鋁合金近液相線半連續(xù)鑄造組織

采用工程法和近似塑性條件dσr=dσz,并將接觸面假設(shè)為混合摩擦條件,對液相線半連續(xù)鑄造法獲得的7075鋁合金半固態(tài)漿料的觸變成型力進行了計算。計算結(jié)果表明:在變形的開始階段,成型力為32kn;在變形的終了階段,成型力為667.09kn,與實測結(jié)果721kn基本符合。

采用近液相線半連續(xù)鑄造技術(shù),制備了120mm×1600mm的6061鋁合金半固態(tài)坯料,考察了鑄造溫度、鑄造速度和冷卻強度對鑄錠組織的影響。結(jié)果表明,合金熔體在常規(guī)鑄造溫度(720℃)下獲得的鑄錠組織是粗大的枝晶,且組織極不均勻;在近液相線溫度(657℃)下保溫后鑄造的鑄錠組織均勻、細小、近球形。一次冷卻強度的降低、二次冷卻強度的增大均有利于均勻、細小的近球形組織的形成;鑄造速度達到150mm/min時可以獲得細小、均勻、近球形的6061半固態(tài)坯料組織。

采用原位反應(yīng)液相線鑄造法制備7075+x%tic(體積分數(shù)x=0、0.8、1.0、2.0)半固態(tài)鋁合金坯料,選擇590℃對其進行二次加熱實驗,保溫時間分別為5、20、30min,并與液相線鑄造7075鋁合金的相同條件下的組織相比,探索原位tic顆粒對液相線鑄造鋁合金組織的影響。結(jié)果表明,當(dāng)原位tic顆粒達到2%時,合金鑄態(tài)組織基本變成等軸晶;二次加熱后平均晶粒尺寸隨著保溫時間的延長具有長大現(xiàn)象,但是隨著原位tic顆粒的含量增加,長大幅度變小,顆粒抑制晶粒長大程度增強。

結(jié)合鋁合金半連續(xù)鑄造的生產(chǎn)工藝,介紹了鑄造鋁熔體液面的控制措施以及每種控制措施的實踐效果。

闡述了鋁合金半連續(xù)鑄造機給排水設(shè)計的優(yōu)化,深入探討了通過設(shè)計優(yōu)化達到節(jié)能降耗的科學(xué)性和可行性。

針對生產(chǎn)一線對于鑄錠質(zhì)量控制和優(yōu)化生產(chǎn)工藝的需求,在工廠實際生產(chǎn)平臺上通過實驗方法,測量了熱頂立式半連續(xù)鑄造圓鑄錠液穴內(nèi)部和凝固部分各個不同位置的溫度,并通過插值方法得到了整體的溫度分布,分析了糊狀區(qū)的分布特點。結(jié)果表明熱帽對保持鋁液的溫度起著明顯的作用,結(jié)晶器一次冷卻區(qū)的冷卻速度不大,鑄錠在凝固過程中散熱主要通過二次冷卻區(qū)冷卻水的激冷作用實現(xiàn)。該文結(jié)果為工藝參數(shù)的優(yōu)化提供了參考。

對凝固過程中流場、應(yīng)力場、溫度場及微觀組織形態(tài)進行數(shù)值模擬,能幫助工藝設(shè)計人員分析不同時刻凝固過程的溫度分布、金屬流態(tài)、結(jié)晶晶粒大小、應(yīng)力分布等重要物理參數(shù),從而預(yù)測疏松、偏析、夾雜及熱裂紋等缺陷。

對凝固過程中流場、應(yīng)力場、溫度場及微觀組織形態(tài)進行數(shù)值模擬,能幫助工藝設(shè)計人員分析不同時刻凝固過程的溫度分布、金屬流態(tài)、結(jié)晶晶粒大小、應(yīng)力分布等重要物理參數(shù),從而預(yù)測疏松、偏析、夾雜及熱裂紋等缺陷。

從提高熔鑄產(chǎn)品質(zhì)量的角度出發(fā),結(jié)合鋁合金鑄造工藝過程,著重介紹了半連續(xù)鑄造的工藝過程控制,指出了鑄造過程控制對提高熔鑄產(chǎn)品質(zhì)量的重要性。

研究鋁合金半連續(xù)鑄造過程,采用有限元分析軟件ansys軟件模擬鑄造過程,分析鑄造過程中區(qū)域水冷工藝。最后得出實施區(qū)域冷卻效果,能夠有效確保鑄造過程中刮水板下方鑄坯可以自然空冷,從而降低鑄造內(nèi)應(yīng)力,減少鑄坯開裂,提高鋁合金半連續(xù)鑄造質(zhì)量。

