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铝合金棒材熔铸工艺研究

 论文栏目:铝合金论文     更新时间:2017/7/13 15:38:25   

摘要:铝合金棒材的熔铸工艺存在一定的质量问题,影响了后期的使用。通过改变加料顺序,温度控制、调整精炼、细化晶粒,来改善铝合金组织和表面的质量。严格的按照目标成分进行配料,考虑到产品质量,适当调整新材料、中间合金和回炉料在熔炼过程中元素的烧损。并且对精炼过程、熔铸过程、挤压工艺和时效工艺进行分析,生产出合格的铝合金型材。

关键词:铝合金;铝棒材;组织和性能

1引言

随着金属材料的发展和节能减排的要求,轻量化已经成为工业发展的主要方向,而铝合金的应用更加受到重视,而铝合金的熔铸工艺更是重中之重。铝合金熔铸关键技术在于提高合金的纯度,减少合金中杂质元素的含量。6082铝合金重量轻,在铝加工业和冷藏业为最理想的材料。本文通过大量试验,制定出满足客户要求的6082铝合金材料。

2熔铸工艺

2.1成分控制

根据客户的要求,6082铝合金化学成分满足国标要求,并且满足挤压后抗拉强度σb≥320MPa。适当的改变Mg2Si强化相的含量,但是也要满足塑性的要求δ≥10%,特控制Si含量0.9-1.0%,适当的添加Mn元素提高材料的再结晶温度Mn的含量控制在0.68-0.75%,具体的化学成分见表1所示。

2.2铸造前准备

铸造前首先检查铸造设备是否能正常运行,检查铸造流盘、转接板必须完整、流槽、清洁、干燥,流槽接口处用石棉布包裹封堵保温棉,不准外露,流槽封堵口采用耐火材料进行封堵。转接板用够十次必须更滑,并且严格做好更换记录。对结晶器进行维护,保证能正常使用,防止在石墨环和专业板出有石墨残存,每个结晶器清理干净。对过滤片进行清理,防止杂质带入,安装要没有缝隙,并对其进行加热,在加热过程中防止燃烧不充分产生碳粉。转炉前按照工艺流程进行核实,炉膛温度不低于铸造温度上限,熔体温度在铸造温度上限和下限之间。转炉后要把流槽清理干净之后进入精炼环节。

2.3精炼过程

保证精炼在露体温度范围内进行一般控制为720-760℃,采用氮气吹粉精炼法进行精炼,同时添加2kg的精炼剂,精炼时间不少于20分钟。精炼结束进行扒渣,静置,不少于30分钟,同时进行取样操作,调温,测氢等操作。

2.4铸造过程

成分温度均合格进入浇注环节。根据不同合金控制变质剂加入量,采用Al-Ti-B丝炉外在线加入。铸造过程中发现有过滤片漂浮,立即停止铸造,重新开始。铸造结束前,流槽和流盘内金属进行搅动,严禁中途加入金属,静置炉温度保持在铸造温度范围内。铸造工艺参数:铸造速度(45~60mm/min)、铸造温度(720~740℃)、水压(0.15~0.2MPa)。

2.5铸造结束

所铸每根棒坯按标识标定注明合金牌号、炉号。每一个铸次结束后应对流盘、流槽、转接板、结晶器进行清理、维护、保养,确保设备及工件处于完好状态。铸造完成后要对炉体进行清炉工作,即炉墙、炉底、炉角的渣及脏物彻底清理干净。做好设备卫生和指定区域卫生,确保地面无积水,工作场地整洁干净。

3均匀化工艺

3.1铸态组织

合金的铸态组织主要有主要由树枝状α(Al)固溶体、骨骼状非平衡共晶相β(AlMnFeSi)和晶界组成见图1所示。这种组织晶内偏析严重,属于非平衡态,对合金的塑性不利,所以必须进行均与化处理,才能保证良好的挤压性能。

3.2均匀化

均匀化处理进行保温后,对力学性能产生影响的就是冷却速度,冷却速度越快,铸棒的力学性能越高通过图2中a)慢速冷却和b)快速冷却对比可以看出,快速冷却使的基体中粗大的析出相变为更加细小颗粒状弥散分布的Mg2Si强化相。通过大量试验进行对比,保证挤压后型材有足够高的力学性能,最终制定出6082合金均匀化工艺为:均火温度(560±10)℃,保温时间8小时.冷却:强制冷却≥200℃/h。4挤压工艺和时效工艺经过大量试验一般铸棒的控制温度为460-510℃,挤压速度在11-14m/min,型材的出口温度在550℃时,其抗拉强度达到了最大值,所以挤压出口温度为540-560℃。既要保证产品的力学性能,又要降低生产成本,综合考虑把实效温度定在170-192℃,时间为6-8小时,抗拉强度达到了320MPa,延伸率δ≥10%。5结论根据客户提出的产品要求(抗拉强度达到了320MPa,延伸率δ≥10%),得出了6082铝合金的合理的熔铸工艺,均火工艺、挤压工艺和时效工艺:(1)按照配料单严控各元素的范围,使得生产的材质满足客户的要求。(2)按照熔铸工艺要求,严控铸造过程中缺陷产生的原因,做到有序的进行加料、熔化、转炉、精炼,铸棒等工序。(3)对铸棒进行均匀化处理(均火温度(560±10)℃,保温时间8小时.冷却:强制冷却≥200℃/h)、挤压工艺(挤压速度在11-14m/min,出口温度为540-560℃)、时效工艺(实效温度定在170-192℃,时间为6-8小时)。

参考文献

[1]马彪,刘金辉,等.6082铝合金型材生产工艺研究[J].有色金属加工,2015,(04).

[2]中国机械工程学会铸造专业学会编.铸造手册[M].北京:机械工业出版社,2002.

[3]邹永恒,陶虹,徐国明,等.6082铝合金热处理工艺参数的研究[J].金属热处理,2007,32(10):71-76.

[4]罗苏,吴锡坤.铝型材加工实用技术手册[M].长沙:中南大学出版社,2006.

作者:代秋芬 单位:河北机电职业技术学院

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