二次变质处理，搅拌并静置20分钟，取样分析Sr元素含量待满足质量百分比要求时，开始铸造；

S4、执行热顶水平铸造工序对铝溶液进行浇铸，其中铸造速度为65-75mm/min，冷却水流量为2800-3800L/min，铸造收尾时待铝水脱离结晶器时再关冷却水，待棒料充分冷却后才可以将模盘抬起；

S5、将铝合金圆铸锭加热至470-490℃进行均匀化，保温5h，自然冷却。

进一步地，所述S1中的合金原料包括AlSi20。

进一步地，所述S3中将静置后的铝溶液通过在线除气和双极过滤。

进一步地，所述S4中铸造前对铸造所用的设备进行预热，对流槽、除气箱、过滤箱、模盘等进行烘烤。

本发明的有益效果是：

1.通过本发明铝合金的成分组成及熔铸的铸锭，任意抽检未发现初生硅(初生硅大小不能超过20μm)，有效提高了铝合金合金的力学性能、耐磨性和切削加工性能；

2.通过在合金熔体铸造前对铸造所用的设备进行预热，对流槽、除气箱、过滤箱、模盘等进行烘烤，减少温度损失，优化了铸造条件，提高了铝合金的高温锻造后的抗拉强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明实施例切片的边缘初生硅大小的示意图；

图2是本发明实施例切片的1/2处初生硅大小的示意图；

图3是本发明实施例切片的中心处初生硅大小的示意图；

图4是本发明对比例切片的边缘初生硅大小的示意图；

图5是本发明对比例切片的1/2处初生硅大小的示意图；

图6是本发明对比例切片的中心处初生硅大小的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明说明书附图，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。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的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。

实施例1：

按表1的成分百分比将铝锭和合金加入熔炼炉内，在780-870℃下熔炼，得到铝合金熔体。

投料采用纯铝锭和合金，其中Si采用AlSi20，Si合金含量为20％；熔化温度达到840～860℃时，添加合金，包括3kg/吨铝水的铝稀土合金进行第一次变质处理，搅拌后保温10-15分钟取样分析；除Sr外的其它成分合格后，进行精炼，精炼完成后，温度780℃左右，添加铝锶合金进行第二次变质处理，取样分析Sr元素含量，搅拌并静置20分钟后开始铸造；铸造前对铸造所用的设备进行预热，对流槽、除气箱、过滤箱、模盘等进行烘烤；将静置后的铝溶液通过在线除气和双极过滤；执行热顶水平铸造工序对铝溶液进行浇铸，其中铸造速度为65-75mm/min，冷却水流量为2800-3800L/min；铸造收尾时待铝水脱离结晶器时再关冷却水，待棒料充分冷却后才可以将模盘抬起；将铝合金圆铸锭加热至470-490℃进行均匀化，保温5h，自然冷却。

表1铝合金化学成分表

元素	Fe	Si	Cu	Mn	Mg	Ni	Ti	Sr	Ca	P	Al
												含量wt％	0.109	11.7	3.52	0.35	0.78	1.79	0.06	0.025	0.0086	0.0002	余量

本实施例下发明的铝合金铸锭，检测其铸棒的切片低倍，对切片的边缘(如图1)、1/2处(如图2)、中心处(如图3)检测初生硅的大小(初生硅大小不能超过20μm)，从图中可以看出，未发现有初生硅。

对比例：

按表2的成分百分比将铝锭和合金加入熔炼炉内，在780-870℃下熔炼，得到铝合金熔体。

投料采用纯铝锭、金属硅、其它合金，采用含量为100％的金属Si；熔化温度达到840～860℃时，添加合金，搅拌后保温10-15分钟取样分析；除Sr外的其它成分合格后，进行精炼，精炼完成后，温度780℃左右，添加铝锶合金进行变质处理，取样分析Sr元素含量，搅拌并静置20分钟后开始铸造；铸造前对铸造所用的设备进行预热，对流槽、除气箱、过滤箱、模盘等进行烘烤；将静置后的铝溶液通过在线除气和双极过滤；执行热顶水平铸造工序对铝溶液进行浇铸，其中铸造速度为65-75mm/min，冷却水流量为2800-3800L/min；铸造收尾时待铝水脱离结晶器时再关冷却水，待棒料充分冷却后才可以将模盘抬起；将铝合金圆铸锭加热至470-490℃进行均匀化，保温5h，自然冷却。

表2铝合金化学成分表

元素	Fe	Si	Cu	Mn	Mg	Ni	Ti	Sr	Ca	P	Al
												含量wt％	0.129	12.3	3.5	0.35	0.75	1.75	0.05	0.022	0.007	0.0002	余量

本实施例下发明的铝合金铸锭，检测其铸棒的切片低倍，对切片的边缘(如图4)、1/2处(如图5)、中心处(如图6)检测初生硅的大小(初生硅大小不能超过20μm)，三个位置均发现有初生硅，大小约为96μm。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种铝合金，其特征在于，所述铝合金的质量百分比组成为：11.2-12.0质量百分比的Si，3.3-4.0质量百分比的Cu，0.3-0.4质量百分比的Mn，0.6-1.2质量百分比的Mg，1.5-2.5质量百分比的Ni，小于或等于0.25质量百分比的Fe，0.02-0.15质量百分比的Ti，0.02-0.03质量百分比的Sr，小于或等于0.01质量百分比的Ca，小于或等于0.002质量百分比的P，小于或等于0.05质量百分比的其它不可避免的杂质元素，其余为Al。

2.一种铝合金的熔铸工艺，用于制备如权利要求1所述的铝合金，其特征在于，所述工艺步骤如下：

S1、将熔炼炉先进行升温预热，把准备投入的合金和纯铝锭组成的原料进行烘干预热，然后将该原料投入熔炼炉内至其全部熔化，熔炼过程中不断搅拌，控制熔炼温度为780-870℃，待全部熔化后保温10分钟并不断搅拌；

S2、保温结束后将熔化温度调整至840-860℃，添加铝稀土合金进行第一次变质处理，搅拌后保温10-15分钟，取样分析各元素成分，除Sr外的其它成分满足各元素质量百分比要求时，进行精炼；

S3、精炼完成后，温度调整至770℃-790℃左右，添加铝锶合金进行第二次变质处理，搅拌并静置20分钟，取样分析Sr元素含量待满足质量百分比要求时，开始铸造；

S4、执行热顶水平铸造工序对铝溶液进行浇铸，其中铸造速度为65-75mm/min，冷却水流量为2800-3800L/min，铸造收尾时待铝水脱离结晶器时再关冷却水，待棒料充分冷却后才可以将模盘抬起；

S5、将铝合金圆铸锭加热至470-490℃进行均匀化，保温5h，自然冷却。

3.根据权利要求2所述的铝合金的熔铸工艺，其特征在于，所述S1中的合金原料包括AlSi20。

4.根据权利要求2所述的铝合金的熔铸工艺，其特征在于，所述S3中将静置后的铝溶液通过在线除气和双极过滤。

5.根据权利要求2所述的铝合金的熔铸工艺，其特征在于，所述S4中铸造前对铸造所用的设备进行预热，对流槽、除气箱、过滤箱、模盘等进行烘烤。

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