通過試驗法測定了鑄造過程中準100mm的鋁合金鑄錠近表面的動態(tài)溫度,采用逆向法計算出其水冷段的換熱系數(shù)。結(jié)果表明,隨著鑄錠表面溫度的降低,換熱系數(shù)逐漸增大;在溫度由400℃降至130℃的過程中,換熱系數(shù)急劇增大,在130℃左右時達到最大,其最大值大約為23000w/(m.k);當(dāng)溫度繼續(xù)降低時,鑄錠表面換熱系數(shù)迅速減小。最后分析了換熱系數(shù)變化的原因。

利用大型有限元軟件msc.marc,建立了7050鋁合金大鑄錠的半連續(xù)鑄造熱-力耦合有限元模型,模型采用8節(jié)點六面體單元,考慮了凝固時的液-固相變以及凝固潛熱的影響,定義了半連鑄過程復(fù)雜的邊界條件,分析了不同的鑄造速度對溫度場、應(yīng)力場的影響規(guī)律。計算結(jié)果顯示,降低鑄造速度,可以減小鑄錠內(nèi)層和外層冷卻速度的差別,降低鑄錠表層拉應(yīng)力,有利于促進鑄錠的成形,減小產(chǎn)生裂紋的傾向性。

建立了7055鋁合金半連續(xù)鑄造過程的數(shù)學(xué)模型,采用了有限元模擬軟件procast對鑄造過程進行模擬,模擬過程還采用了procast模擬連鑄的mile算法.通過在結(jié)晶器下方設(shè)置區(qū)域冷卻裝置刮水板,使半連續(xù)鑄造的二次冷卻水在擋水板位置被阻擋和分流,實現(xiàn)區(qū)域冷卻效果,保證鑄造過程中刮水板下方鑄坯自然空冷,鑄錠利用自身余溫"低溫回火",有效降低了鑄造內(nèi)應(yīng)力,抑制了鑄坯開裂.仿真了刮水板不同位置的溫度場與應(yīng)力場的變化情況,模擬結(jié)果顯示,適當(dāng)減小區(qū)域冷卻范圍,可有效減小表面裂紋和中心裂紋產(chǎn)生的傾向性.

柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)變(cet)是在一定的凝固過程中必須控制的一種顯微組織轉(zhuǎn)變。本文針對鋁合金連鑄坯凝固過程中柱狀晶向等軸晶的轉(zhuǎn)變,綜合運用了正交試驗研究、數(shù)值模擬計算、數(shù)學(xué)擬合等方法,分析了連鑄過程主要工藝因素拉坯速度、一冷水量、二冷水量和澆注溫度對連鑄坯凝固過程中柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)變位置的影響,提出了柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)變位置判據(jù),即當(dāng)連鑄坯某一位置處的固相率等于0.3時,溫度梯度g與冷卻速度r滿足函數(shù)關(guān)系g0.8072/r=0.469時,在該位置處將發(fā)生柱狀晶向等軸晶的轉(zhuǎn)變。

美國專利us6811625本專利提供了含mg和mn的鋁合金板材成型的生產(chǎn)方法。其方法如下:對主要含有3.5～5.5wt%mg、0.4～1.6wt%mn、0～0.5wt%cr及al的合金進行連續(xù)鑄造以形成規(guī)格為6～30mm的鑄坯;對該鑄坯進行熱軋(至少通過一個熱軋輥平臺)以形成熱軋帶材,該軋制溫度為200～350℃,鑄坯的厚度減少30%～80%,軋制帶材厚度為3～10mm;立即將該熱軋帶材繞成

本專利提供了含mg和mn的鋁合金板材成型的生產(chǎn)方法。其方法如下：對主要含有3．5-5．5wt％mg、0．4-1．6wt％mn、0—0．5wt％cr及al的合金進行連續(xù)鑄造以形成規(guī)格為6—30mm的鑄坯；對該鑄坯進行熱軋（至少通過一個熱軋輥平臺）以形成熱軋帶材，該軋制溫度為200。350℃，鑄坯的厚度減少30％～80％，軋制帶材厚度為3～lomm；立即將該熱軋帶材繞成卷；將該卷在470。560℃下退火3～25h以形成帶有彌散金屬間化合物顆粒的顯微組織；至少用一個冷軋步驟對該退火卷材進行冷軋，不進行中間退火，使該熱軋帶材厚度至少減少50％，并形成薄板；然后，對冷軋后的薄板材料進行加熱使其再結(jié)晶，其顯微組織特征為晶粒度不大于10μm。

