一种铝合金工件熔炼铸造工艺制造技术

一种铝合金工件熔炼铸造方法，包括熔炼‑精练‑除气除渣‑装配模具‑铸造‑脱模‑热处理‑加工的步骤，其中通过除气除渣中旋转喷吹的设置，能够减少制备铝合金工件的针孔，提高其气密性，保证铸造铝合金的质量，提高其产品的最终使用性能。

A Melting and Casting Process for Aluminum Alloy Workpieces

A smelting and casting method for aluminium alloy workpiece includes smelting, refining, degassing and slag removal, assembly die, casting, demoulding, heat treatment and processing steps. The setting of rotary injection in degassing and slag removal can reduce the pinholes of aluminium alloy workpiece, improve its air tightness, guarantee the quality of aluminium alloy casting and improve the final service performance of its products.

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金工件熔炼铸造工艺
本专利技术涉及金属铸造的
，尤其是涉及一种铝合金工件熔炼铸造工艺。
技术介绍
铝是地壳中含量最高的金属元素，铝合金由于具有质量轻、导热性好、延展性好、强度高、耐腐蚀性优良等一系列优异特性，作为有色金属结构材料，在机械工程、能源化工、控制装备、房产建筑等现代化建设的各个行业中已得到大量应用，尤其是在节能减排实行轻量化的过程中，铝合金有不可替代的作用。由于铝的化学性质比较活泼。在铝合金的制备过程中，熔炼过程中易与水气发生反应，氧化并吸氢。铝液中的气体成分主要是氢气(约占80％～90％)，其余是氮气、氧气和一氧化碳等。溶解于铝液中的氢约90％为原子状态。氢在铝合金中从液态到固态的饱和溶解度相差17倍。在凝固过程中，氢气便倾向与从熔液中逸出，形成气泡，常常导致铸件产生缩松、气孔、缩孔等冶金铸造缺陷，显著地降低铸造合金材料的抗拉应力、弹塑性、延展性、应力疲劳、热裂敏感性等性能。为了降低铝熔体中过高的气体含量对最终铸锭质量的影响，通常通过铝合金熔液进行除气净化处理。显然，先进的除气技术对于保证铸造铝合金的质量，提高其产品的最终使用性能具有非常重要的意义。旋转喷吹法是一种吸附精炼除气方法，其通过转头将惰性气体(如氮气、氩气等)通入到铝熔体内部，熔体中的氢在分压差的作用下扩散进人气泡，并随气泡上浮并排出，达到除气的目的。气泡在上浮的过程中由于溶解作用带走氢的同时，同时可以通过物理吸附作用吸附夹杂，从而除去夹杂物，除气除杂兼得。相对于其他方法的单一净化功效而言，旋转喷吹可以同时除氢除杂，且对环境污染小，使得在工业应用很广泛。旋转喷吹法除气效果取决于气泡在熔体的分散均匀程度、气泡的大小、气泡在熔体中的滞留时间等。气泡越小、越分散越均匀、上浮速度越慢，则除氢效率越好。另外，铝合金熔体具有一定的黏度，氩气泡析出需要克服一定的阻力，完全析出需要一定时间，需要静置一段时间后除气效果越好；然而静置时间不宜过长，因为静置时气体与熔体反应是一个动态过程。熔体中气体随惰性气体析出，同时液态金属吸收大气中的水蒸气并与之反应，继续形成氢，去氢净化过程实际上由铝液内部去氢净化过程和铝液表面氧化-吸氢过程即污染过程所组成，随着静置时间增加，水蒸气与铝熔体的反应，反应所生成的氢通过吸附和扩散溶人铝熔体，导致铝熔体中的吸氢量大于铝熔体内部去氢净化量，导致铝熔体的吸氢量增大。
