鋁硅銅合金的重熔和壓鑄工藝制造技術

本發明專利技術公開了一種鋁硅銅合金的重熔和壓鑄工藝。本工藝在現有國內Ａｌ－Ｓｉ－Ｃｕ合金工藝的基礎上，突破國內現有工藝對這種合金的認識，采用高的熔煉（重熔）溫度７６０－８２０℃，高的澆注溫度７１０－７６０℃，充分利用工藝條件對合金機械性能的作用，使合金的機械性能達到或超過國際先進水平，實現該種高強度合金的國產化。（*該技術在2018年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于鋁合金的熔煉，壓鑄生產方法，具體涉及鋁硅銅合金的重熔和壓鑄工藝。由于Al-Si-Cu(鋁硅銅)類合金具有良好的機械性和工藝性能，美國、日本、德國、英國、法國等工業發達國家將此類合金廣泛應用于無線電通訊、儀器儀表、坦克、汽車、摩托車及家用電器等結構件的壓鑄成形并形成相應標準。美國為其機械性能指標制定了居世界領先的ASTM標準。其他國家如英國也將LM24-M合金的抗拉強度值由180Mpa提高到320Mpa，日本將ADC10合金的抗拉強度值由300Mpa提高到323Mpa。申請人通過檢索尚未發現以上合金標準之生產工藝參數記錄在公開出版物上。國內壓鑄鋁合金系列中也有Al-Si-Cu類合金ZL107(GB1173-74)，但由于應用過程中暴露出熱裂、熱脆傾向嚴重，而沒有很好地推廣應用。目前，我國研制并制定的Al-Si-Cu類合金的標準YZAl-Si9-Cu4，該標準合金化學成份基本上在美國380壓鑄鋁合金(ASTMB85-82)標準的化學成份范圍之內，但由于其驗證技術沒有明顯地突破Al-Si合金的傳統工藝，其機械性能指標低于美國ASTM標準。見表一長時間以來我國對Al-Si-Cu合金的驗證和應用水平與國際先進水平相比存在差距，主要是缺乏對Al-Si-Cu合金特性的認識，不敢突破幾十年來形成的Al-Si合金熔煉(重熔)及壓鑄的傳統工藝所致。目前國內Al-Si-Cu合金和Al-Si合金熔煉和壓鑄工藝為一、合金熔煉(重熔)a技術準備，b爐料入爐，c升溫，d熔煉，e靜置、保溫，f化學分析取樣，g出爐。二、壓鑄a技術準備，b模具清理，c涂料，d合模，e澆注，f壓射，g持壓，h開模，j取出鑄件。其工藝條件及Al-Si-Cu合金的驗證條件如表二表一目前各國相應標準中Al-Si-Cu同類合金的技術(化學成份、主要機械性能)指標 <p>表二Al-Si合金和傳統工藝Al-Si-Cu合金的驗證工藝 由此使國產Al-Si-Cu合金的機械性能與國際先進水平相比存在差距。申請人通過檢索也未發現國內有新的工藝，使國產Al-Si-Cu合金的機械性能達到或超過國際先進水平。本專利技術的目的在于提供一種突破現有Al-Si-Cu合金驗證、生產工藝條件，使合金的機械性能達到或超過國際先進水平。為實現專利技術的目的，本專利技術在國內Al-Si合金熔煉(重熔)壓鑄的傳統工藝及Al-Si-Cu合金的驗證工藝(表二)的基礎，專利技術人通過反復探索和研究提出如下工藝參數熔煉(重熔)工序的熔煉溫度為760-820℃，壓鑄工藝中澆注工序的澆注溫度為710-760℃，壓射工序中持壓7000-12000N/cm2。本工藝采用較高的熔煉溫度，提高了合金中高熔點強化元素的彌散度，使晶核分布更均勻，及最大限度避免淤渣現象的發生，減少該工序對合金機械性能的影響。通常鑄造鋁合金熔煉(重熔)中“精煉”處理的目的是除氣、除渣。合金在壓鑄過程中被污染的程度很大，從而給壓鑄件的質量帶來很大影響，通過“精煉”處理后再進行靜保溫．現有工藝中“精煉”及保溫溫度均低于760℃，不能滿足高熔點強化元素彌散度的要求，產生淤渣現象，而直接影響到鑄件的機械性能。故本專利技術采用較高的熔煉溫度。采用較高的澆注溫度710-760℃，是為提高合金熔液的填充性能。在高溫條件下，合金晶粒有增大的趨勢，但通過激冷，可使晶粒細化。采用高的壓射比壓則使合金填充過程包卷空氣體積壓縮到最小，以提高組織的致密度，從而提高合金的機械性能。在壓鑄過程中，應采用較高為填充速率。本專利技術其它工藝參數再利用的回爐料的比例Al-Si-Cu合金的新料與多次回爐料在同等工藝條件下壓鑄取樣，試樣的抗拉強度及延伸率無明顯差異。