專利名稱：一種可焊鋁合金扁鑄錠的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金扁鑄錠的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)鐵路客運(yùn)、貨運(yùn)的全面提速，對(duì)內(nèi)燃機(jī)車的馬力要求越來越大，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力增加的同時(shí)車體體積、重量大幅增加，而目前我國(guó)鐵路路基條件難以承受大功率高速機(jī)車的重量。由于鋁合金具有密度小、比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，使其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在許多場(chǎng)合可以替代鋼鐵材料。用鋁合金代替原來貨車車廂鋼鐵結(jié)構(gòu)，外表美觀，可顯著減少車廂自身重量，所以使用鋁合金材料替代大功率機(jī)車鋼結(jié)構(gòu)件，是解決高速機(jī)車超重的最佳途徑。這種可焊鋁合金材料代替原來的鋼鐵材料則完全符合了高速列車輕量化、高強(qiáng)度、耐腐蝕性、焊接性能優(yōu)良的要求。它是在Al的基體上添加Si和Mg元素，形成了 Jl(MgZn2) 和T(Al2Mg3&i3)相，這兩個(gè)相的同時(shí)存在時(shí)，對(duì)合金起到了強(qiáng)化的作用；同時(shí)在合金中添加 Mn、Cr、Ti、Zr元素可以改善合金的抗蝕性、可焊性。但是現(xiàn)有技術(shù)制備的鋁合金扁鑄錠存在鑄造成品率低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)制備的鋁合金扁鑄錠存在鑄造成品率低的問題，而提供一種可焊鋁合金扁鑄錠的制造方法。一、熔煉按質(zhì)量分?jǐn)?shù)Cu為0. 12% 0. 18%、Mn為0. 3% 0. 6%、Mg為1. 1. 4%、Cr 為 0. 15% 0. 20%、Zn 為 4. 2% 4. 8%、Ti 為 0. 03% 0. 05%、Zr 為 0. 08% 0. 16%,V為0. 04% 0. 06%和余量為Al的配比稱取熔煉原料，然后將稱取的熔煉原料和 Al-Be中間合金加入到燃油爐中，在溫度為720°C 760°C下使加入的材料全部熔化，然后在溫度為720V 760°C，攪拌速度為lm/s 1. 5m/s的條件下攪拌熔煉5min lOmin，即得到鋁合金熔液；二、成型將步驟一制備的鋁合金熔液導(dǎo)入靜置爐中，在溫度為720°C 740°C、氬氣保護(hù)下精煉10 20min，然后在溫度為720°C 740°C、氬氣保護(hù)下靜置20 30min，得到鑄造熔體，最后在溫度控為720V 750°C、鑄造速度為60mm/min 75mm/min、 模具金屬液位為65 80mm，冷卻水流量為50m3/h 80m3/h、冷卻水溫度為10°C 20°C的條件下采用半連續(xù)鑄造法將鑄造熔體制成可焊鋁合金扁鑄錠；步驟一中所述的Al-Be中間合金的質(zhì)量與稱取的熔煉原料的總質(zhì)量之比為(1 幻IO50本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)一、本發(fā)明加入了 Al-Be中間合金，有效地降低熔體氧化層的厚度，降低夾雜的傾向性；二、本發(fā)明采用低液位鑄造技術(shù)有效地保證了鑄錠的表面質(zhì)量； 三、本發(fā)明先進(jìn)的水冷控制系統(tǒng)為鑄造提供了穩(wěn)定的水流量，在半連續(xù)鑄造前期采用脈沖水冷卻技術(shù)，減少冷卻強(qiáng)度，降低應(yīng)力，與傳統(tǒng)鑄造相對(duì)在開頭不鋪純鋁底、不需增加特殊設(shè)備的情況下，避免了鍛造初期容易出現(xiàn)斷裂或裂紋的現(xiàn)象；四、本發(fā)明采用自動(dòng)控溫系統(tǒng)為鑄造溫度提供了可靠的保證；五、本發(fā)明在鑄造過程中多余冷卻水通過擋水板分流，使鍛造鑄錠通過自身預(yù)熱使得在鑄造過程中的溫度達(dá)到回火溫度，從而實(shí)現(xiàn)全程回火處理，降低了鑄錠的裂紋傾向性。


