CN110699577A - 一种高强度铝合金环锻件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铝合金锻件制造技术领域，尤其涉及一种高强度铝合金环锻件的制造方法，包括以下步骤：S1、将原料按重量比例进行称重配料；S2、熔炼制成铝合金液；S3、将铝合金液精炼并静置；S4、将静置后的铝合金液注入坯料模中冷却，脱模，制成饼状铸件坯料；S5、将饼状铸件坯料锻造成环状锻件；S6、一次热处理，油冷；S7、二次次热处理炉，自然冷却，得高强度铝合金环锻件。本发明中采用锆元素代替锰元素细化再结晶组织，避免锰对热处理带来的不良影响，引入锶元素，改善铝合金环锻件的力学性能和表面粗糙度，提高强度，引入微量钙元素，改善铝合金的切削性能，并有利于除去铝液中的氢。

Description

一种高强度铝合金环锻件的制造方法
技术领域
本发明涉及铝合金锻件制造技术领域，尤其涉及一种高强度铝合金环锻件的制造方法。
背景技术
工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能，广泛应用于各个领域。目前的铝合金主要由Al、Si、Mg、Fe、Mn几种元素构成，可提高铝合金的强度和抗蚀性能，但制成的铝合金晶粒较粗，合金中气孔较多，力学性能不佳，而且，由于锰元素的存在，铝合金不可热处理强化。
因此，我们提出了一种高强度铝合金环锻件的制造方法用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高强度铝合金环锻件的制造方法。
一种高强度铝合金环锻件的制造方法，包括以下步骤：
S1、将以重量份计的铝100份、铜4～6.5份、锌4～6.75份、硅0.85～1.5份、镁1.5～2.5份、钛0.1～0.2份、锆0.1～0.25份、锶0.02～0.06份、钙0.02～0.05份按重量比例进行称重配料；
S2、将称重后的混合原料置入熔炼炉内进行熔炼，当温度到达775℃～785℃时开始搅拌，搅拌5～10min后开始除渣，制成铝合金液；
S3、将铝合金液倒入精炼炉内进行精炼，在精炼的过程中通入气体精炼气，再次除渣后，保持精炼温度，将精炼后的铝合金液静置25min～35min；
S4、将静置后的铝合金液注入饼状的坯料模中冷却，脱模，制成饼状铸件坯料；
S5、将饼状铸件坯料加热至385℃～425℃，同时将锻造模预热至380℃～430℃，将饼状铸件坯料置入锻造模中，在压力机上进行锻造，制得环状锻件；
S6、将环状锻件置入一次热处理炉内，升温至535℃～545℃，保温2.5h，油冷；
S7、将一次热处理后的环状锻件置入二次次热处理炉内，升温至180℃～190℃，保温4.5h，自然冷却，得高强度铝合金环锻件。
优选的，所述气体精炼剂为氮气和氩气中的一种或其任意比混合物。
优选的，所述精炼温度为710℃～720℃，精炼时间为8min～11min。
优选的，所述坯料模为树脂砂型模具。
优选的，所述锻造模的斜度为5°～7°。
优选的，油冷时油温65～78℃。
本发明的有益效果是：
1、本发明中采用锆元素代替锰元素细化再结晶组织，可细化铸造组织，并能避免锰对热处理带来的不良影响。
2、本发明在铝合金中引入锶元素，可改善铝合金环锻件的力学性能和表面粗糙度，提高强度，利于加工。
3、本发明在铝合金中引入微量钙元素，可改善铝合金的切削性能，并有利于除去铝液中的氢。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
一种高强度铝合金环锻件的制造方法，包括以下步骤：
S1、将以重量份计的铝100份、铜4份、锌4份、硅0.85份、镁2份、钛0.1份、锆0.1份、锶0.02份、钙0.05份按重量比例进行称重配料；
S2、将称重后的混合原料置入熔炼炉内进行熔炼，当温度到达780℃时开始搅拌，搅拌8min后开始除渣，制成铝合金液；
S3、将铝合金液倒入精炼炉内进行精炼，在精炼的过程中通入气体精炼气，再次除渣后，保持精炼温度，将精炼后的铝合金液静置30min；
