CN105603264B - 一种高频焊管铸锭 - Google Patents

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Abstract

一种高频焊管铸锭，本发明涉及焊管铸锭及其制造方法。本发明要解决现有方法制造的铝合金管经咬口钎焊或无缝管，耐蚀性差寿命低的问题。高频焊管铸锭由Si、Fe、Cu、Mn、Ti和余量的Al制成，方法：一、称取；二、制备合金熔体；三、半连续铸造，即得到高频焊管铸锭。本发明用于一种高频焊管铸锭及其制造方法。

Description

一种高频焊管铸锭
技术领域
本发明涉及焊管铸锭及其制造方法。
背景技术
随着科学技术的发展时代不断进步，汽车制造业在提高制造质量和降低能耗方面又有了新的发展方向。汽车散热器***的轻量化是汽车轻量化的重要领域，原有的汽车散热器管材使用的是铜管或铝管经咬口钎焊和无缝管，使用铜管的缺点是比重大成本高，使用铝管经咬口钎焊或无缝管，耐蚀性差寿命低。开发散热器用铝合金薄壁高频焊管，可以减轻汽车重量，节省能源，又可以使散热器的使用寿命提高数倍。
发明内容
本发明要解决现有方法制造的铝合金管经咬口钎焊或无缝管，耐蚀性差寿命低的问题，而提供一种高频焊管铸锭及其制造方法。
一种高频焊管铸锭，高频焊管铸锭由质量百分比为0.6％～0.84％Si、0.4％～0.6％Fe、0.40％～0.70％Cu、1.1％～1.4％Mn、0.1％～0.2％Ti和余量的Al制成。
一种高频焊管铸锭的制造方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、称取：首先按质量百分比为0.6％～0.84％Si、0.4％～0.6％Fe、0.40％～0.70％Cu、1.1％～1.4％Mn、0.1％～0.2％Ti和余量的Al称取纯铝锭、铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金、铝钛中间合金和金属Cu；
二、制备合金熔体：首先将纯铝锭加入到电阻反射炉内，然后加入铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金和铝钛中间合金，加热至温度为660℃～700℃时，向电阻反射炉内加入金属Cu熔化，并在温度为700℃～750℃下，搅拌10min～15min，然后在熔体上覆盖上熔剂，得到合金熔体；
三、半连续铸造：在温度为740℃～760℃的条件下，将步骤二得到的合金熔体导入电阻反射炉的静置炉，通入氩气，精炼9min～15min，然后静置10min～30min，保持电阻反射炉中的合金熔体液面和流盘内的合金熔体液面在同一水平，然后在铸造速度为55mm/min～60mm/min、铸造温度为720℃～740℃及铸造冷却水压为0.08MPa～0.15MPa的条件下进行半连续铸造，得到高频焊管铸锭。
本发明的有益效果是：本发明采用同水平半连续铸造工艺并结合铝合金铸锭原料的科学配比有效降低了拉裂废品的产生，缩短了铸造时间，并保证了铸锭的表面质量；在为改善铸锭的内部质量和表面质量提供了有利条件，本发明针对不同合金的特性选择不同的加入时机，解决了各元素充分合金化的问题，铸锭成品率有所提高(85％～90％)，解决了现有方法制备的铝合金管经咬口钎焊或无缝管，耐蚀性差寿命低的问题。
本发明用于一种高频焊管铸锭及其制造方法。
附图说明
图1为实施例一制得的高频焊管铸锭沿厚度方向中心位置放大200倍的高倍组织照片；
图2为实施例一制得的高频焊管铸锭沿厚度方向1/4位置放大200倍的高倍组织照片；
图3为实施例一制得的高频焊管铸锭沿厚度方向边部位置放大200倍的高倍组织照片。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式所述的一种高频焊管铸锭，高频焊管铸锭由质量百分比为0.6％～0.84％Si、0.4％～0.6％Fe、0.40％～0.70％Cu、1.1％～1.4％Mn、0.1％～0.2％Ti和余量的Al制成。
本具体实施方式各元素的作用：
1.Mn元素：
该汽车散热器用铝合金薄壁高频焊管Mn是主要合金元素。随着Mn含量的增加，合金的再结晶温度和强度也随之提高。当Mn含量高于1.6％时，由于形成大量脆性化合物MnAl6，合金变形时容易开裂，所以控制其含量为1.1％～1.4％，既保证了合金的成分,又保证其合金性能。Mn与Al生成的MnAl6相，其电极电位几乎与铝相同，属于中性介质，因此具有很好的抗蚀性能，铝中加入锰，可调节工业纯铝中铁的有害影响，形成(FeMn)Al6减少FeAl3对抗蚀性能的有害影响。
2.Fe元素：
Fe能溶于MnAl6中形成(FeMn)Al6化合物，从而降低Mn在Al中的溶解度。在合金中加入0.4％～0.6％的Fe，可有效的细化板材退火后的晶粒，否则，形成大量的粗大片状(FeMn)Al6化合物，会显著降低合金的力学性能和工艺性能。
3.Si元素：
Si与Mn形成复杂三元相T(Al12Mn3Si2)，该相也能溶解Fe，形成(Al、Fe、Mn、Si)四元相。Si也能降低Mn在Al中的溶解度，而且比Fe的影响大。Fe和Si可以加速Mn在热变形时从过饱和固溶体中的分解过程，也可以提高一些力学性能。
4.Cu元素：
Cu元素可以显著提高合金的抗拉强度。按本实施方式原料配比得到的高质量铝合金铸锭由于Cu可以使合金产生CuAl2强化相，提高合金的强度。随着Cu含量提高，合金强度增加，而且Cu还能改善合金的焊接性能。
5.Ti元素：
Ti能细化铸态晶粒，提高合金的再结晶温度，降低过饱和固溶体的分解倾向，使合金高温下的组织稳定。
本实施方式中熔炼原料为纯铝锭、中间合金Al-Si、中间合金Al-Fe、中间合金Al-Mn、中间合金Al-Ti和金属Cu。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：高频焊管铸锭由质量百分比为0.74％Si、0.45％Fe、0.53％Cu、1.24％Mn、0.13％Ti和余量的Al制成。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式所述的一种高频焊管铸锭的制造方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、称取：首先按质量百分比为0.6％～0.84％Si、0.4％～0.6％Fe、0.40％～0.70％Cu、1.1％～1.4％Mn、0.1％～0.2％Ti和余量的Al称取纯铝锭、铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金、铝钛中间合金和金属Cu；
二、制备合金熔体：首先将纯铝锭加入到电阻反射炉内，然后加入铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金和铝钛中间合金，加热至温度为660℃～700℃时，向电阻反射炉内加入金属Cu熔化，并在温度为700℃～750℃下，搅拌10min～15min，然后在熔体上覆盖上熔剂，得到合金熔体；
三、半连续铸造：在温度为740℃～760℃的条件下，将步骤二得到的合金熔体导入电阻反射炉的静置炉，通入氩气，精炼9min～15min，然后静置10min～30min，保持电阻反射炉中的合金熔体液面和流盘内的合金熔体液面在同一水平，然后在铸造速度为55mm/min～60mm/min、铸造温度为720℃～740℃及铸造冷却水压为0.08MPa～0.15MPa的条件下进行半连续铸造，得到高频焊管铸锭。
