高硅鋁合金空心鑄錠制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁合金鑄造領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)動機(jī)缸套用高硅鋁合金空心鑄錠制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，生產(chǎn)鋁合金管主要采用兩種方法:一種是分流組合模進(jìn)行生產(chǎn)，該方法會在管壁上留下焊縫，其力學(xué)性能較差，不利于作為缸套使用。另一種是利用車床將實心鑄錠加工成管狀坯，再對管狀坯進(jìn)行無縫管擠壓，該方法雖解決了焊縫問題，但會造成鋁合金材料浪費(fèi)，加工時間長，生產(chǎn)效率低下的問題；若工藝控制不當(dāng)，還會對擠壓無縫管內(nèi)壁的表面質(zhì)量產(chǎn)生破壞性影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種工藝步驟簡單、可有效減少材料浪費(fèi)及生產(chǎn)缺陷的高硅鋁合金空心鑄錠制造方法。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種高硅鋁合金空心鑄錠制造方法，主要包括以下步驟:
[0005](I)合金熔煉:按成分配比將高硅鋁合金原料投入熔化爐中熔煉，熔煉溫度為720V?760°C，熔煉時間為8h?1h ；
[0006](2)成分調(diào)整:控制高硅鋁合金鑄錠內(nèi)各成分配比，其中:Si 18?22%，Mg O?0.7%,Fe 0.1 ?0.2%，Cu 0.2 ?4.5%，Μη 0.01 ?0.1%，Ti 0.01 ?0.03%，Zn 0.01 ?0.03% ；
[0007](3)合金熔液精煉:向熔化爐內(nèi)加入精煉劑，并向爐內(nèi)吹入氬氣與氯氣的混合氣體，精煉10?20min，精煉后溶液中氫氣含量< 0.25ml/100g ；
[0008](4)精煉結(jié)束后鋁合金熔液靜置30min ；
[0009](5)鑄造:在半連續(xù)鑄造機(jī)上進(jìn)行空心鑄錠澆鑄，澆鑄溫度為710?730°C，鑄造速度為18?25mm/min,水流量為5.6?6m3/h ；
[0010](6)均勻化；
[0011](7)擠壓。
[0012]進(jìn)一步，所述第(I)步驟中，熔煉高硅鋁合金的原料選用純鋁錠、鋁硅中間合金、鋁錳中間合金、鋁銅中間合金、鋁鉻中間合金熔煉，鋁鋅中間合金及鋁鈦硼細(xì)化劑，待爐中爐料熔化后投入純鎂錠。
[0013]進(jìn)一步，所述第(3)步驟中，精煉劑在熔化爐內(nèi)溫度為735°C時加入；氬氣與氯氣的體積比為(31?33.5): 1
[0014]進(jìn)一步，所述第(3)步驟中，精煉劑的加入量為熔化爐中鋁合金熔液總量的0.45%?0.55%。
[0015]進(jìn)一步，所述第(5)步驟中的鑄造過程為:先讓鋁合金熔液充滿整個結(jié)晶器型腔，整個過程中開啟電磁攪拌，待液面超過石墨環(huán)后開始起車下拉出鑄棒，鑄造過程中控制流槽液面高度，結(jié)束時關(guān)閉水閥門，繼而關(guān)閉鑄造機(jī)，停止下拉鑄棒，待鑄棒冷卻后吊出。
[0016]進(jìn)一步，所述第(6)步驟中，在均質(zhì)爐中進(jìn)行均勻化處理，溫度為525°C?535°C，保溫時間為16h。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的高硅鋁合金空心鑄錠制造方法采用合金熔煉一合金熔液精煉一鑄造一均勻化一擠壓的工藝流程，即先鑄造得到空心鑄錠、再擠壓成形，與傳統(tǒng)工藝相比，具有以下優(yōu)點:
[0018]I)短流程，有效提高生產(chǎn)效率；
[0019]2)無切削過程，顯著提高了材料利用率；
[0020]3)擠壓過程可充分保證環(huán)坯材料的鑄態(tài)改性，獲得細(xì)密且均勻化的組織；
[0021]4)抗拉強(qiáng)度高，硬度高，耐磨性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的缸套生產(chǎn)工藝。
[0022]選用材料為常規(guī)易得材料，價格低廉，整體工藝流程簡單，在有效保證空心鑄錠性能的同時還縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0024]第一實施例
[0025]本實施例的高硅鋁合金空心鑄錠制造方法，主要包括以下步驟:
[0026](I)合金熔煉:按成分配比將高硅鋁合金原料投入熔化爐中熔煉，熔煉溫度為720°C，熔煉時間為1h ;其中，熔煉原料選用純鋁錠、鋁硅中間合金、鋁錳中間合金、鋁銅中間合金、鋁鉻中間合金熔煉，鋁鋅中間合金及鋁鈦硼細(xì)化劑，待爐中爐料熔化后投入純鎂錠。
