一种低压铸造过程中铝合金的变质处理方法

摘要

本发明提供了一种低压铸造过程中铝合金的变质处理方法，包括以下步骤：(1)、熔炼铝液：将200kg铝合金锭加入至电阻坩埚炉内的石墨坩埚中，通电预热至400℃～500℃，并保温0.5h；(2)、细化处理：将上一步骤中的炉料升高温度至720～750℃，待炉料完全熔化后，加入含量为0.3%的Al‑Ti‑B晶粒细化剂，并通入纯度为99.99%的氩气进行旋转除气；(3)、变质处理：除气扒渣操作完成后，进行低压浇注，在低压浇注升液阶段引入0.01%含量的Sr变质剂；(4)、泄压取件：低压浇注循环完成后，泄压取出铸件，进行下一浇注循环。采用此变质处理方法生产的铸件经X‑ray检验未见针孔缺陷。

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝及铝合金低压铸造方法，属于铝及铝合金铸造技术领域，具体为一种低压铸造过程中铝合金的变质处理方法。

背景技术

铝是有色金属中最常用的金属，而铝合金由于其密度小、比强度高、导电导热性能优越等一系列优点被广泛应用在交通运输、机械及航空航天等领域。

铝合金变质剂分为单一变质剂和复合变质剂。Sr变质剂具有变质效果好、维持时间长和操作简单无污染等优点，因而较其它变质剂发展迅速。但同时，Sr元素的化学性质活泼，容易氧化，随着熔体保温时间的延长，Sr元素将不断被氧化烧损，且Sr元素的存在增加了熔体的吸气倾向，导致合金致密性下降。

对于铸造来说，采用Sr变质剂的铝合金进行长时间浇注时，铸件中容易产生针孔缺陷。

发明内容

本发明针对低压铸造浇注过程长的特点，采用一种铝合金变质处理方法，以解决生产过程中因Sr变质剂的加入长时间浇注带来的铸件针孔缺陷问题。

本发明的技术方案是：

为解决上述技术问题，本发明一种低压铸造过程中铝合金的变质处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、熔炼铝液：将200kg铝合金锭加入至电阻坩埚炉内的石墨坩埚中，通电预热至400～500℃，并保温0.5h；

(2)、细化处理：将上一步骤中的炉料升高温度至720～750℃，待炉料完全熔化后，加入含量为0.3%的Al-Ti-B晶粒细化剂，并通入纯度为99.99%的氩气进行旋转除气；

(3)、变质处理：除气扒渣操作完成后，进行低压浇注，在低压浇注升液阶段引入0.007～0.01%含量的Sr变质剂；

(4)、泄压取件：低压浇注循环完成后，泄压取出铸件，进行下一浇注循环。

对上述方案的进一步改进，铝合金锭采用A356.0，各元素含量分别为：Si 6.5%～7.5%，Fe 0～0.2%，Cu 0～0.2%，Mn 0～0.1%，Mg 0.25%～0.45%，Zn 0～0.1%，Ti 0～0.2%，杂质元素每种不超过0.05%，总量不超过0.15%，余量是Al。

对上述方案的进一步改进，步骤3中Sr变质剂的含量为0.01%。

对上述方案的进一步改进，步骤2中的除气时间为30min。

对上述方案的进一步改进，Sr变质剂需预制成需要的形状，浇注时变质剂夹在两片过滤网：第一过滤网和第二过滤网之间并放置在升液管管口处。

有益效果：

1.在低压铸造升液过程中引入Sr变质剂，每个工作循环添加0.01%含量的Sr变质剂。

2.经0.01%Sr含量变质处理的A356.0合金热处理后的抗拉强度为282MPa，屈服强度为200MPa，伸长率为9.1%，较未加入Sr变质剂及0.007%含量Sr变质剂的铝合金性能均有明显提升。

3.采用此变质处理方法生产的铸件经X-ray检验未见针孔缺陷。

附图说明

图1是Sr变质剂的放置形式示意图。

图2是实施例1铸件的金相组织。

图3是实施例2铸件的金相组织。

图4是实施例3铸件的金相组织。

图5是各细化变质处理铝合金的机械性能。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

一种低压铸造过程中铝合金的变质处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、熔炼铝液：将200kg铝合金锭加入至电阻坩埚炉内的石墨坩埚中，通电预热至400～500℃，并保温0.5h；