本实施方式步骤二中所述的然后加入铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金和铝钛中间合金的顺序可按任意顺序加入；步骤二中所述的搅拌熔体，其搅拌过程是从电阻反射炉的两侧炉门对流搅拌。
本实施方式的有益效果是：本实施方式采用同水平半连续铸造工艺并结合铝合金铸锭原料的科学配比有效降低了拉裂废品的产生，缩短了铸造时间，并保证了铸锭的表面质量；在为改善铸锭的内部质量和表面质量提供了有利条件，本实施方式针对不同合金的特性选择不同的加入时机，解决了各元素充分合金化的问题，铸锭成品率有所提高(85％～90％)，解决了现有方法制备的铝合金管经咬口钎焊或无缝管，耐蚀性差寿命低的问题。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是：步骤一中首先按质量百分比为0.74％Si、0.45％Fe、0.53％Cu、1.24％Mn、0.13％Ti和余量的Al称取纯铝锭、铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金、铝钛中间合金和金属Cu。其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式三或四之一不同的是：步骤一中所述的纯铝锭的纯度为99.7％。其它与具体实施方式三或四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式三至五之一不同的是：步骤二中所述的溶剂由质量百分比为45％的KCl、30％的NaCl及25％的Na3AlF6组成。其它与具体实施方式三至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式三至六之一不同的是：步骤二中并在温度为720℃下，搅拌10min。其它与具体实施方式三至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式三至七之一不同的是：步骤三中通入氩气的通入速率为0.1m3/min～0.15m3/min，通入时间为15min。其它与具体实施方式三至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式三至八之一不同的是：步骤三中精炼15min，然后静置30min。其它与具体实施方式三至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式三至九之一不同的是：步骤三中然后在铸造速度为60mm/min、铸造温度为720℃及铸造冷却水压为0.09MPa的条件下进行半连续铸造。其它与具体实施方式三至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
本实施例所述的高频焊管铸锭由质量百分比为0.74％Si、0.45％Fe、0.53％Cu、1.24％Mn、0.13％Ti和余量的Al制成；
本实施例所述的一种高频焊管铸锭的制造方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、称取：首先按质量百分比为0.74％Si、0.45％Fe、0.53％Cu、1.24％Mn、0.13％Ti和余量的Al称取纯铝锭、铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金、铝钛中间合金和金属Cu；
二、制备合金熔体：首先将纯铝锭加入到电阻反射炉内，然后加入铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金和铝钛中间合金，加热至温度为700℃时，向电阻反射炉内加入金属Cu熔化，并在温度为720℃下，搅拌10min，然后在熔体上覆盖上熔剂，得到合金熔体；
三、半连续铸造：在温度为760℃的条件下，将步骤二得到的合金熔体导入电阻反射炉的静置炉，通入氩气，精炼15min，然后静置30min，保持电阻反射炉中的合金熔体液面和流盘内的合金熔体液面在同一水平，然后在铸造速度为55mm/min～60mm/min、铸造温度为720℃及铸造冷却水压为0.09MPa的条件下进行半连续铸造，得到高频焊管铸锭；
步骤一中所述的纯铝锭的纯度为99.7％；
步骤二中所述的溶剂由质量百分比为45％的KCl、30％的NaCl及25％的Na3AlF6组成；
步骤三中通入氩气的通入速率为0.1m3/min～0.15m3/min，通入时间为15min。
本实施例一制得的高频焊管铸锭的成品率达到了90％。
本实施例一制得的高频焊管铸锭的杂质总含量小于0.15％，详见表1。
表1:实施例一制得的高频焊管铸锭的各试样化学成分(％)
注：1-3为铝合金铸锭厚度方向由中心到边部。
实施例一制得的高频焊管铸锭的化学成分见表1，从化学成分上看符合该合金技术标准，由中心到边部化学成分偏析较小，成分均匀、符合偏析规律。
对实施例一制得的高频焊管铸锭沿厚度方向，从中心到边部取20mm×20mm试样，进行铸锭高倍组织检查。图1为实施例一制得的高频焊管铸锭沿厚度方向中心位置放大200倍的高倍组织照片；图2为实施例一制得的高频焊管铸锭沿厚度方向1/4位置放大200倍的高倍组织照片；图3为实施例一制得的高频焊管铸锭沿厚度方向边部位置放大200倍的高倍组织照片；由图可知，从中心到边部，枝晶间距逐渐减小，第二相分布均匀，符合结晶规律。
对实施例一制得的高频焊管铸锭沿厚度方向由边部至中心切取20mm×120mm试样，进行铸锭力学性能对比(见表2)。
表2实施例一制得的高频焊管铸锭力学性能检测结果
从表2中可以看出，铸锭性能差别较小，各部位组织比较均匀，伸长率较高，塑性较好更适用于制作汽车散热器用铝合金薄壁高频焊管。
实施例二：
本实施例所述的高频焊管铸锭由质量百分比为0.7％Si、0.45％Fe、0.55％Cu、1.24％Mn、0.15％Ti和余量的Al制成；
本实施例所述的一种高频焊管铸锭的制造方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、称取：首先按质量百分比为0.7％Si、0.45％Fe、0.55％Cu、1.24％Mn、0.15％Ti和余量的Al称取纯铝锭、铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金、铝钛中间合金和金属Cu；
二、制备合金熔体：首先将纯铝锭加入到电阻反射炉内，然后加入铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金和铝钛中间合金，加热至温度为700℃时，向电阻反射炉内加入金属Cu熔化，并在温度为720℃下，搅拌15min，然后在熔体上覆盖上熔剂，得到合金熔体；
三、半连续铸造：在温度为750℃的条件下，将步骤二得到的合金熔体导入电阻反射炉的静置炉，通入氩气，精炼10min，然后静置30min，保持电阻反射炉中的合金熔体液面和流盘内的合金熔体液面在同一水平，然后在铸造速度为55mm/min～60mm/min、铸造温度为725℃及铸造冷却水压为0.10MPa的条件下进行半连续铸造，得到高频焊管铸锭；
步骤一中所述的纯铝锭的纯度为99.7％；
步骤二中所述的溶剂由质量百分比为45％的KCl、30％的NaCl及25％的Na3AlF6组成；
步骤三中通入氩气的通入速率为0.1m3/min～0.15m3/min，通入时间为15min。
本实施例二得到高频焊管铸锭的成品率达到了85％。

