一種精密鑄造用鋁合金及其鑄造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種精密鑄造用鋁合金，所述鋁合金熔液的組成為：Si：1.28-2.46%、Fe：1.12-4.32%、Cu：2.3-2.35%、Mn：5.12-6.03%、Mg：1.23-1.88%、Zn：3.15-4.23%、Ti：0.16-0.27%、Cr：0.98-1.22%、Y：0.56-0.72%、Zr：1.55-1.79%、Sb：0.21-0.32%，余量為Al。本發(fā)明的精密鑄造用鋁合金材料，不僅流動(dòng)性好，適合大型鑄件的精密鑄造，而且鑄態(tài)的鑄件具有很高的抗拉強(qiáng)度和很好的延展性，可以滿足大型結(jié)構(gòu)件的性能要求。
【專利說明】一種精密鑄造用鋁合金及其鑄造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種精密鑄造鋁合金，尤其是涉及一種精密鑄造用鋁合金及其鑄造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鑄造鋁合金作為傳統(tǒng)的金屬材料，由于其密度小、比強(qiáng)度高等特點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于航天、航空、汽車、機(jī)械等各行業(yè)，且隨著現(xiàn)代工業(yè)及鑄造新技術(shù)的發(fā)展，對鑄造鋁合金需求量越來越大。同時(shí)隨著高性能航空航天飛行器的發(fā)展，其內(nèi)部構(gòu)件也向著大尺寸、精度要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、冶金力學(xué)性能要求高的方向發(fā)展。
[0003]隨著航空、航天、汽車工業(yè)等代表的高【技術(shù)領(lǐng)域】的快速發(fā)展，對各類鋁合金構(gòu)件的集成化、輕量化、可靠性提出了更高的要求。同時(shí)，在滿足冶金性能要求的前提下，對復(fù)雜鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量也提出了更高的要求。國內(nèi)外主要采用精密成型的鑄造方法來實(shí)現(xiàn)鑄件的成型及其他要求。
[0004]一般地，大型鋁合金鑄件易產(chǎn)生嚴(yán)重的鑄造缺陷，且由于該種鑄件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，曲面較多，加工量小，要求一次成型率高，同時(shí)具備較高力學(xué)性能和冶金性能，這就造成了很大的技術(shù)難度。采用其他鑄造方法或者難以避免這些缺陷，達(dá)不到零件的技術(shù)要求，或者鑄件成品率低，成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種精密鑄造用鋁合金及其鑄造方法，該方法采用熔模精密鑄造，生產(chǎn)的鑄件尺寸精度高、表面質(zhì)量好、形狀復(fù)雜、能用于多種合金、生產(chǎn)批量靈活。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案完整一體，每個(gè)參數(shù)均是經(jīng)過嚴(yán)格控制，使得產(chǎn)品質(zhì)量得到保證。
[0007]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0008]本發(fā)明所述的一種精密鑄造用鋁合金，所述鋁合金熔液的組成為:S1:
1.28-2.46%、Fe:1.12-4.32%、Cu:2.3-2.35%、Mn:5.12-6.03%、Mg:1.23-1.88%、Zn:
3.15-4.23%、T1:0.16-0.27%、Cr:0.98-1.22%、Y:0.56-0.72%、Zr:1.55-1.79%、Sb:
0.21-0.32%， 余量為 Al。
[0009]本發(fā)明所述的一種上述精密鑄造用鋁合金的鑄造方法，主要包括以下步驟:根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)制作模具，鑄件收縮率為0.5%~1.0%，拔模斜度為1'~3';采用壓蠟機(jī)壓制蠟?zāi)＜皾部诒?、橫澆道、直澆道及內(nèi)澆口 ；并對蠟?zāi)Ｐ扌停话凑战M合圖進(jìn)行蠟?zāi)＝M型；最后對組合后的蠟?zāi)３停粚σ陨辖M好型的蠟?zāi)＿M(jìn)行多層掛砂；然后進(jìn)行脫蠟，脫蠟參數(shù)為:外膽蒸汽壓力0.1~0.5Mpa ;脫蠟時(shí)間5-10min ;使用溫度130_150°C，脫蠟后模殼在通風(fēng)條件下自干不少于20小時(shí)；模殼在箱式電阻爐中焙燒,爐溫低于260-280°C時(shí)模殼入爐，隨后升溫至500-700°C，保溫2-3小時(shí)，完成后關(guān)閉電源，模殼隨爐冷卻至450°C以下取出，待冷卻至室溫后檢驗(yàn)?zāi)ぃ?