(2)、细化处理：将上一步骤中的炉料升高温度至720～750℃，待炉料完全熔化后，加入含量为0.3%的Al-Ti-B晶粒细化剂，并通入纯度为99.99%的氩气进行旋转除气；

(3)、变质处理：除气扒渣操作完成后，进行低压浇注，在低压浇注升液阶段引入0.007～0.01%含量的Sr变质剂；

(4)、泄压取件：低压浇注循环完成后，泄压取出铸件，进行下一浇注循环。

对上述方案的进一步改进，铝合金锭采用A356.0，各元素含量分别为：Si 6.5%～7.5%，Fe 0～0.2%，Cu 0～0.2%，Mn 0～0.1%，Mg 0.25%～0.45%，Zn 0～0.1%，Ti 0～0.2%，杂质元素每种不超过0.05%，总量不超过0.15%，余量是Al。

对上述方案的进一步改进，步骤3中Sr变质剂的含量为0.01%。

对上述方案的进一步改进，步骤2中的除气时间为30min。

对上述方案的进一步改进，Sr变质剂需预制成需要的形状，浇注时变质剂夹在两片过滤网：第一过滤网1和第二过滤网2之间并放置在升液管管口处。

如图1-5所示，实施例1：

(1)将200kg A356.0铝合金锭加入至电阻坩埚炉内的石墨坩埚中，通电预热至400～500℃，并保温0.5h；

(2)升高温度至720～750℃，待炉料完全熔化后，加入含量为0.3%的Al-Ti-B晶粒细化剂，并通入纯度为99.99%的氩气进行旋转除气，除气时间为30min。

(3)除气扒渣操作完成后，进行低压浇注，此例中不加入变质剂。

(4)低压浇注循环完成后，泄压取出铸件，进行下一浇注循环。

实施例2：

(1)将200kg A356.0铝合金锭加入至电阻坩埚炉内的石墨坩埚中，通电预热至400～500℃，并保温0.5h。

(2)升高温度至720～750℃，待炉料完全熔化后，加入含量为0.3%的Al-Ti-B晶粒细化剂，并通入纯度为99.99%的氩气进行旋转除气，除气时间为30min。

(3)除气扒渣操作完成后，进行低压浇注，在低压浇注升液阶段引入0.007%含量的Sr变质剂。

(4)低压浇注循环完成后，泄压取出铸件，进行下一浇注循环。

实施例3：

(1)将200kg A356.0铝合金锭加入至电阻坩埚炉内的石墨坩埚中，通电预热至400～500℃，并保温0.5h。

(2)升高温度至720～750℃，待炉料完全熔化后，加入含量为0.3%的Al-Ti-B晶粒细化剂，并通入纯度为99.99%的氩气进行旋转除气，除气时间为30min。

(3)除气扒渣操作完成后，进行低压浇注，在低压浇注升液阶段引入0.01%含量的Sr变质剂。

(4)低压浇注循环完成后，泄压取出铸件，进行下一浇注循环。

对各实施例制得的铸件热处理后的同一位置进行取样，所得金相组织如图2、图3和图4所示。可以看到未添加Sr变质剂时，共晶硅相未得到细化，呈长条状分散在共晶组织中。添加0.007%含量的Sr变质剂时，共晶硅相开始出现细化，但细化不完全，呈点状或棒状分散在共晶组织中。添加0.01%含量的Sr变质剂时，共晶硅细化完全，呈点状均匀分散在共晶组织中。

进一步测试各试样的抗拉强度、屈服强度和延伸率，所得结果如图5所示。如图5可知，采用此变质处理方法，能显著提升铝合金的各项力学性能，扩展了Sr变质剂在铝合金低压铸造中的应用范围。

对各实施例制得的铸件进行X-ray检测，均未发现铸件存在针孔缺陷。

本发明的低压铸造方法，主要将模盘上的空气抽成真空，通过压力差将铝液压入结晶器，然后通过排放孔和流槽液面的调节实现水平液面的铸造，减小了铸造液面的压力差，又可通过排放孔的气压调节来调节结晶高度。本发明保持了传统的热顶和气滑铸造的优势，而且改善了铸件表面质量，减小了组织上的偏析,详情可见以下对比图3与图4。另外，可调节的结晶高度实现一个结晶器满足不同牌号的需求，减小了生产成本，提高了生产效率和挤压制品的质量。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。