Claims (1)

1.一种高频焊管铸锭，其特征在于高频焊管铸锭由质量百分比为0.74％Si、0.45％Fe、0.53％Cu、1.24％Mn、0.13％Ti和余量的Al制成；
所述的高频焊管铸锭具体是按照以下步骤进行制备的：
一、称取：首先按质量百分比为0.74％Si、0.45％Fe、0.53％Cu、1.24％Mn、0.13％Ti和余量的Al称取纯铝锭、铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金、铝钛中间合金和金属Cu；
二、制备合金熔体：首先将纯铝锭加入到电阻反射炉内，然后加入铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金和铝钛中间合金，加热至温度为700℃时，向电阻反射炉内加入金属Cu熔化，并在温度为720℃下，搅拌10min，然后在熔体上覆盖上熔剂，得到合金熔体；
三、半连续铸造：在温度为760℃的条件下，将步骤二得到的合金熔体导入电阻反射炉的静置炉，通入氩气，精炼15min，然后静置30min，保持电阻反射炉中的合金熔体液面和流盘内的合金熔体液面在同一水平，然后在铸造速度为55mm/min～60mm/min、铸造温度为720℃及铸造冷却水压为0.09MPa的条件下进行半连续铸造，得到高频焊管铸锭；
步骤一中所述的纯铝锭的纯度为99.7％；
步骤二中所述的熔剂由质量百分比为45％的KCl、30％的NaCl及25％的Na3AlF6组成；
步骤三中通入氩气的通入速率为0.1m3/min～0.15m3/min，通入时间为15min。
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