圖1是試驗(yàn)一制備的可焊鋁合金扁鑄錠和現(xiàn)有鑄造技術(shù)生產(chǎn)的鋁合金扁鑄錠的抗拉強(qiáng)度曲線圖，圖1中的+試驗(yàn)一制備的可焊鋁合金扁鑄錠的抗拉強(qiáng)度曲線圖，圖1中的+現(xiàn)有鑄造技術(shù)生產(chǎn)的鋁合金扁鑄錠的抗拉強(qiáng)度曲線圖；圖2是試驗(yàn)一制備的可焊鋁合金扁鑄錠和現(xiàn)有鑄造技術(shù)生產(chǎn)的鋁合金扁鑄錠的屈服強(qiáng)度曲線圖，圖2中的+.試驗(yàn)一制備的可焊鋁合金扁鑄錠的屈服強(qiáng)度曲線圖，圖2中的+現(xiàn)有鑄造技術(shù)生產(chǎn)的鋁合金扁鑄錠的屈服強(qiáng)度曲線圖；圖3試驗(yàn)一制備的可焊鋁合金扁鑄錠和現(xiàn)有鑄造技術(shù)生產(chǎn)的鋁合金扁鑄錠的斷后伸長(zhǎng)率曲線圖，圖3中的+試驗(yàn)一制備的可焊鋁合金扁鑄錠的斷后伸長(zhǎng)率曲線圖，圖3中的+現(xiàn)有鑄造技術(shù)生產(chǎn)的鋁合金扁鑄錠的斷后伸長(zhǎng)率曲線圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間的任意組合。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式一種可焊鋁合金扁鑄錠的制造方法，具體是按以下步驟完成的一、熔煉按質(zhì)量分?jǐn)?shù)Cu為0. 12% 0. 18%、Mn為0. 3% 0. 6%、Mg為1. 1. 4%、Cr 為 0. 15% 0. 20%、Zn 為 4. 2% 4. 8%、Ti 為 0. 03% 0. 05%、Zr 為 0. 08% 0. 16%,V為0. 04% 0. 06%和余量為Al的配比稱取熔煉原料，然后將稱取的熔煉原料和 Al-Be中間合金加入到燃油爐中，在溫度為720°C 760°C下使加入的材料全部熔化，然后在溫度為720V 760°C，攪拌速度為lm/s 1. 5m/s的條件下攪拌熔煉5min lOmin，即得到鋁合金熔液；二、成型將步驟一制備的鋁合金熔液導(dǎo)入靜置爐中，在溫度為720°C 740°C、氬氣保護(hù)下精煉10 20min，然后在溫度為720°C 740°C、氬氣保護(hù)下靜置20 30min，得到鑄造熔體，最后在溫度控為720V 750°C、鑄造速度為60mm/min 75mm/min、 模具金屬液位為65 80mm，冷卻水流量為50m3/h 80m3/h、冷卻水溫度為10°C 20°C的條件下采用半連續(xù)鑄造法將鑄造熔體制成可焊鋁合金扁鑄錠。本實(shí)施方式步驟一中所述的Al-Be中間合金的質(zhì)量與稱取的熔煉原料的總質(zhì)量之比為(1 3) IO50本實(shí)施方式加入了 Al-Be中間合金，有效地降低熔體氧化層的厚度，降低夾雜的傾向性。本實(shí)施方式采用低液位鑄造技術(shù)有效地保證了鑄錠的表面質(zhì)量。采用下述試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)明效果試驗(yàn)一一種可焊鋁合金扁鑄錠的制造方法，具體是按以下步驟完成的一、熔煉按質(zhì)量分?jǐn)?shù) Cu 為 0. 15%、Mn 為 0. 4%、Mg 為 1.2%、Cr 為 0. 17%, Zn 為4. 5%、Ti為0. 03%、^ 為0. 12%、V為0. 04%和余量為Al的配比稱取熔煉原料，然后將稱取的熔煉原料和Al-Be中間合金加入到燃油爐中，在溫度為740°C下使加入的材料全部熔化，然后在溫度為740°C，攪拌速度為1. 2m/s的條件下攪拌熔煉7. 5min,即得到鋁合金熔液；二、成型將步驟一制備的鋁合金熔液導(dǎo)入靜置爐中，在溫度為730°C、氬氣保護(hù)下
4精煉20min，然后在溫度為730°C、氬氣保護(hù)下靜置20min，得到鑄造熔體，最后在溫度控為 720°C、鑄造速度為60mm/min、模具金屬液位為70mm，冷卻水流量為70m3/h、冷卻水溫度為室溫的條件下采用半連續(xù)鑄造法將鑄造熔體制成可焊鋁合金扁鑄錠。本實(shí)施方式步驟一中所述的Al-Be中間合金的質(zhì)量與稱取的熔煉原料的總質(zhì)量之比為2 105。本試驗(yàn)步驟一中所述的材料為純鋁錠、Al-Cu中間合金、Mn添加劑、純Mg錠、Cr添加劑、純Si錠、Al-Ti絲、中間合金和Al-V中間合金；本試驗(yàn)步驟一中所述Al-Be中間合金中Be的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%，Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96%。