[发明专利]一种批量生产高硅铝合金铸棒的方法

说明书

技术领域

本发明属于铝合金加工技术领域，特别涉及到一种批量生产高硅铝合金铸棒的方法。 

背景技术

高硅铝合金具有耐磨、耐腐蚀、热膨胀系数低、密度小、高温性能好等特点，主要用于生产汽车空调压缩机斜盘、空调压缩变速器阀活塞、汽缸套、液压马达等零件。但是由于高硅铝合金含硅量高（一般大于12%），大量存在的初晶硅质点使得材料的机加工性能变差，加工表面粗糙度增加且在工作过程中容易发生硅脱落，从而导致磨粒磨损的发生，不仅使工作表面温度升高，而且容易发生咬合现象，因此初晶硅质点的形态和分布对高硅铝合金的性能尤其是耐磨性能具有决定性影响。 

目前生产高硅铝合金相关零件时主要采用锻造的方法，这主要是因为高硅铝合金铸造成形时容易形成缩松，而且初晶Si尺寸粗大。锻造工艺生产的相关零件具有致密性高，机械性能好，生产效率高等优点，但上述优点实现的前提是要有高质量的高硅铝合金铸棒。 

高硅铝合金铸棒的生产工艺主要为传统的垂直半连续铸造方法及喷射沉积法等，传统的垂直半连续铸造方法的主要缺点是工艺稳定性差，初生Si偏析严重从而严重影响合金的耐磨性能；喷射沉积法的主要缺点是生产成本高昂，无法规模化工业应用。 

发明内容

为了解决现有的高硅铝合金铸棒生产方法存在的工艺稳定性差、初晶硅偏析严重及成本高昂不适合规模化工业应用等不足，本发明提供一种新的方法，该方法不仅能解决高硅铝合金铸棒生产过程中的工艺稳定性差及初晶硅偏析严重等问题，而且可同时生产多根铸棒，大幅提高生产效率，适宜于大规模化生产。 

本发明采用的具体制备工艺如下。 

1）根据高硅铝合金铸棒的成分要求，向铝合金熔炼炉内添加适当比例的硅、纯铝，须保证硅在底层、纯铝在上层。 

2）加热熔化，待铝液温度达到650-700℃时充分搅拌，同时加入合适比例的铜，继续加热至铝液温度上升至840-860℃。 

3）添加铝磷变质剂和合适比例的镁进入熔铝炉内，铝磷变质剂（其中磷含量不得低于3%）添加质量百分比为1-1.5%，充分搅拌后静置10-15分钟。 

4）变质静置工序结束后只要铝液温度不低于800℃，即可以开始精炼除气一体化工序，采用氩气将占铝液质量百分比为0.4-0.6%的精炼剂（所采用精炼剂不得含有金属钠）吹入铝液进行精炼除气；如变质静置工序结束后铝液温度低于800℃，须重新将铝液温度升至800-820℃才能进行精炼除气一体化工序。 

5）精炼除气工序结束后将熔体温度调整至780-800℃，无需静置可直接开始连续铸造，连续铸造底盘在牵引机构牵引下开始动作，30秒后开启电磁搅拌器开始搅拌，电磁搅拌频率为40-60HZ，搅拌电流为150-200A，连铸速度为100-200mm/min,冷却水水压为0.1-0.15Mpa。 

本发明的原理及优点如下。 

1）将高硅铝合金的凝固特点、连续铸造可批量生产的特点及电磁搅拌可提高温度场、成分场均匀性等特点有机结合。 

2）在本发明所述的方法中，须严格控制各工序环节温度范围，采取了高温铸造的方式，并且将电磁搅拌器直接置于凝固的最前沿即结晶器石墨内衬的外部而不是置于导流管的外部，同时采取了大电流搅拌（搅拌电流为150-200A）的方式，这种方式在达到同等搅拌效果的前提下，有效降低了电磁搅拌器的径向及轴向尺寸（径向尺寸的降低有利于实现更多根铸棒的同时连铸；轴向尺寸的降低则使连铸过程中工艺温度性大幅提升）。 

3）在本发明所述的方法中，合金的熔炼与铸棒的连续铸造是结合一体完成的，并充分考虑了各合金元素的熔炼特点；将合金熔炼与变质、除气、精炼等工序有机结合充分考虑到了高硅铝合金的凝固特点。因此采用本发明所述的方法生产高硅铝合金铸棒，可大幅降低生产成本。 

附图说明

图1是本发明生产高硅铝合金铸棒的装置结构示意图。 

图中1.分流盘 ，2.导流管，3.铝液 ，4.结晶器，5.电磁搅拌器，6.水箱，7.铝合金铸棒，8.石墨内衬，9.结晶器底座。 

图2是采用本发明所述方法生产的YL117铝合金铸棒的显微组织。 

图3是采用传统半连续铸造方法生产的YL117铝合金铸棒的显微组织。 

具体实施方式

YL117铝合金圆棒的制备方法如下。 

1）向熔炼炉内添加450Kg硅，2308Kg纯铝，须保证硅在下层、纯铝在上层。 

2）加热熔化，待铝液温度达到680℃时充分搅拌，同时加入135kg铜，继续加热至铝液温度上升至840-860℃。