一种铝合金铸锭的制作装置及制作方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种铝合金铸锭的制作装置及制作方法，铝合金铸锭生产装置，包括：熔炼设备、结晶设备和连通管；熔炼设备包括盛放原料的第一腔体，熔炼设备能够对原料进行加热使其融化成为液体，在第一腔体内设置有温度采集装置，用以实时监测熔炼设备内部加热温度，在第一腔体内设置有用以对熔体进行搅拌的超声波发生器；结晶设备为第二腔体，连通管的两端分别与第一腔体和第二腔体连接，使在第一腔体内的熔体能够通过连通管流入第二腔体，并在第二腔体内冷却凝固成铸锭。本发明专利技术能够降低铸锭内部的气体/杂质含量，减少铸锭内部的疏松、夹渣等缺陷，提高其冶金质量。

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金铸锭的制作装置及制作方法
本专利技术涉及铝合金制作
，特别涉及一种铝合金铸锭的制作装置及制作方法。
技术介绍
铝合金材料因其具有密度低、比强度高、比刚度高、加工性能优异、可焊并具有一定的耐腐蚀性能的优点，而在航空航天、石油化工、轨道交通、新能源汽车等多个领域得到了广泛的应用。铝合金产品（例如7000系铝合金产品）在制作过程中添加较高的锌元素和/或铜元素之后，合金熔体流动性随之降低，导致在熔炼过程中产生的杂质气体不易排出，进而使产品出现疏松、夹渣等缺陷，影响了产品质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种铝合金铸锭的生产装置与制备方法，能够促进熔炼过程中产生的杂质气体的排除，进而避免产品出现疏松、夹渣等缺陷，使产品的质量得到了保证。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种铝合金铸锭制作装置，包括：熔炼设备、结晶设备、连通管和除气设备；所述熔炼设备具有用以盛放制作原料的第一腔体，所述熔炼设备能够对所述原料进行加热使其融化成为液体，在所述第一腔体内设置有温度采集装置，用以实时监测所述熔炼设备对熔体的加热温度，在所述第一腔体内设置有用以对熔体进行搅拌的超声波发生器；所述结晶设备具有第二腔体，所述连通管的两端分别与所述第一腔体和所述第二腔体连接，使在所述第一腔体内熔体能够通过所述连通管流入所述第二腔体，并在所述第二腔体内凝固成铸锭；所述除气设备设置在所述第一腔体中，用以除去熔体内的气体。较优地，在所述连通管内设置有过滤装置，用以对流经所述连通管的熔体进行过滤；在所述连通管的外壁上设置有保温装置，用以对流经所述连通管的熔体进行保温。一种铝合金铸锭的制作方法，使用以上任意技术特征的铝合金制作装置，包括步骤：A、将融化完毕后的纯铝装入第一腔体中，并对其进行加热，使其保持完全融化状态；B、向第一腔体中的液体加入中间合金，并进行持续搅拌，同时调整加热温度；C、超声波发生器对第一腔体内的熔体进行超生搅拌；I、将第一腔体内的熔体通过连通管输送到第二腔体中；J、对进入所述第二腔体中的熔体进行铸造；在步骤B中所述的中间合金包括：铝铜中间合金、纯锌锭；其中在步骤A中，加热温度小于或等于760℃；步骤B包括：B1、向第一腔体中的液体加入铝铜中间合金、纯锌锭、铝锆中间合金、铝锑中间合金，并控制加热温度为750℃至770℃之间，同时持续搅拌10min至15min后进入步骤B2；B2、向第一腔体中的液体加入纯镁锭、铝钛硼中间合金与铝钛碳中间合金，并控制炉体熔炼温度为730℃～745℃，同时持续搅拌12min至18min；在步骤B1中将锌元素在液体中的占比控制为6.8%至7.0%，将铜元素在液体的占比控制为2.0%至2.2%。