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什么是铝合金锭坯的铸造工艺


  航空铝合金材料的最终性能与其锭坯的组织有很大关系。因此,无裂纹大型锭坯铝合金铸造是大规格材料生产需要解决的关键难题。高品质锭坯要求不得有明显的疏松、气孔,且氢与氧化夹杂含量低,晶粒细小。除氢含量需严格控制外,一些碱金属Li,Na,K,碱土金属Ca也要严格控制。高强铝合金由于合金主元素(Zn,Mg,Cu等)含量高,不仅在熔体中易产生偏析,难以分布均匀,且形核率降低,晶粒粗大。由于铸锭尺寸大,收缩的热应力大,容易开裂。高强铝合金的结晶范围较宽(可达180K),非平衡凝固共晶开裂倾向较大,这对高Zn含量的7XXX(7050,7055)合金尤为突出。大型宽幅厚锭在铸造过程中极易开裂。扁锭较圆锭的铸造难度更大。为了能够铸造出高品质的大型无裂纹锭坯,研发了一系列的熔铸技术,熔体电磁搅拌是其中一种十分重要的新技术。

  熔体电磁搅拌技术是通过在铝熔池内产生电磁力,搅动熔池内铝熔体的流动,使熔体成分均匀,避免人工搅拌时铁质工具产生污染。该技术不仅可有效地控制Fe杂质含量,而且还可减少铝熔体表面氧化膜的破坏,降低合金元素的烧损和氢的溶入。采用熔体电磁搅拌技术可将熔炼时间缩短约20%,能源消耗降低10%~15%,炉渣量减少20%~50%,扒渣时间缩短20%~50%。引入超声外场、机械振动等也有利于铸锭晶粒的细化和成分的均匀化。通过先进的在线除气和过滤技术能很好地控制氢含量和夹杂含量,如除气结合陶瓷过滤可使熔体中的氢含量控制在0.1ml/100gAl。铸造大都采用液压半连续铝合金铸造机,具有运行平稳、自动化程度高、控制精度高等特点。铸造过程的平稳控制对大锭的成形非常关键。先进铝加工厂通过计算机对铸造温度,铸造速度,冷却水的喷射角度、分布、流量和强度等工艺参数进行精细调控,可有效防止铸锭开裂。同时,锭坯采用超声探伤检测夹杂物、裂纹、气孔等缺陷。目前,国外已生产出直径达1066.8mm,质量达16吨的7050,7175和2219等铝合金圆锭,以及4368.8mm×2438.4mm×1066.8mm重约32吨的2618合金扁锭。
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