铝合金棒材的熔铸工艺优化

摘要：铝合金棒材的熔铸工艺存在一定的质量问题，影响了后期的使用。通过改变加料顺序，温度控制、调整精炼、细化晶粒，来改善铝合金组织和表面的质量。严格的按照目标成分进行配料，考虑到产品质量，适当调整新材料、中间合金和回炉料在熔炼过程中元素的烧损。并且对精炼过程、熔铸过程、挤压工艺和时效工艺进行分析，生产出合格的铝合金型材。

关键词：铝合金；X棒材；组织和性能

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/ki.16723198.2017.17.102

1引言

随着金属材料的发展和节能减排的要求，轻量化已经成为工业发展的主要方向，而铝合金的应用更加受到重视，而铝合金的熔铸工艺更是重中之重。铝合金熔铸关键技术在于提高合金的纯度，减少合金中杂质元素的含量。6082铝合金重量轻，在铝加工业和冷藏业为最理想的材料。本文通过大量试验，制定出满足客户要求的6082铝合金材料。

2熔铸工艺

2.1成分控制

根据客户的要求，6082铝合金化学成分满足国标要求，并且满足挤压后抗拉强度σb≥320MPa。适当的改变Mg2Si强化相的含量，但是也要满足塑性的要求δ≥10%，特控制Si含量0.9-1.0%，适当的添加Mn元素提高材料的再结晶温度Mn的含量控制在0.68-075%，具体的化学成分见表1所示。

2.2铸造前准备

铸造前首先检查铸造设备是否能正常运行，检查铸造流盘、转接板必须完整、流槽、清洁、干燥，流槽接口处用石棉布包裹封堵保温棉，不准外露，流槽封堵口采用耐火材料进行封堵。转接板用够十次必须更滑，并且严格做好更换记录。对结晶器进行维护，保证能正常使用，防止在石墨环和专业板出有石墨残存，每个结晶器清理干净。对过滤片进行清理，防止杂质带入，安装要没有缝隙，并对其进行加热，在加热过程中防止燃烧不充分产生碳粉。转炉前按照工艺流程进行核实，炉膛温度不低于铸造温度上限，熔体温度在铸造温度上限和下限之间。转炉后要把流槽清理干净之后进入精炼环节。

2.3精炼过程

保证精炼在露体温度范围内进行一般控制为720-760℃，采用氮气吹粉精炼法进行精炼，同时添加2kg的精炼剂，精炼时间不少于20分钟。精炼结束进行扒渣，静置，不少于30分钟，同时进行取样操作，调温，测氢等操作。

2.4铸造过程

成分温度均合格进入浇注环节。根据不同合金控制变质剂加入量，采用Al-Ti-B丝炉外在线加入。铸造过程中发现有过滤片漂浮，立即停止铸造，重新开始。铸造结束前，流槽和流盘内金属进行搅动，严禁中途加入金属，静置炉温度保持在铸造温度范围内。铸造工艺参数：铸造速度（45～60mm/min）、铸造温度（720～740℃）、水压（0.15～0.2MPa）。

2.5铸造结束

所铸每根棒坯按标识标定注明合金牌号、炉号。每一个铸次结束后应对流盘、流槽、转接板、结晶器进行清理、维护、保养，确保设备及工件处于完好状态。铸造完成后要对炉体进行清炉工作，即炉墙、炉底、炉角的渣及脏物彻底清理干净。做好设备卫生和指定区域卫生，确保地面无积水，工作场地整洁干净。

3均匀化工艺

3.1铸态组织

合金的铸态组织主要有主要由树枝状α（Al）固溶体、骨骼状非平衡共晶相β（AlMnFeSi）和晶界组成见图1所示。这种组织晶内偏析严重，属于非平衡态，对合金的塑性不利，所以必须进行均与化处理，才能保证良好的挤压性能。

3.2均匀化

均匀化处理进行保温后，对力学性能产生影响的就是冷却速度，冷却速度越快，铸棒的力学性能越高通过图2中a）慢速冷却和b）快速冷却对比可以看出，快速冷却使的基体中粗大的析出相变为更加细小颗粒状弥散分布的Mg2Si强化相。通过大量试验进行对比，保证挤压后型材有足够高的力学性能，最终制定出6082合金均匀化工艺为：均火温度（560±10）℃，保温时间8小时.冷却：强制冷却≥200℃/h。

4挤压工艺和时效工艺

经过大量试验一般铸棒的控制温度为460-510℃，挤压速度在11-14m/min，型材的出口温度在550℃时，其抗拉强度达到了最大值，所以挤压出口温度为540-560℃。

既要保证产品的力学性能，又要降低生产成本，综合考虑把实效温度定在170-192℃，时间为6-8小时，抗拉强度达到了320MPa，延伸率δ≥10%。

5结论

根据客户提出的产品要求（抗拉强度达到了320MPa，延伸率δ≥10%），得出了6082铝合金的合理的熔铸工艺，均火工艺、挤压工艺和时效工艺：

（1）按照配料单严控各元素的范围，使得生产的材质满足客户的要求。

（2）按照熔铸工艺要求，严控铸造过程中缺陷产生的原因，做到有序的进行加料、熔化、转炉、精炼，铸棒等工序。

（3）对铸棒进行均匀化处理（均火温度（560±10）℃，保温时间8小时.冷却：强制冷却≥200℃/h）、挤压工艺（挤压速度在11-14m/min，出口温度为540-560℃）、时效工艺（实效温度定在170-192℃，时间为6-8小时）。

参考文献

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