较优地，在步骤C之后包括：步骤D、向第一腔体内的熔体加入精炼剂进行精炼处理；在精炼处理中，加热温度控制为735℃至750℃，精炼时间为10min至15min，在精炼过程中，持续对第一腔体内的熔体进行搅拌，在精炼结束后，使第一腔体内的熔体静止15min。较优地，所述精炼剂的质量份配比为氯化钾：20份～25份；氯化钠：30份～35份；碳酸钠：3份～5份；氯化钙：4份～6份；硫酸钠：8份～12份；硝酸钾：15份～20份；六氟铝酸钠：4份～6份；稀土：1份～3份。和/或，在步骤D之后包括：步骤E、将第一腔体内的熔体上面的悬浮物清除；较优地，在步骤D之后包括：步骤F、对第一腔体内的熔体进行取样分析，并根据分析结果调整第一腔体内的熔体的化学成分。较优地，所述的铝合金制作装置还包括除气设备，所述除气设备设置在所述第一腔体中；在步骤D之后包括：步骤G、通过除气设备对除去第一腔体内的熔体中的气体；和/或，在所述连通管内设置有过滤装置；步骤I中包括：通过过滤装置对流经连通管的熔体进行过滤。较优地，在步骤I中，使流经连通管的熔体温度保持在725℃至735℃之间。较优地，步骤J中包括：步骤J1、采用半连续铸造法对进入第二腔体中的熔体进行铸造，铸造时温度控制在720℃至740℃之间，铸造速度为28mm/min～35mm/min；步骤J2、通过冷却水对步骤J1中形成的铸锭进行冷却，其中冷却水压为0.05MPa至0.10MPa，水流量为3.5m3/h至5.0m3/h。较优地，在步骤I之前包括：步骤H、将预热的金属粉末铺设到第二腔体的底部。本专利技术的铝合金铸锭制作装置通过采用在所述第一腔体内设置有用以对铸造原料进行搅拌的超声波发生器的技术方案，能够促进熔炼过程中杂质、气体的排除，减少铸锭内部的疏松、夹渣等缺陷，提高铸锭内部的冶金质量。附图说明图1为实施例一中的铝合金铸锭的制作装置的结构示意图。图2为实施例二中的铝合金铸锭的制作方法流程图。图3为连续浇铸7075铝合金铸锭的炉前氢含量测试结果图。图4为实施例二中制作的7085铝合金铸锭的抗拉强度测试结果图。图5为实施例二中制作的7085铝合金铸锭的屈服强度测试结果图。图6为实施例二中制作的7085铝合金铸锭的延伸率测试结果图。图中：1-熔炼设备；11-第一腔体；12-温度采集装置；13液位检测装置；2-结晶设备；21-第二腔体；3-连通管；4-超声波发生装置；41-换能器；42-高频转动器；43-连接杆；5-除气设备；6-过滤装置；7-保温装置。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本专利技术的铝合金铸锭的制作装置及制作方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例一如图1所示，一种铝合金铸锭制作装置，包括：熔炼设备1、结晶设备2和连通管3。熔炼设备1具有用以盛放制作原料的第一腔体11，熔炼设备1能够对制作原料进行加热使其融化成为液体，在第一腔体11内设置有温度采集装置12，用以实时监测熔炼设备1对制作原料的加热温度，在第一腔体11内设置有用以对熔体进行搅拌的超声波发生器4。也可以在第一腔体11内设置液位检测装置13，以监测第一腔体11中的液面位置。结晶设备2具有第二腔体21，连通管3的两端分别与第一腔体11和第二腔体21连接，使在第一腔体11内熔体能够通过连通管3流入第二腔体21，并在第二腔体21内凝固成铸锭。在实际制作中，可如图中所示，还包括换能器41、高频振动器42和连接杆43，超声波发生器4通过连接杆43与高频振动器42连接，高频振动器42通过换能器与外部电源电连接，进而实现外部电源向超声波发生器4输入电能，使超声波发生器4产生超声波对第一腔体11内熔体进行超声搅拌，以促进熔炼过程中杂质、气体的排除，进而避免产品出现疏松、夹渣等缺陷，使产品的质量得到了保证。