為確保合金液的質量，除嚴格控制回爐料質量狀態及“精煉”處理時，控制爐料中回爐料所占比例仍是不可缺少的技術環節。爐料中回爐料所占比例不超過60％。保溫時間“精煉”處理完畢后，保溫時間對Al-Si-Cu合金的機械性能有提高的趨勢，但從經濟性和適用性兩者兼顧考慮，保溫時間至少為30分時。模具溫度模具溫度直接影響到金屬液的填充狀態和金屬液在高壓下的結晶速度。這兩者直接關系到制件(試樣或鑄件)壓鑄成形的質量，本專利技術模具溫度控制在200-250℃。其它工序包括如合金熔煉(重熔)前的技術準備，爐料入爐時間及順序，合金熔煉(重熔)和壓鑄安全操作、規范等等，均按Al-Si合金熔煉(重熔)和壓鑄的常規進行。附圖本專利技術Al-Si-Cu合金熔煉(重熔)壓鑄成形工藝流程“框”圖。實施例為了驗證本專利技術與國內現有技術相比具有突出的實質性特點和顯著進步，即以此工藝生產的鑄件機械性能明顯優于JB3069-82標準，且達到或超過國際標準。由于鑄造合金的應用價值及其鑄件所能達到的質量水平，國際上一般以其鑄造的試樣的機械性能來評估。因此專利技術人做了四組對比拉伸試樣驗證，壓鑄機均采用國產J1113(A)型壓鑄機。合金不同工藝參數熔煉(重熔)、壓鑄取樣驗證結果見表三表三Al-Si-Cu類合金不同工藝參數溶煉(重熔)、壓鑄取樣驗證結果 表三中驗證編號(1)、(2)、(3)、(4)的合金化學成份見表一。其中(1)為從美國進口的同批“380”合金，(2)、(3)、(4)為國產Al-Si-Cu合金，(2)為本溪合金廠材料，(3)為機械工業部標準，(4)為兵器工業部興光機械廠廠標，但采用了不同的工藝參數生產。其中(1)、(2)采用本專利技術的工藝參數生產，熔煉(重溶)工藝的保溫時間為30分鐘，模具溫度在200-250℃。兩者的機械性能均超過了我國JB3069-82標準，到達或超過了美國ASTMB85-82標準要求的抗拉強度值。(3)、(4)則為現有國內對Al-Si-Cu合金的驗證工藝，其機械性能只能達到JB3069-82標準，遠低于國際標準。因此，無論是進口的Al-Si-Cu標準合金，還是國產同類、同牌號的合金，在突破國內現有技術后，采用了本專利技術之Al-Si-Cu合金溶煉(重熔)、壓鑄成形的工藝參數，(表三中(1)、(2)的工藝參數為Al-Si-Cu合金試樣的熔煉(重熔)、壓鑄成形的工藝參數)，才能比較充分地發掘該合金固有的機械性能。在生產過程中Al-Si-Cu合金的鑄件成形生產工藝參數，熔煉溫度為790-810℃，靜置保溫溫度不低于760℃。澆注溫度在720-740℃，壓射比壓為7000-8000N/cm2。基于本專利技術的技術特征，在實際生產過程中，可根據鑄件的大小、形狀、結構、壁厚等不同條制定壓鑄工藝，以求良好的經濟效益和社會效益。本工藝適用于表一公開的Al-Si-Cu合金化學成份。權利要求1.一種鋁硅銅合金的重熔和壓鑄工藝，其特征是重熔工序中熔煉溫度為760～820℃，壓鑄工藝中澆注工序的澆注溫度為710-760℃，壓射工序中持壓7000-12000N/cm2。2.如權利要求1所述鋁硅銅合金的重熔和壓鑄工藝，其特征在于熔煉完畢后的保溫時間至少30分鐘，保溫溫度為760-820℃。3.如權利要求1所述鋁硅銅合金的重熔和壓鑄工藝，其特征是回爐料所占比例不超過60％。4.如權利要求1所述鋁硅銅合金的重熔和壓鑄工藝，其特征在于熔煉溫度精選為790-810℃，鑄件澆注溫度720-740℃，壓射比壓7000-8000N/cm2。5.如權利要求1所述鋁硅銅合金的重熔本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋁硅銅合金的重熔和壓鑄工藝，其特征是重熔工序中熔煉溫度為７６０～８２０℃，壓鑄工藝中澆注工序的澆注溫度為７１０－７６０℃，壓射工序中持壓７０００－１２０００Ｎ／ｃｍ↑［２］。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：馮俊，
申請(專利權)人：馮俊，
類型：發明
國別省市：83[中國|武漢]