S4、将静置后的铝合金液注入饼状的坯料模中冷却，脱模，制成饼状铸件坯料；
S5、将饼状铸件坯料加热至385℃～425℃的范围内，同时将锻造模预热至380℃～430℃的范围内，将饼状铸件坯料置入锻造模中，在压力机上进行锻造，制得环状锻件；
S6、将环状锻件置入一次热处理炉内，升温至535℃～545℃的范围内，保温2.5h，油冷；
S7、将一次热处理后的环状锻件置入二次次热处理炉内，升温至180℃～190℃的范围内，保温4.5h，自然冷却，得高强度铝合金环锻件。
本实施例中，气体精炼剂为氮气，精炼温度为715℃，精炼时间为10min，坯料模为树脂砂型模具，锻造模的斜度为7°,油冷时油温在65～78℃的范围内。
实施例二
一种高强度铝合金环锻件的制造方法，包括以下步骤：
S1、将以重量份计的铝100份、铜4份、锌4份、硅0.85份、镁1.5份、钛0.15份、锆0.15份、锶0.02份、钙0.05份按重量比例进行称重配料；
S2、将称重后的混合原料置入熔炼炉内进行熔炼，当温度到达780℃时开始搅拌，搅拌8min后开始除渣，制成铝合金液；
S3、将铝合金液倒入精炼炉内进行精炼，在精炼的过程中通入气体精炼气，再次除渣后，保持精炼温度，将精炼后的铝合金液静置30min；
S4、将静置后的铝合金液注入饼状的坯料模中冷却，脱模，制成饼状铸件坯料；
S5、将饼状铸件坯料加热至385℃～425℃的范围内，同时将锻造模预热至380℃～430℃的范围内，将饼状铸件坯料置入锻造模中，在压力机上进行锻造，制得环状锻件；
S6、将环状锻件置入一次热处理炉内，升温至535℃～545℃的范围内，保温2.5h，油冷；
S7、将一次热处理后的环状锻件置入二次次热处理炉内，升温至180℃～190℃的范围内，保温4.5h，自然冷却，得高强度铝合金环锻件。
本实施例中，气体精炼剂为氮气，精炼温度为715℃，精炼时间为10min，坯料模为树脂砂型模具，锻造模的斜度为7°,油冷时油温在65～78℃的范围内。
实施例三
一种高强度铝合金环锻件的制造方法，包括以下步骤：
S1、将以重量份计的铝100份、铜5份、锌4.5份、硅1.5份、镁2份、钛0.2份、锆0.2份、锶0.04份、钙0.03份按重量比例进行称重配料；
S2、将称重后的混合原料置入熔炼炉内进行熔炼，当温度到达780℃时开始搅拌，搅拌8min后开始除渣，制成铝合金液；
S3、将铝合金液倒入精炼炉内进行精炼，在精炼的过程中通入气体精炼气，再次除渣后，保持精炼温度，将精炼后的铝合金液静置30min；
S4、将静置后的铝合金液注入饼状的坯料模中冷却，脱模，制成饼状铸件坯料；
S5、将饼状铸件坯料加热至385℃～425℃的范围内，同时将锻造模预热至380℃～430℃的范围内，将饼状铸件坯料置入锻造模中，在压力机上进行锻造，制得环状锻件；
S6、将环状锻件置入一次热处理炉内，升温至535℃～545℃的范围内，保温2.5h，油冷；
S7、将一次热处理后的环状锻件置入二次次热处理炉内，升温至180℃～190℃的范围内，保温4.5h，自然冷却，得高强度铝合金环锻件。
本实施例中，气体精炼剂为氩气，精炼温度为715℃，精炼时间为10min，坯料模为树脂砂型模具，锻造模的斜度为7°,油冷时油温在65～78℃的范围内。
实施例四
一种高强度铝合金环锻件的制造方法，包括以下步骤：
S1、将以重量份计的铝100份、铜6.5份、锌6.75份、硅1.5份、镁2.5份、钛0.15份、锆0.2份、锶0.06份、钙0.05份按重量比例进行称重配料；
S2、将称重后的混合原料置入熔炼炉内进行熔炼，当温度到达780℃时开始搅拌，搅拌8min后开始除渣，制成铝合金液；
S3、将铝合金液倒入精炼炉内进行精炼，在精炼的过程中通入气体精炼气，再次除渣后，保持精炼温度，将精炼后的铝合金液静置30min；
S4、将静置后的铝合金液注入饼状的坯料模中冷却，脱模，制成饼状铸件坯料；
S5、将饼状铸件坯料加热至385℃～425℃的范围内，同时将锻造模预热至380℃～430℃的范围内，将饼状铸件坯料置入锻造模中，在压力机上进行锻造，制得环状锻件；