同时由于采用超声搅拌时，超声波穿透熔体时会在熔体内部形成一定的空化区域，该区域内会形成大量的空泡，空泡会从附近的熔体中吸收热量，导致熔体中出现大量的局部过冷，形核率随之增多，从而实现晶粒的细化。另一方面，空化泡是一种很不稳定的结构，很容易发生破裂，在其破裂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金铸锭制作装置，其特征在于：/n包括：熔炼设备（1）、结晶设备（2）、连通管（3）和除气设备（5）；/n所述熔炼设备（1）包括用以盛放原料的第一腔体（11），所述熔炼设备（1）能够对所述制作原料进行加热使其融化成为液体，在所述第一腔体（11）内设置有温度采集装置（12），用以实时监测所述熔炼设备（1）内熔体的加热温度，在所述第一腔体（11）内设置有用以对熔体进行搅拌的超声波发生器（4）；/n所述结晶设备（2）为第二腔体（21），所述连通管（3）的两端分别与所述第一腔体（11）和所述第二腔体（21）连接，使在所述第一腔体（11）内的熔体能够通过所述连通管（3）流入所述第二腔体（21），并在所述第二腔体（21）内凝固成铸锭；/n所述除气设备（5）设置在所述第一腔体（11）中，用以除去熔体中的气体。/n

【技术特征摘要】
1.一种铝合金铸锭制作装置，其特征在于：
包括：熔炼设备（1）、结晶设备（2）、连通管（3）和除气设备（5）；
所述熔炼设备（1）包括用以盛放原料的第一腔体（11），所述熔炼设备（1）能够对所述制作原料进行加热使其融化成为液体，在所述第一腔体（11）内设置有温度采集装置（12），用以实时监测所述熔炼设备（1）内熔体的加热温度，在所述第一腔体（11）内设置有用以对熔体进行搅拌的超声波发生器（4）；
所述结晶设备（2）为第二腔体（21），所述连通管（3）的两端分别与所述第一腔体（11）和所述第二腔体（21）连接，使在所述第一腔体（11）内的熔体能够通过所述连通管（3）流入所述第二腔体（21），并在所述第二腔体（21）内凝固成铸锭；
所述除气设备（5）设置在所述第一腔体（11）中，用以除去熔体中的气体。


2.根据权利要求1所述的铝合金铸锭的制作装置，其特征在于：
在所述连通管（3）内设置有过滤装置（6），用以对流经所述连通管（3）的熔体进行过滤；
在所述连通管（3）的外壁上设置有保温装置（7），用以对流经所述连通管（3）的熔体进行保温。


3.一种铝合金铸锭的制作方法，使用如权利要求1或2所述的铝合金制作装置，其特征在于：包括步骤：
A、将融化完毕后的纯铝装入第一腔体中，并对其进行加热，使其保持完全融化状态；
B、向第一腔体中的熔体加入中间合金，并进行持续搅拌，同时调整加热温度；
C、超声波发生器对第一腔体内的液体进行超声搅拌；
I、将第一腔体内的熔体通过连通管输送到第二腔体中；
J、对进入所述第二腔体中的熔体进行铸造；
在步骤B中所述的中间合金包括：铝铜中间合金、纯锌锭；其中在步骤A中，加热温度小于或等于760℃；步骤B包括
B1、向第一腔体中的熔体加入铝铜中间合金、纯锌锭、铝锆中间合金、铝锑中间合金，并控制加热温度为750℃至770℃之间，同时持续搅拌10min至15min后进入步骤B2；
B2、向第一腔体中的熔体加入纯镁锭、铝钛硼中间合金与铝钛碳中间合金，并控制炉体熔炼温度为730℃～745℃，同时持续搅拌12min至18min；
在步骤B1中将锌元素在熔体中的占比控制为6.8%至7.0%，将铜元素在熔体的占比控制为2.0%至2.2...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴圣龙，何维维，臧金鑫，陈军洲，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11