鋁合金棒材的熔鑄工藝優(yōu)化

代秋芬

摘要：鋁合金棒材的熔鑄工藝存在一定的質(zhì)量問(wèn)題，影響了后期的使用。通過(guò)改變加料順序，溫度控制、調(diào)整精煉、細(xì)化晶粒，來(lái)改善鋁合金組織和表面的質(zhì)量。嚴(yán)格的按照目標(biāo)成分進(jìn)行配料，考慮到產(chǎn)品質(zhì)量，適當(dāng)調(diào)整新材料、中間合金和回爐料在熔煉過(guò)程中元素的燒損。并且對(duì)精煉過(guò)程、熔鑄過(guò)程、擠壓工藝和時(shí)效工藝進(jìn)行分析，生產(chǎn)出合格的鋁合金型材。

關(guān)鍵詞：鋁合金；鋁棒材；組織和性能

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.17.102

1引言

隨著金屬材料的發(fā)展和節(jié)能減排的要求，輕量化已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的主要方向，而鋁合金的應(yīng)用更加受到重視，而鋁合金的熔鑄工藝更是重中之重。鋁合金熔鑄關(guān)鍵技術(shù)在于提高合金的純度，減少合金中雜質(zhì)元素的含量。6082鋁合金重量輕，在鋁加工業(yè)和冷藏業(yè)為最理想的材料。本文通過(guò)大量試驗(yàn)，制定出滿足客戶要求的6082鋁合金材料。

2熔鑄工藝

2.1成分控制

根據(jù)客戶的要求，6082鋁合金化學(xué)成分滿足國(guó)標(biāo)要求，并且滿足擠壓后抗拉強(qiáng)度σb≥320MPa。適當(dāng)?shù)母淖僊g2Si強(qiáng)化相的含量，但是也要滿足塑性的要求δ≥10%，特控制Si含量0.9-1.0%，適當(dāng)?shù)奶砑覯n元素提高材料的再結(jié)晶溫度Mn的含量控制在0.68-075%，具體的化學(xué)成分見(jiàn)表1所示。

2.2鑄造前準(zhǔn)備

鑄造前首先檢查鑄造設(shè)備是否能正常運(yùn)行，檢查鑄造流盤、轉(zhuǎn)接板必須完整、流槽、清潔、干燥，流槽接口處用石棉布包裹封堵保溫棉，不準(zhǔn)外露，流槽封堵口采用耐火材料進(jìn)行封堵。轉(zhuǎn)接板用夠十次必須更滑，并且嚴(yán)格做好更換記錄。對(duì)結(jié)晶器進(jìn)行維護(hù)，保證能正常使用，防止在石墨環(huán)和專業(yè)板出有石墨殘存，每個(gè)結(jié)晶器清理干凈。對(duì)過(guò)濾片進(jìn)行清理，防止雜質(zhì)帶入，安裝要沒(méi)有縫隙，并對(duì)其進(jìn)行加熱，在加熱過(guò)程中防止燃燒不充分產(chǎn)生碳粉。轉(zhuǎn)爐前按照工藝流程進(jìn)行核實(shí)，爐膛溫度不低于鑄造溫度上限，熔體溫度在鑄造溫度上限和下限之間。轉(zhuǎn)爐后要把流槽清理干凈之后進(jìn)入精煉環(huán)節(jié)。

2.3精煉過(guò)程

保證精煉在露體溫度范圍內(nèi)進(jìn)行一般控制為720-760℃，采用氮?dú)獯捣劬珶挿ㄟM(jìn)行精煉，同時(shí)添加2kg的精煉劑，精煉時(shí)間不少于20分鐘。精煉結(jié)束進(jìn)行扒渣，靜置，不少于30分鐘，同時(shí)進(jìn)行取樣操作，調(diào)溫，測(cè)氫等操作。

2.4鑄造過(guò)程

成分溫度均合格進(jìn)入澆注環(huán)節(jié)。根據(jù)不同合金控制變質(zhì)劑加入量，采用Al-Ti-B絲爐外在線加入。鑄造過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有過(guò)濾片漂浮，立即停止鑄造，重新開(kāi)始。鑄造結(jié)束前，流槽和流盤內(nèi)金屬進(jìn)行攪動(dòng)，嚴(yán)禁中途加入金屬，靜置爐溫度保持在鑄造溫度范圍內(nèi)。鑄造工藝參數(shù)：鑄造速度（45～60mm/min）、鑄造溫度（720～740℃）、水壓（0.15～0.2MPa）。