隨著鋁工業(yè)的迅速發(fā)展,其鑄造設(shè)備起到關(guān)鍵性作用。我國引進大量工業(yè)制造設(shè)備,經(jīng)過多年生產(chǎn)經(jīng)驗,充分學(xué)習(xí)了相關(guān)技術(shù)的生產(chǎn)流程和制造工藝,為鑄造機的國產(chǎn)化奠定基礎(chǔ)。鑄造機的液壓系統(tǒng)通過不斷試驗改革,現(xiàn)以半連續(xù)鑄造機的閉環(huán)液壓系統(tǒng)為主,介紹其控制回路操作,展現(xiàn)其在控制鋁合金鑄造過程中的高可靠性和高精度控制等優(yōu)點。

1 鋁合金鑄造工藝 一、鑄造概論 鋁合金鑄造的種類如下： 由于鋁合金各組元不同，從而表現(xiàn)出合金的物理、化學(xué)性能均有所不同，結(jié)晶過程也不盡相同。 故必須針對鋁合金特性，合理選擇鑄造方法，才能防止或在許可范圍內(nèi)減少鑄造缺陷的產(chǎn)生，從而優(yōu) 化鑄件。 1、鋁合金鑄造工藝性能 鋁合金鑄造工藝性能，通常理解為在充滿鑄型、結(jié)晶和冷卻過程中表現(xiàn)最為突出的那些性能的 綜合。流動性、收縮性、氣密性、鑄造應(yīng)力、吸氣性。鋁合金這些特性取決于合金的成分，但也與鑄 造因素、合金加熱溫度、鑄型的復(fù)雜程度、澆冒口系統(tǒng)、澆口形狀等有關(guān)。 (1)流動性 流動性是指合金液體充填鑄型的能力。流動性的大小決定合金能否鑄造復(fù)雜的鑄件。在鋁合金中 共晶合金的流動性最好。 影響流動性的因素很多，主要是成分、溫度以及合金液體中存在金屬氧化物、金屬化合物及其他 污染物的固相顆粒，但外在的根本因素為澆注溫度及澆注壓力（俗稱澆

歐洲專利ep1757709中公布了一種德國技術(shù)人員研制的al-mg-si系鑄造合金。該合金中除al外,主要含mg和si元素,合金中所含的其它元素(質(zhì)量分數(shù))包括:0.1%～1%mn、fe≤1%、cu≤3%、ni≤2%、cr≤0.5%、co≤0.6%、zn≤0.2%、ti≤0.2%、zr≤0.5%、be≤0.008%、v≤0.5%,合金中雜質(zhì)的總含量不超過0.2%。該合金具有高的熱疲勞強度,能夠用來制造需要承受熱和機械載荷的結(jié)構(gòu)件,特別是壓力鑄造零部件,例如發(fā)動機的曲軸箱等。

鑄造鋁合金厚板是一種高技術(shù)、高附加值的產(chǎn)品,主要應(yīng)用于工具和模具的生產(chǎn)。本文綜述了國際上生產(chǎn)該產(chǎn)品的廠家、其產(chǎn)品特性及應(yīng)用,以及國內(nèi)有生產(chǎn)該產(chǎn)品潛力的鋁加工企業(yè)。

歐洲專利ep1229140本專利提供一種壓力鑄造用鋁合金,它的主要特點是:鑄造性能好,抗拉強度>320mpa。伸長率>20%,其主要化學(xué)成分是(wt%):3.6～5.5mg,0.6～1.2mn,0.2～0.5ni,0.001～0.010be,0.01～0.3ti和0.001～0.05b,其余為al和微量雜質(zhì),該合金最適用于生產(chǎn)汽車零件。

本專利提供一種壓力鑄造用鋁合金，它的主要特點是：鑄造性能好，抗拉強度〉320mpa。伸長率〉20％，其主要化學(xué)成分是（wt％）：3．6～5．5mg，0．6。1．2mn，0．2～0．5ni，0．001～0．010be，0．01～0．3ti和0．001～0．05b，其余為al和微量雜質(zhì)，該合金最適用于生產(chǎn)汽車零件。