一种解决铸造铝合金针孔问题的生产工艺

1.一种解决铸造铝合金针孔问题的生产工艺，其特征是包括以下方法：
（1）按照需要生产的材质进行备料，准备坩埚、压力釜、浇包和熔炼母料；
（a）浇包的准备：在使用前先用压缩空气提前清理坩埚中杂质，去除干净浇包上的氧化皮和熔渣杂质，然后用刷子蘸涂料，涂料由10-20%无水氧化锌粉+3-5%水玻璃+余量为水搅拌制成，将浇包内外与铝合金液接触的表面涂抹均匀；然后将浇包先放在焙烧炉门下方烘烤，表面涂料略干后，将浇包置于焙烧炉中，涂料颜色变为浅黄色即可；
（b）压力釜的准备：使用前在底部用耐火砖垒出一个平面，以便于模壳放置，然后空运转，检测压力釜是否有漏气，设备没有问题，开始熔炼；
（c）坩埚的准备：熔炼时使用石墨坩埚，先用压缩空气提前清理坩埚中杂质，然后将坩埚放置在在中频感应炉内，通电烘炉，设定中品感应炉功率为15-20KW，将坩埚经过
600-650℃焙烧1.5-2h，去除水分，直至坩埚呈暗红色；
（2）加入铝锭熔炼，将温度调整至工艺温度要求，熔炼过程中用不锈钢条刮掉液体表面的杂质，化验成分合格后，使用压缩空气吹净炉嘴附近的杂物，然后使用保温棉覆盖炉口，进行保温，同时避免液体表面与空气接触造成氧化；
挑出模壳冷却到工艺要求的温度，依据具体的产品结构而定，壁厚小于15mm的薄
壁件，模壳温度降至700℃进行浇注，壁厚大于15mm的厚壁铸件，模壳温度当降低至
400-500℃进行浇注，然后将铝液倒入底注包，用底注包对模壳进行浇注；
浇注完成在最短的时间内，普通铸件时间不超过15秒，厚大铸件不超过1分钟，将浇注完成的模壳放入圆筒状压力釜中，当压力釜空间不允许再放入模壳时关闭压力釜，然后加压到0.6MPa，此时观察压力表是否正常，压力不能超过1MPa，否则铸件会产品变形；对于薄壁件保压时间在10min以上，一般壁厚件保压时间要达到25-30min，特别厚大的铸件保压时间可延长到1h，达到保压时间后打开压力釜，将模壳挑出来，待完全冷却后对模壳进行清理；
所述的步骤（2）中加入的铝锭采用铸铝合金，按重量份，在感应炉熔炼时，加入92份铝锭后还需要添加7份金属硅、0.3份金属镁、0.1份钛，且钛要在最后加入；
所述的步骤（2）中的铝锭在熔炼中进行变质处理，在铝锭溶液升温到710-730℃，将功率调整到10-20kW保温，称量按熔炼总量0.02-0.06%的Al-Sr变质剂，加入铝液中，待变质剂完全熔化，称量铝液总量0.4-0.6%的Al-Ti5-B晶粒细化剂，加入铝液中。
2.根据权利要求1所述的解决铸造铝合金针孔问题的生产工艺，其特征是：所述的步骤（2）中的铝锭在表面质量要求较高或有机械性能要求时，需要在熔炼时加精炼剂六氯乙烷1份。
3.根据权利要求1所述的解决铸造铝合金针孔问题的生产工艺，其特征是：所述的坩埚包括锅体（1）、炉门（2）、压缩空气接入端（3）、压力表（4）和支架（5），所述的锅体（1）安装在支架（5）上，锅体（1）的外侧设有炉门（2），锅体（1）的顶部连接压缩空气接入端（3）和压力表（4）。

一种解决铸造铝合金针孔问题的生产工艺\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种铝合金在精密铸造过程中熔炼后浇注过程中的工艺，特别涉及一种解决铸造铝合金针孔问题的生产工艺。\n背景技术\n[0002] 铝合金在精密铸造熔炼过程中铝液吸气倾向较严重，主要是铝合金在熔炼剂浇注过程中，合金液溶解了大量的氢，在合金液态装换为固态的过程中，大量的氢气析出形成气泡，由于合金温度的降低，氢在合金液中的溶解度降低，造成大量的氢气泡来不及上浮析出，在铸件的内部和表面形成大量的分散孔洞，孔洞的直径0.5-2mm，通常称为“针孔”。