2.5鑄造結(jié)束

所鑄每根棒坯按標(biāo)識(shí)標(biāo)定注明合金牌號(hào)、爐號(hào)。每一個(gè)鑄次結(jié)束后應(yīng)對(duì)流盤、流槽、轉(zhuǎn)接板、結(jié)晶器進(jìn)行清理、維護(hù)、保養(yǎng)，確保設(shè)備及工件處于完好狀態(tài)。鑄造完成后要對(duì)爐體進(jìn)行清爐工作，即爐墻、爐底、爐角的渣及臟物徹底清理干凈。做好設(shè)備衛(wèi)生和指定區(qū)域衛(wèi)生，確保地面無(wú)積水，工作場(chǎng)地整潔干凈。

3均勻化工藝

3.1鑄態(tài)組織

合金的鑄態(tài)組織主要有主要由樹(shù)枝狀α（Al）固溶體、骨骼狀非平衡共晶相β（AlMnFeSi）和晶界組成見(jiàn)圖1所示。這種組織晶內(nèi)偏析嚴(yán)重，屬于非平衡態(tài)，對(duì)合金的塑性不利，所以必須進(jìn)行均與化處理，才能保證良好的擠壓性能。

3.2均勻化

均勻化處理進(jìn)行保溫后，對(duì)力學(xué)性能產(chǎn)生影響的就是冷卻速度，冷卻速度越快，鑄棒的力學(xué)性能越高通過(guò)圖2中a）慢速冷卻和b）快速冷卻對(duì)比可以看出，快速冷卻使的基體中粗大的析出相變?yōu)楦蛹?xì)小顆粒狀彌散分布的Mg2Si強(qiáng)化相。通過(guò)大量試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，保證擠壓后型材有足夠高的力學(xué)性能，最終制定出6082合金均勻化工藝為：均火溫度（560±10）℃，保溫時(shí)間8小時(shí).冷卻：強(qiáng)制冷卻≥200℃/h。

4擠壓工藝和時(shí)效工藝

經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)一般鑄棒的控制溫度為460-510℃，擠壓速度在11-14m/min，型材的出口溫度在550℃時(shí)，其抗拉強(qiáng)度達(dá)到了最大值，所以擠壓出口溫度為540-560℃。

既要保證產(chǎn)品的力學(xué)性能，又要降低生產(chǎn)成本，綜合考慮把實(shí)效溫度定在170-192℃，時(shí)間為6-8小時(shí)，抗拉強(qiáng)度達(dá)到了320MPa，延伸率δ≥10%。

5結(jié)論

根據(jù)客戶提出的產(chǎn)品要求（抗拉強(qiáng)度達(dá)到了320MPa，延伸率δ≥10%），得出了6082鋁合金的合理的熔鑄工藝，均火工藝、擠壓工藝和時(shí)效工藝：

（1）按照配料單嚴(yán)控各元素的范圍，使得生產(chǎn)的材質(zhì)滿足客戶的要求。

（2）按照熔鑄工藝要求，嚴(yán)控鑄造過(guò)程中缺陷產(chǎn)生的原因，做到有序的進(jìn)行加料、熔化、轉(zhuǎn)爐、精煉，鑄棒等工序。

（3）對(duì)鑄棒進(jìn)行均勻化處理（均火溫度（560±10）℃，保溫時(shí)間8小時(shí).冷卻：強(qiáng)制冷卻≥200℃/h）、擠壓工藝（擠壓速度在11-14m/min，出口溫度為540-560℃）、時(shí)效工藝（實(shí)效溫度定在170-192℃，時(shí)間為6-8小時(shí)）。

參考文獻(xiàn)

[1]馬彪，劉金輝，等.6082鋁合金型材生產(chǎn)工藝研究[J].有色金屬加工，2015，（04）.

[2]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造專業(yè)學(xué)會(huì)編.鑄造手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[3]鄒永恒，陶虹，徐國(guó)明，等.6082鋁合金熱處理工藝參數(shù)的研究[J].金屬熱處理，2007，32（10）：7176.

[4]羅蘇，吳錫坤.鋁型材加工實(shí)用技術(shù)手冊(cè)[M].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2006.