本試驗(yàn)步驟二中采用自動(dòng)控溫系統(tǒng)控制半連續(xù)鑄造的溫度，自動(dòng)控溫系統(tǒng)的溫度控制精度為3°C。本試驗(yàn)步驟二中在半連續(xù)鑄造過程中冷卻水先以脈沖水冷卻技術(shù)進(jìn)行冷卻，至鍛造長(zhǎng)度為130mm冷卻水再以連續(xù)冷卻技術(shù)進(jìn)行冷卻，其中所述的脈沖水冷卻技術(shù)是以頻率為0.5次/s的冷卻水技術(shù)。本試驗(yàn)步驟二中在半連續(xù)鑄造過程中采用擋水板，保證冷卻水只作用從開始鍛造至 350mm ^h0檢測(cè)本試驗(yàn)制備的可焊鋁合金扁鑄錠和現(xiàn)有鑄造技術(shù)生產(chǎn)的鋁合金扁鑄錠的抗拉強(qiáng)度，結(jié)果如圖1所示，檢測(cè)本試驗(yàn)制備的可焊鋁合金扁鑄錠和現(xiàn)有鑄造技術(shù)生產(chǎn)的鋁合金扁鑄錠的屈服強(qiáng)度，結(jié)果如圖2所示，通過圖1和圖2可知本試驗(yàn)制備的可焊鋁合金扁鑄錠的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度雖然均低于現(xiàn)有鑄造技術(shù)生產(chǎn)的鋁合金扁鑄錠的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，但通過檢測(cè)可知，這兩項(xiàng)指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)范圍；通過檢測(cè)本試驗(yàn)制備的可焊鋁合金扁鑄錠和現(xiàn)有鑄造技術(shù)生產(chǎn)的鋁合金扁鑄錠的斷后伸長(zhǎng)率，如圖3所示，通過圖3可知本試驗(yàn)制備的可焊鋁合金扁鑄錠的斷后伸長(zhǎng)率平均值高于現(xiàn)有鑄造技術(shù)生產(chǎn)的鋁合金扁鑄錠的斷后伸長(zhǎng)率平均值，綜合考慮本試驗(yàn)制備的可焊鋁合金扁鑄錠綜合力學(xué)性能要好于現(xiàn)有鑄造技術(shù)生產(chǎn)鑄錠，利于后續(xù)的壓力加工。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟一中所述的熔煉原料為純鋁錠、Al-Cu中間合金、Mn添加劑、純Mg錠、Cr添加劑、純Si錠、Al-Ti絲、 中間合金和Al-V中間合金；步驟一中所述Al-Be中間合金中Be的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%，A1的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96%。其它與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二之一不同點(diǎn)是步驟二中采用自動(dòng)控溫系統(tǒng)控制半連續(xù)鑄造的溫度，自動(dòng)控溫系統(tǒng)的溫度控制精度為；Tc。其它與具體實(shí)施方式
一或二相同。本實(shí)施方式采用自動(dòng)控溫系統(tǒng)為鑄造溫度提供了可靠的保證。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同點(diǎn)是步驟二中在半連續(xù)鑄造過程中冷卻水先以脈沖水冷卻技術(shù)進(jìn)行冷卻，至鍛造長(zhǎng)度為100 150mm冷卻水再以連續(xù)冷卻技術(shù)進(jìn)行冷卻，其中所述的脈沖水冷卻技術(shù)是以頻率為0. 5 1次/s的冷卻水技術(shù)。其它與具體實(shí)施方式
一至三相同。本實(shí)施方式采用先進(jìn)的水冷控制系統(tǒng)為鑄造提供了穩(wěn)定的水流量；在半連續(xù)鑄造前期采用脈沖水冷卻技術(shù)，減少冷卻強(qiáng)度，降低應(yīng)力，與傳統(tǒng)鑄造相對(duì)在開頭不鋪純鋁底、 不需增加特殊設(shè)備的情況下，避免了鍛造初期容易出現(xiàn)斷裂或裂紋的現(xiàn)象。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至四之一不同點(diǎn)是步驟二中在半連續(xù)鑄造過程中采用擋水板，保證冷卻水只作用從開始鍛造至350mm處。其它與具體實(shí)施方式
一至四相同。本實(shí)施方式在鑄造過程中多余冷卻水通過擋水板分流，使鍛造鑄錠通過自身預(yù)熱使得在鑄造過程中的溫度達(dá)到回火溫度，從而實(shí)現(xiàn)全程回火處理，降低了鑄錠的裂紋傾向性。