經(jīng)水洗的模殼須進(jìn)行烘殼工序，烘殼制度:350°C，保溫> 3小時(shí)，隨爐冷至室溫后用紙封口待造型澆注；采用水玻璃干砂造型；熔煉鋁合金熔液，所述鋁合金熔液的組成為:Si:1.28-2.46%、Fe:1.12-4.32%、Cu:2.3-2.35%、Mn:5.12-6.03%、Mg:1.23-1.88%、Zn:3.15-4.23%、Ti:0.16-0.27%、Cr:0.98-1.22%、Y:0.56-0.72%、Zr:
1.55-1.79%、Sb:0.21-0.32%，余量為Al ;采用調(diào)壓澆注，澆注溫度:750-790°C，同步建壓:300-400KPa，升液壓力:5_10Kpa，升液速度；200-300mm/s，充型壓力差:60_100KPa，充型速度:200-300mm/s，結(jié)晶壓力:2_3Kpa，結(jié)晶時(shí)間:100-250s ;鑄件清理:采用水力清殼或干吹砂清殼，采用鋸床切割澆注系統(tǒng)，采用吹砂機(jī)進(jìn)行吹砂；分階段熱處理:(I)第一階段均勻化熱處理:將鋁合金鑄錠放入熱處理加熱裝置中，由室溫升溫至200-250°C進(jìn)行保溫處理，保溫時(shí)間為36-48h，(2)第二階段均勻化熱處理:繼續(xù)升溫至350-400°C進(jìn)行保溫處理，保溫時(shí)間為12-24h，(3)第三階段均勻化熱處理:繼續(xù)升溫至460-520°C進(jìn)行保溫處理，保溫時(shí)間為12-16h ;(4)第四階段均勻化熱處理:繼續(xù)升溫至550-560°C進(jìn)行保溫處理，保溫時(shí)間為0.5-lh ;最后將鑄錠冷卻至室溫。
[0010]更進(jìn)一步地，所述鋁合金熔液的組成為:Si:2.33%、Fe:3.25%、Cu:2.32%、Mn:
5.65%、Mg:1.46%、Zn:4.02%、T1:0.19%、Cr:1.12%、Y:0.64%、Zr:1.61%、Sb:0.26%，余量為Al。
[0011]本發(fā)明的效果在于:本發(fā)明的精密鑄造用鋁合金材料，不僅流動(dòng)性好，適合大型鑄件的精密鑄造，而且鑄態(tài)的鑄件具有很高的抗拉強(qiáng)度和很好的延展性，可以滿足大型結(jié)構(gòu)件的性能要求。同時(shí)通過特定的參數(shù)優(yōu)化，工藝配合，鋁合金鑄件的精密鑄造方法提供了可靠的技術(shù)方案，制造出符合要求的鑄件，同時(shí)，極大的提高了產(chǎn)品質(zhì)量及成品率，降低生產(chǎn)成本，創(chuàng)造了極大的經(jīng)濟(jì)效益 。后續(xù)的稍有復(fù)雜的熱處理工藝，使得鑄件的質(zhì)量和性能得到更有力的保證。
【具體實(shí)施方式】
[0012]實(shí)施例1
[0013]本發(fā)明所述的一種鋁合金葉輪的精密鑄造方法，所述鋁合金熔液的組成為:Si:
2.22%、Fe:4.12%、Cu:2.34%、Mn:5.67%、Mg:1.65%、Zn:4.1%、T1:0.175%、Cr:1.05%、Y:
0.68%、Zr:1.61%、Sb:0.28%，余量為 Al。
[0014]按照上述成分進(jìn)行精密鑄造，主要包括以下步驟:根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)制作模具，鑄件收縮率為0.6%，拔模斜度為2';采用壓蠟機(jī)壓制蠟?zāi)＜皾部诒?、橫澆道、直澆道及內(nèi)澆口 ；并對蠟?zāi)Ｐ扌?；按照組合圖進(jìn)行蠟?zāi)＝M型；最后對組合后的蠟?zāi)３?；對以上組好型的蠟?zāi)＿M(jìn)行多層掛砂；然后進(jìn)行脫蠟，脫蠟參數(shù)為:外膽蒸汽壓力0.2Mpa ;脫蠟時(shí)間6min ;使用溫度140°C，脫蠟后模殼在通風(fēng)條件下自干不少于20小時(shí)；模殼在箱式電阻爐中焙燒，爐溫低于268°C時(shí)模殼入爐，隨后升溫至555°C，保溫2.4小時(shí)，完成后關(guān)閉電源，模殼隨爐冷卻至450°C以下取出，待冷卻至室溫后檢驗(yàn)?zāi)ぃ?經(jīng)水洗的模殼須進(jìn)行烘殼工序，烘殼制度:350°C，保溫> 3小時(shí)，隨爐冷至室溫后用紙封口待造型澆注；采用水玻璃干砂造型；熔煉鋁合金熔液，所述鋁合金熔液的組成為:S1:2.22%、Fe:4.12%、Cu:2.34%、Mn:5.67%、Mg:
1.65%、Zn:4.1%, Ti:0.175%、Cr:1.05%、Y:0.68%、Zr:1.61%、Sb:0.28%，余量為 Al ;采用調(diào)壓澆注，澆注溫度:775°C，同步建壓:345KPa，升液壓力:7Kpa，升液速度；250mm/s，充型壓力差:68KPa， 充型速度:232mm/s，結(jié)晶壓力:2.5Kpa，結(jié)晶時(shí)間:125s ;鑄件清理:采用水力清殼或干吹砂清殼，采用鋸床切割澆注系統(tǒng)，采用吹砂機(jī)進(jìn)行吹砂；分階段熱處理:(I)第一階段均勻化熱處理:將鋁合金鑄錠放入熱處理加熱裝置中，由室溫升溫至225°C進(jìn)行保溫處理，保溫時(shí)間為40h，(2)第二階段均勻化熱處理:繼續(xù)升溫至375°C進(jìn)行保溫處理，保溫時(shí)間為18h，(3)第三階段均勻化熱處理:繼續(xù)升溫至480°C進(jìn)行保溫處理，保溫時(shí)間為14h ； (4)第四階段均勻化熱處理:繼續(xù)升溫至555°C進(jìn)行保溫處理，保溫時(shí)間為0.Sh ;最后將鑄錠冷卻至室溫。
【權(quán)利要求】
1.一種精密鑄造用鋁合金，其特征在于:所述鋁合金熔液的組成為:S1:1.28-2.46%、Fe:1.12-4.32%、Cu:2.3-2.35%、Mn:5.12-6.03%、Mg:1.23-1.88%、Zn:3.15-4.23%、Ti:0.16-0.27%、Cr:0.98-1.22%、Y:0.56-0.72%、Zr:1.55-1.79%、Sb:0.21-0.32%，余量為 Al。
2.一種如權(quán)利要求1所述的精密鑄造用鋁合金的鑄造方法，其特征在于，主要包括以下步驟:根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)制作模具，鑄件收縮率為0.5%~1.0%，拔模斜度為I'~3';采用壓蠟機(jī)壓制蠟?zāi)＜皾部诒?、橫澆道、直澆道及內(nèi)澆口 ；并對蠟?zāi)Ｐ扌?；按照組合圖進(jìn)行蠟?zāi)＝M型；最后對組合后的蠟?zāi)３?；對以上組好型的蠟?zāi)＿M(jìn)行多層掛砂；然后進(jìn)行脫蠟，脫蠟參數(shù)為:外膽蒸汽壓力0.1~0.5Mpa ;脫蠟時(shí)間5-10min ;使用溫度130_150°C，脫蠟后模殼在通風(fēng)條件下自干不少于20小時(shí)；模殼在箱式電阻爐中焙燒，爐溫低于260-280°C時(shí)模殼入爐，隨后升溫至500-700°C，保溫2-3小時(shí)，完成后關(guān)閉電源，模殼隨爐冷卻至450°C以下取出，待冷卻至室溫后檢驗(yàn)?zāi)ぃ?經(jīng)水洗的模殼須進(jìn)行烘殼工序，烘殼制度:350°C，保溫> 3小時(shí)，隨爐冷至室溫后用紙封口待造型澆注；采用水玻璃干砂造型；熔煉鋁合金熔液，所述鋁合金熔液的組成為:S1:1.28-2.46%、Fe:1.12-4.32%、Cu:2.3-2.35%、Mn:5.12-6.03%、Mg:1.23-1.88%、Zn:3.15-4.23%、Ti:0.16-0.27%、Cr:0.98-1.22%、Y:0.56-0.72%、Zr:1.55-1.79%、Sb:0.21-0.32%，余量為 Al ;采用調(diào)壓澆注，澆注溫度:750-790 0C,同步建壓:300-400KPa，升液壓力:5_10Kpa，升液速度；200-300mm/s，充型壓力差:60-100KPa，充型速度:200-300mm/s,結(jié)晶壓力:2_3Kpa，結(jié)晶時(shí)間:100-250s ;鑄件清理:采用水力清殼或干吹砂清殼，采用鋸床切割澆注系統(tǒng)，采用吹砂機(jī)進(jìn)行吹砂；分階段熱處理:(1)第一階段均勻化熱處理:將鋁合金鑄錠放入熱處理加熱裝置中，由室溫升溫至200-250°C進(jìn)行保溫處理，保溫時(shí)間為36-48h，(2)第二階段均勻化熱處理:繼續(xù)升溫至350-400°C進(jìn)行保溫處理，保溫時(shí)間為12-24h，(3)第三階段均勻化熱處理:繼續(xù)升溫至460-520°C進(jìn)行保溫處理，保溫時(shí)間為12-16h ； (4)第四階段均勻化熱處理:繼續(xù)升溫至550-560°C進(jìn)行保溫處理，保溫時(shí)間為0.5-lh ;最后將鑄錠冷卻至室溫。
3.如權(quán)利要求2所述的鑄造方法，其特征在于:所述鋁合金熔液的組成為:Si:2.33%、Fe:3.25%、Cu:2.32%、Mn:5.65%、Mg:1.46%、Zn:4.02%、T1:0.19%、Cr:1.12%、Y:0.64%、Zr:1.61%、Sb:0.26%，余量為 Al。
【文檔編號(hào)】C22F1/04GK103469017SQ201310433360
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】王強(qiáng) 申請人:蘇州華宇精密鑄造有限公司