技术实现思路
本专利技术提供一种铝合金工件熔炼铸造工艺，能够使铝合金熔炼铸造过程中旋转喷吹除气时的气泡变小，并且均匀分散，同时具有足够长的静置时间而不会导致熔体的吸氢量增大。作为本专利技术的一个方面，提供铝合金工件熔炼铸造方法，包括如下步骤：（1）将纯度≥99.9％的铝锭放在熔炼炉中加热到660℃～670℃熔化，升温至720℃～730℃加入中间合金金属融化，得到合金熔液；（2）将熔炼炉里中的熔体转入静置炉中进行精炼，升温到740℃～780℃后加入熔剂，对合金液进行搅拌、净化；（3）将精炼后的熔体进行除气除渣；（4）装配模具，将模具预热温度到300℃；（5）将洁净后铝合金液进行连续浇铸，浇铸温度控制在690~700℃，采用水平浇铸方式进行浇铸获得铸造后工件；（6）脱模后，将工件进行热处理强化；（7）对工件进行机械加工以及表面处理，最终形成需要的工件；所述步骤（3）中包括如下步骤：（3.1）向静置炉中通入惰性气体，排出其中的空气；（3.2）封闭静置炉，通过熔体上方的气体输入通道，向熔体上方通入高压惰性气体，使静置炉中的气压处于高压状态；（3.3）加热静置炉中的熔体，使其温度大于阈值温度；（3.4）通过旋转喷头从熔体下方通入惰性气体进行炉底吹除；（3.4）经过特定时间后，将温度降低到浇筑温度；（3.5）通过排气口排出静置炉中的高压惰性气体；（3.6）打开扒渣门将浮在铝合金液表面上的铝渣清理干净；（3.7）在铝合金液表面设置覆盖剂层。优选的，所述阈值温度为大于800度。优选的，所述特定时间为大于30分钟。优选的，所述高压惰性气体的压强大于三倍大气压。优选的，所述步骤（2）中，所述溶剂包括氯化钾和/或氯化镁。优选的，所述步骤（1）中所述中间合金金属包括铝锰铜或铝镁铜等。优选的，所述惰性气体为氮气或者氩气。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将使用实施例对本专利技术进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的仅仅是本专利技术的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些实施例获取其他的技术方案，也属于本专利技术的公开范围。本专利技术实施例的铝合金工件熔炼铸造方法，能够减少制备铝合金工件的针孔，提高其气密性，获得优质铸件，包括如下步骤：熔炼-精练-除气除渣-装配模具-铸造-脱模-热处理-加工。熔炼过程中，根据铸造工件的要求确定铝合金中各成分的含量，先将纯度≥99.9％的铝锭放在熔炼炉中加热到660℃～670℃熔化，升温至720℃～730℃加入中间合金金属融化，得到铝合金熔液；其中，中间金属可以是铝锰铜或铝镁铜等。将熔炼炉里中熔炼得到的铝合金熔液转入静置炉中进行精炼，将铝合金熔液温度提高到740℃～780℃，加入熔剂，对铝合金熔液进行搅拌、净化，去除合金中氧化物和有害气体；该溶剂可以包括氯化钾和/或氯化镁，例如可以使用2～6％的以氯化钾—氯化镁为基础成分的溶剂。进一步的，为了避免铝合金熔液氧化，可以在精练时在熔液上均匀撒入覆盖剂，避免液体金属裸露而氧化。