權(quán)利要求
1.一種可焊鋁合金扁鑄錠的制造方法，其特征在于可焊鋁合金扁鑄錠的制造方法是按以下步驟完成的一、熔煉按質(zhì)量分?jǐn)?shù)Cu為0. 12% 0. 18%、Mn為0. 3% 0. 6%、Mg為1. 1. 4%、Cr 為 0. 15% 0. 20%、Zn 為 4. 2% 4. 8%、Ti 為 0. 03% 0. 05%,Zr 為 0. 08% 0. 16%,V為0. 04% 0. 06%和余量為Al的配比稱取熔煉原料，然后將稱取的熔煉原料和 Al-Be中間合金加入到燃油爐中，在溫度為720°C 760°C下使加入的材料全部熔化，然后在溫度為720V 760°C，攪拌速度為lm/s 1. 5m/s的條件下攪拌熔煉5min lOmin，即得到鋁合金熔液；二、成型將步驟一制備的鋁合金熔液導(dǎo)入靜置爐中，在溫度為720°C 740°C、氬氣保護(hù)下精煉10 20min，然后在溫度為720°C 740°C、氬氣保護(hù)下靜置20 30min，得到鑄造熔體，最后在溫度控為720V 750°C、鑄造速度為60mm/min 75mm/min、 模具金屬液位為65 80mm，冷卻水流量為50m3/h 80m3/h、冷卻水溫度為10°C 20°C的條件下采用半連續(xù)鑄造法將鑄造熔體制成可焊鋁合金扁鑄錠；步驟一中所述的Al-Be中間合金的質(zhì)量與稱取的熔煉原料的總質(zhì)量之比為(1 幻IO50
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可焊鋁合金扁鑄錠的制造方法，其特征在于步驟一中所述的熔煉原料為純鋁錠、Al-Cu中間合金、Mn添加劑、純Mg錠、Cr添加劑、純Si錠、Al-Ti 絲、Mg-Zr中間合金和Al-V中間合金；步驟一中所述Al-Be中間合金中Be的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 4%, Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可焊鋁合金扁鑄錠的制造方法，其特征在于步驟二中采用自動(dòng)控溫系統(tǒng)控制半連續(xù)鑄造的溫度，自動(dòng)控溫系統(tǒng)的溫度控制精度為3°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種可焊鋁合金扁鑄錠的制造方法，其特征在于步驟二中在半連續(xù)鑄造過程中冷卻水先以脈沖水冷卻技術(shù)進(jìn)行冷卻，至鍛造長(zhǎng)度為100 150mm冷卻水再以連續(xù)冷卻技術(shù)進(jìn)行冷卻，其中所述的脈沖水冷卻技術(shù)是以頻率為0. 5 1 次/s的冷卻水技術(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可焊鋁合金扁鑄錠的制造方法，其特征在于步驟二中在半連續(xù)鑄造過程中采用擋水板，保證冷卻水只作用從開始鍛造至350mm處。
全文摘要
一種可焊鋁合金扁鑄錠的制造方法，它涉及一種鋁合金扁鑄錠的制造方法。本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)制備的鋁合金扁鑄錠存在鑄造成品率低的問題。本發(fā)明的操作步驟如下一、熔煉，二、成型。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)一、本發(fā)明加入了Al-Be中間合金，降低夾雜的傾向性；二、本發(fā)明采用低液位鑄造技術(shù)有效地保證了鑄錠的表面質(zhì)量；三、本發(fā)明先進(jìn)的水冷控制系統(tǒng)為鑄造提供了穩(wěn)定的水流量，在半連續(xù)鑄造前期采用脈沖水冷卻技術(shù)，減少冷卻強(qiáng)度，降低應(yīng)力；四、本發(fā)明采用自動(dòng)控溫系統(tǒng)為鑄造溫度提供了可靠的保證；五、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)全程回火處理，降低了鑄錠的裂紋傾向性。本發(fā)明主要用于制造鋁合金扁鑄錠。
文檔編號(hào)B22D11/16GK102319884SQ20111030417
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者姜德俊, 張浩然, 殷云霞, 田野, 赫微, 韓華, 馬月, 黃同瑊 申請(qǐng)人:東北輕合金有限責(zé)任公司