[0027](2)成分調(diào)整:控制高硅鋁合金鑄錠內(nèi)各成分配比，其中:Si 18%, Mg O, Fe0.1 %, Cu 0.2%, Mn 0.01%, Ti 0.01%, Zn 0.01% ；
[0028](3)合金熔液精煉:熔化爐內(nèi)溫度為735°C時向熔化爐內(nèi)加入精煉劑，精煉劑的加入量為熔化爐中鋁合金熔液總量的0.45% ;精煉劑加入后利用氣壓泵向爐內(nèi)吹入氬氣與氯氣的混合氣體，氬氣與氯氣的體積比為31: I ;精煉20min，精煉后溶液中氫氣含量^ 0.25ml/100g；
[0029](4)精煉結(jié)束后鋁合金熔液靜置30min ；
[0030](5)鑄造:在半連續(xù)鑄造機(jī)上進(jìn)行空心鑄錠澆鑄，澆鑄溫度為710°C，鑄造速度為18mm/min，水流量為5.6m3/h ;具體的鑄造過程為:讓鋁合金熔液充滿整個結(jié)晶器型腔，待液面超過石墨環(huán)后開始起車下拉出鑄棒。充盈過程中開啟電磁攪拌，以減小初晶硅尺寸；鑄造過程中控制流槽液面高度；鑄造快結(jié)束時關(guān)閉水閥門，避免水飛濺到鑄件表面而引起鑄件表面開裂；關(guān)閉水閥門后，關(guān)閉鑄造機(jī)，停止下拉鑄棒，待鑄棒冷卻后吊出檢測。
[0031](6)均勻化:在均質(zhì)爐中進(jìn)行均勻化處理，溫度為525°C，保溫時間為16h。
[0032](7)擠壓。
[0033]本實施例中，鋁合金原料選用的為現(xiàn)用常規(guī)產(chǎn)品，精煉劑可選用常規(guī)精煉劑或六氯乙烷，材料易得，價格低廉，整體工藝流程簡單，在有效保證空心鑄錠性能的同時還縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
[0034]采用該工藝方法獲得的空心鑄錠，其初晶硅顆粒平均尺寸< 30μπι，抗拉強(qiáng)度彡250Mpa，250°C下抗拉強(qiáng)度彡150Mpa，硬度HB彡120，耐磨性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的缸套生產(chǎn)工
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[0035]第二實施例
[0036]本實施例的高硅鋁合金空心鑄錠制造方法，主要包括以下步驟:
[0037](I)合金熔煉:按成分配比將高硅鋁合金原料投入熔化爐中熔煉，熔煉溫度為760°C，熔煉時間為8h;其中，熔煉原料選用純鋁錠、鋁硅中間合金、鋁錳中間合金、鋁銅中間合金、鋁鉻中間合金熔煉，鋁鋅中間合金及鋁鈦硼細(xì)化劑，待爐中爐料熔化后投入純鎂錠。
[0038](2)成分調(diào)整:控制高硅鋁合金鑄錠內(nèi)各成分配比，其中:Si 22%, Mg 0.1%, Fe0.2%, Cu 4.5%, Mn 0.1%, Ti 0.03%, Zn 0.03% ；
[0039](3)合金熔液精煉:熔化爐內(nèi)溫度為735°C時向熔化爐內(nèi)加入精煉劑，精煉劑的加入量為熔化爐中鋁合金熔液總量的0.55% ;精煉劑加入后利用氣壓泵向爐內(nèi)吹入氬氣與氯氣的混合氣體，氬氣與氯氣的體積比為33.5:1 ;精煉lOmin，精煉后溶液中氫氣含量^ 0.25ml/100g；
[0040](4)精煉結(jié)束后鋁合金熔液靜置30min ；
[0041](5)鑄造:在半連續(xù)鑄造機(jī)上進(jìn)行空心鑄錠澆鑄，澆鑄溫度為730°C，鑄造速度為25mm/min，水流量為6m3/h ;具體的鑄造過程為:讓鋁合金熔液充滿整個結(jié)晶器型腔，待液面超過石墨環(huán)后開始起車下拉出鑄棒。充盈過程中開啟電磁攪拌，以減小初晶硅尺寸；鑄造過程中控制流槽液面高度；鑄造快結(jié)束時關(guān)閉水閥門，避免水飛濺到鑄件表面而引起鑄件表面開裂；關(guān)閉水閥門后，關(guān)閉鑄造機(jī)，停止下拉鑄棒，待鑄棒冷卻后吊出檢測。
[0042](6)均勻化:在均質(zhì)爐中進(jìn)行均勻化處理，溫度為535°C，保溫時間為16h。
[0043](7)擠壓。
[0044]本實施例中，鋁合金原料選用的為現(xiàn)用常規(guī)產(chǎn)品，精煉劑可選用常規(guī)精煉劑或六氯乙烷，材料易得，價格低廉，整體工藝流程簡單，在有效保證空心鑄錠性能的同時還縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
[0045]采用該工藝方法獲得的空心鑄錠，其初晶硅顆粒平均尺寸< 30μπι，抗拉強(qiáng)度彡250Mpa，250°C下抗拉強(qiáng)度彡150Mpa，硬度HB彡120，耐磨性明顯優(yōu)于傳