对于精练后的铝合金熔液进行除气除渣，包括如下步骤：（3.1）向静置炉中通入惰性气体，排出其中的空气；如果精练时溶液上设置覆盖剂层，在通入惰性气体之前，需要先清理溶液上的覆盖剂层；（3.2）封闭静置炉，通过熔体上方的气体输入通道，向熔体上方通入高压惰性气体，使静置炉中的气压处于高压状态，该高压可以是例如大于三倍大气压，使静置炉中铝合金液内部的压强增大，从而使喷入熔体内部的惰性气体的气泡体积减小；（3.3）加热静置炉中的熔体，使其温度大于阈值温度，该温度阈值可以是例如大于800℃；（3.4）通过旋转喷头从熔体下方通入惰性气体进行炉底吹除，惰性气体通入熔体后，熔体中的氢在分压差的作用下扩散进人气泡，并随气泡上浮并排出；惰性气体可以是氩气或者氮气；（3.5）由于熔体上方不存在空气以及水蒸汽，不存在铝液表面氧化-吸氢过程，可以将熔体静置足够长的时间使铝液内部去氢净化过程充分进行，经过足够长的特定时间后例如30分钟后，将温度降低到浇筑温度；优选的，为了避免析出的氢气在铝液表面的吸附，在步骤（3.5）中可以在除气过程中在熔体上方间歇性打开进气口和排气口，通入高压惰性气体将析出的氢气排出静置炉；（3.6）通过排气口排出静置炉中的高压惰性气体；（3.7）打开扒渣门将浮在铝合金液表面上的铝渣清理干净；（3.8）在铝合金液表面设置覆盖剂层。在铝合金溶液铸造前，需要装配模具，将模具预热温度到300℃；将洁净后铝合金液进行连续浇铸，浇铸温度控制在690~700℃，采用水平浇铸方式进行浇铸，铝合金液进入模具的型腔中，随后开始凝固冷却，待达到冷却时间后进行脱模。脱模后，将工件进行热处理强化，使内部组织分布更加均匀，消除或减小淬火后工件内的微观应力及机械加工残余应力。然后，对工件进行机械加工以及表面处理，消除表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金工件熔炼铸造方法，包括如下步骤：（1）将纯度≥99.9％的铝锭放在熔炼炉中加热到660℃～670℃熔化，升温至720℃～730℃加入中间合金金属融化，得到合金熔液；（2）将熔炼炉里中的熔体转入静置炉中进行精炼，升温到740℃～780℃后加入熔剂，对合金液进行搅拌、净化；（3）将精炼后的熔体进行除气除渣；（4）装配模具，将模具预热温度到300℃；（5）将洁净后铝合金液进行连续浇铸，浇铸温度控制在690~700℃，采用水平浇铸方式进行浇铸获得铸造后工件；（6）脱模后，将工件进行热处理强化；（7）对工件进行机械加工以及表面处理，最终形成需要的工件；其特征在于：所述步骤（3）中包括如下步骤：（3.1）向静置炉中通入惰性气体，排出其中的空气；（3.2）封闭静置炉，通过熔体上方的气体输入通道，向熔体上方通入高压惰性气体，使静置炉中的气压处于高压状态；（3.3）加热静置炉中的熔体，使其温度大于阈值温度；（3.4）通过旋转喷头从熔体下方通入惰性气体进行炉底吹除；（3.4）经过特定时间后，将温度降低到浇筑温度；（3.5）通过排气口排出静置炉中的高压惰性气体；（3.6）打开扒渣门将浮在铝合金液表面上的铝渣清理干净；（3.7）在铝合金液表面设置覆盖剂层。...

【技术特征摘要】
1.一种铝合金工件熔炼铸造方法，包括如下步骤：（1）将纯度≥99.9％的铝锭放在熔炼炉中加热到660℃～670℃熔化，升温至720℃～730℃加入中间合金金属融化，得到合金熔液；（2）将熔炼炉里中的熔体转入静置炉中进行精炼，升温到740℃～780℃后加入熔剂，对合金液进行搅拌、净化；（3）将精炼后的熔体进行除气除渣；（4）装配模具，将模具预热温度到300℃；（5）将洁净后铝合金液进行连续浇铸，浇铸温度控制在690~700℃，采用水平浇铸方式进行浇铸获得铸造后工件；（6）脱模后，将工件进行热处理强化；（7）对工件进行机械加工以及表面处理，最终形成需要的工件；其特征在于：所述步骤（3）中包括如下步骤：（3.1）向静置炉中通入惰性气体，排出其中的空气；（3.2）封闭静置炉，通过熔体上方的气体输入通道，向熔体上方通入高压惰性...

【专利技术属性】
技术研发人员：张平娟，江龙，陈雪，
申请(专利权)人：北京逸智联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11