S6、将环状锻件置入一次热处理炉内，升温至535℃～545℃的范围内，保温2.5h，油冷；
S7、将一次热处理后的环状锻件置入二次次热处理炉内，升温至180℃～190℃的范围内，保温4.5h，自然冷却，得高强度铝合金环锻件。
本实施例中，气体精炼剂为氮气和氩气的1:1体积比混合物，精炼温度为715℃，精炼时间为10min，坯料模为树脂砂型模具，锻造模的斜度为7°,油冷时油温在65～78℃的范围内。
对比例：
一种铝合金环锻件的制造方法，包括以下步骤：
S1、将以重量份计的铝100份、铜4.5份、锌4.5份、硅1.5份、镁2份按重量比例进行称重配料；
S2、将称重后的混合原料置入熔炼炉内进行熔炼，当温度到达780℃时开始搅拌，搅拌8min后开始除渣，制成铝合金液；
S3、将铝合金液倒入精炼炉内进行精炼，在精炼的过程中通入气体精炼气，再次除渣后，保持精炼温度，将精炼后的铝合金液静置30min；
S4、将静置后的铝合金液注入饼状的坯料模中冷却，脱模，制成饼状铸件坯料；
S5、将饼状铸件坯料加热至410℃～420℃的范围内，同时将锻造模预热至380℃～430℃的范围内，将饼状铸件坯料置入锻造模中，在压力机上进行锻造，制得环状锻件；
S6、将环状锻件进行退火处理，得铝合金环锻件。
本实施例中，气体精炼剂为氯气，精炼温度为715℃，精炼时间为10min，坯料模为潮模砂型模具，锻造模的斜度为7°。
对按照实施例一～实施例四种方法以及对比例方法制得的铝合金环锻件进行试验，试验结果如下：
试验结果：
实施例 拉伸强度（25℃MPa） 屈服强度（25℃MPa） 硬度（500kg力10mm球） 延伸率（1.6mm（1/16in）厚度）
实施例一 465 302 90 18
实施例二 480 311 91 19
实施例三 495 327 88 22
实施例四 478 279 90 25
对比例 323 269 89 15
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高强度铝合金环锻件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将以重量份计的铝100份、铜4～6.5份、锌4～6.75份、硅0.85～1.5份、镁1.5～2.5份、钛0.1～0.2份、锆0.1～0.25份、锶0.02～0.06份、钙0.02～0.05份按重量比例进行称重配料；
S2、将称重后的混合原料置入熔炼炉内进行熔炼，当温度到达775℃～785℃时开始搅拌，搅拌5～10min后开始除渣，制成铝合金液；
S3、将铝合金液倒入精炼炉内进行精炼，在精炼的过程中通入气体精炼气，再次除渣后，保持精炼温度，将精炼后的铝合金液静置25min～35min；
S4、将静置后的铝合金液注入饼状的坯料模中冷却，脱模，制成饼状铸件坯料；
S5、将饼状铸件坯料加热至385℃～425℃，同时将锻造模预热至380℃～430℃，将饼状铸件坯料置入锻造模中，在压力机上进行锻造，制得环状锻件；
S6、将环状锻件置入一次热处理炉内，升温至535℃～545℃，保温2.5h，油冷；
S7、将一次热处理后的环状锻件置入二次次热处理炉内，升温至180℃～190℃，保温4.5h，自然冷却，得高强度铝合金环锻件。
2.根据权利要求1所述的一种高强度铝合金环锻件的制造方法，其特征在于，所述气体精炼剂为氮气和氩气中的一种或其任意比混合物。
3.根据权利要求1所述的一种高强度铝合金环锻件的制造方法，其特征在于，所述精炼温度为710℃～720℃，精炼时间为8min～11min。
4.根据权利要求1所述的一种高强度铝合金环锻件的制造方法，其特征在于，所述坯料模为树脂砂型模具。
5.根据权利要求1所述的一种高强度铝合金环锻件的制造方法，其特征在于，所述锻造模的斜度为5°～7°。
6.根据权利要求1所述的一种高强度铝合金环锻件的制造方法，其特征在于,油冷时油温65～78℃。
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