我国该类铝合金在精铸过程中主要通过原料烘干处理、熔炼过程中吹六氯乙烷、氮气、氯气等保护性气体除气和增加铝硅系精炼剂精炼且避免在潮湿天气进行熔炼等措施来保证浇注后表面针孔度合格。此种工艺对原料处理过程、熔炼使用设备、熔炼工艺和天气要求都较高，其中任何一点出现问题的话都会导致产品表面针孔出现。还有一种工艺师对于针孔度要求较高的产品采用负压浇注-加压凝固的工艺，在负压釜中进行浇注，每次只能浇注一棵，对设备要求特别高，而且生产效率很低。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种解决铸造铝合金针孔问题的生产工艺，其保障能力更强、操作简便、设备要求低且生产效率更高；对原料处理过程、精炼工艺和天气状况要求更低，是一种对产品表面质量保障能力更强且效率更高的浇注工艺，主要适用于表面质量要求高、对针孔有明确要求的、有机械性能要求的铝合金产品。\n[0004] 其技术方案是包括以下方法：\n[0005] （1）按照需要生产的材质进行备料，准备坩埚、压力釜、浇包和熔炼母料；\n[0006] （a）浇包的准备：在使用前先用压缩空气提前清理坩埚中杂质，去除干净浇包上的氧化皮和熔渣等杂质，然后用刷子蘸涂料，涂料由10-20%无水氧化锌粉+3-5%水玻璃+余量为水搅拌制成，将浇包内外与铝合金液接触的表面涂抹均匀；然后将浇包先放在焙烧炉门下方烘烤，表面涂料略干后，将浇包置于焙烧炉中，涂料颜色变为浅黄色即可；\n[0007] （b）压力釜的准备：使用前在底部用耐火砖垒出一个平面，以便于模壳放置，然后空运转，检测压力釜是否有漏气，设备没有问题，开始熔炼；\n[0008] （c）坩埚的准备：熔炼时使用石墨坩埚，先用压缩空气提前清理坩埚中杂质，然后将坩埚放置在在中频感应炉内，通电烘炉，设定中品感应炉功率为15-20KW，将坩埚经过\n600-650℃焙烧1.5-2h，去除水分，直至坩埚呈暗红色；\n[0009] （2）加入铝锭熔炼，将温度调整至工艺温度要求，熔炼过程中用不锈钢条刮掉液体表面的杂质，化验成分合格后，使用压缩空气吹净炉嘴附近的杂物，然后使用保温棉覆盖炉口，进行保温，同时避免液体表面与空气接触造成氧化；\n[0010] 挑出模壳冷却到工艺要求的温度，依据具体的产品结构而定，壁厚小于15mm的薄壁件，一般模壳温度降至700℃左右进行浇注，壁厚大于15mm的厚壁铸件，模壳温度当降低至400-500℃进行浇注，然后将铝液倒入底注包，用底注包对模壳进行浇注；\n[0011] 浇注完成在最短的时间内，普通铸件时间不超过15秒，厚大铸件不超过1分钟，将浇注完成的模壳放入圆筒状压力釜中，当压力釜空间不允许再放入模壳时关闭压力釜，然后加压到0.6MPa，此时观察压力表是否正常，压力不能超过1MPa，否则铸件会产品变形；对于薄壁件保压时间在10min以上，一般壁厚件保压时间要达到25-30min，特别厚大的铸件保压时间可延长到1h，达到保压时间后打开压力釜，将模壳挑出来，待完全冷却后对模壳进行清理。\n[0012] 上述的步骤（2）中加入的铝锭采用铸铝合金，按照重量份，在100份感应炉熔炼时，加入92份铝锭后还需要添加7份金属硅、0.3份金属镁、0.1份钛，且钛要在最后加入。\n[0013] 上述的步骤（2）中的铝锭在表面质量要求较高或有机械性能要求时，需要在熔炼时加精炼剂六氯乙烷1份，按重量份。\n[0014] 上述的步骤（2）中的铝锭在熔炼中进行变质处理，在铝锭溶液升温到710-730℃，将功率调整到10-20KW保温，称量按熔炼总量0.02-0.06%的Al-Sr变质剂，加入铝液中，待变质剂完全熔化，称量铝液总量0.4-0.6%的Al-Ti5-B晶粒细化剂，加入铝液中。\n[0015] 本发明提到的坩埚包括锅体（1）、炉门（2）、压缩空气接入端（3）、压力表（4）和支架（5），所述的锅体（1）安装在支架（5）上，锅体（1）的外侧设有炉门（2），锅体（1）的顶部连接压缩空气接入端（3）和压力表（4）。\n[0016] 本发明的有益效果是：与正常浇注后自然冷却的工艺相比，通过在铝液完全凝固的时间内进行保压处理，在较高的气压下使得氢不会从铸件表面析出聚集成气孔。由于压力较高，氢元素在铸件中快速析出，分散在真空中，氢含量稍高时也不会在铸件表面形成针孔，故在潮湿天气也可进行正常生产，提高了产品表面质量保障能力，据生产统计，未使用压力釜前，产品全部有针孔缺陷，使用后95%以上的产品表面针孔问题已解决。相比高端铝铸件的复杂工艺，浇注时不需要将模壳放入负压釜中进行浇注，简化了操作流程，提高了生产效率，但质量并没有降低，仍可达到一些军用产品的高性能要求。\n附图说明\n[0017] 附图1是本发明的坩埚结构示意图；\n[0018] 附图2是本发明的坩埚的侧视图；\n[0019] 上图中：锅体1、炉门2、压缩空气接入端3、压力表4、支架5。\n具体实施方式\n[0020] 本发明包括以下具体步骤：\n[0021] 首先，按照需要生产的材质进行备料，准备坩埚、压力釜、浇包和熔炼母料。浇包在使用前先用压缩空气提前清理坩埚中杂质，用钢丝刷、铁铲、錾子等工具去除干净浇包上的氧化皮和熔渣等杂质，然后用刷子蘸涂料（涂料由10-20%无水氧化锌粉+3-5%水玻璃+水搅拌制成），将浇包内外与铝合金液接触的表面涂抹均匀。将浇包先放在焙烧炉门下方烘烤，表面涂料略干后，将浇包置于焙烧炉中，在1050℃左右，烘1-2min，涂料颜色变为浅黄色即可。压力釜的尺寸是直径1000mm、长度约1600mm，使用前在底部用耐火砖垒出一个平面，以便于模壳放置，然后空运转，检测压力釜是否有漏气。设备没有问题，开始熔炼。熔炼时使用石墨坩埚，先用压缩空气提前清理坩埚中杂质，然后将坩埚放置在在中频感应炉内，通电烘炉，设定中品感应炉功率为15-20KW,将坩埚经过600-650℃焙烧1.5-2h,去除水分，直至坩埚呈暗红色。\n[0022] 其次，进行铝合金熔炼，具体包括如下步骤：\n[0023] 步骤一：按照需要生产铝合金的成分进行备料，包括92Kg铝锭后还需要添加7Kg金属硅、0.3Kg金属镁、0.1Kg钛。然后进行坩埚、浇包的制备，检查压力釜运转是否正常。\n[0024] 步骤二：先在熔炼炉内加入铝锭，加热使其完全融化，按照材质百分比加入需要的合金，使其完全溶解和熔化，加入精炼剂六氯乙烷1kg进行精炼，在700℃保温，取样化验成分，成份不合格，通过加入中间合金或纯镁进行调整，直至合格为止，可得到合格的合金溶液；\n[0025] 步骤三：铝液升温到710-730℃，将功率调整到10-20KW保温，称量按熔炼总量\n0.02-0.06%Al-Sr变质剂，加入铝液中。待变质剂完全熔化，称量铝液总量0.4-0.6%的Al-Ti5-B晶粒细化剂，加入铝液中；\n[0026] 步骤四：使用压缩空气吹净炉口上方的杂质，然后使用洁净的不锈钢棒将合金液表面的氧化渣赶到炉口一侧并挑出，在合金液表面盖保温棉，避免合金液与空气接触氧化；\n[0027] 步骤五：浇注时，迅速将已浇注完成的铸树装入压力釜，整个过程要连贯，做到最后1棵浇注完成，立即可入压力釜。迅速关炉门，打开进气阀，当压力升到0.6-0.7Mpa，立即关闭进气阀，在保压期间如果出现气压明显下降的现象要及时打开进气阀，补充压力到\n0.6-0.7Mpa。从第1棵型壳浇注完成到压力釜升压到0.6MPa以上需控制在3min之内。\n15min之后即可打开排气阀，打开炉门，挑出铸树，进行下一步处理。