CN113355544A - 一种浇铸成型的异形铝合金栏杆制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铝合金栏杆技术领域，具体地说，涉及一种浇铸成型的异形铝合金栏杆制作工艺。其包括以下步骤组成：制作异形栏杆模具，并对熔化炉预热；将熔化炉升温，加入纯铝熔融，然后升温加入镁‑铜合金、钙‑铜合金、铜‑镍合金，最后加入锌、铁、锡、硅熔融，并搅拌混合；加入助剂至溶液中混合搅拌，制得铝合金液；将模具进行预热，然后铝合金液加入至模具中浇铸，冷却脱模后制得栏杆铸件，该浇铸成型的异形铝合金栏杆制作工艺中，通过在铝合金中加入镁‑铜合金、钙‑铜合金、铜‑镍合金可减少铝合金浇铸减少元素的烧损，从而得到更加稳定的合金成分提高了铝合金的强度、刚性等力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金栏杆技术领域，具体地说，涉及一种浇铸成型的异形铝合金栏杆制作工艺。
背景技术
随着科技的进步和制造业的发展，对设备和零部件的轻质化要求越来越高，设备的轻质化能够大幅降低设备自身的磨损和对能源的消耗；铝合金制品作为一种典型的轻质金属材料，具有易加工成型和优良的机械性能，尤其在制作栏杆生产中，铝合金替代了大部分的钢制品；
现有的铝合金栏杆制作时，需要将浇铸好的铝合金杆焊接成栏杆状，由于多个焊接口的产生，会导致栏杆的强度降低，同时增加了生产步骤，影响效率，同时在铝合金的生成中，加入的金属元素容易熔化处多余的杂质，影响铝合金的力学性能，因此，需要一种新型的铝合金栏杆制作工艺来改善现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种浇铸成型的异形铝合金栏杆制作工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种浇铸成型的异形铝合金栏杆制作工艺，包括以下步骤组成：
S1、制作异形栏杆模具，并对熔化炉预热；
S2、将熔化炉升温，加入纯铝熔融，然后升温加入镁-铜合金、钙-铜合金、铜-镍合金，最后加入锌、铁、锡、硅熔融，并搅拌混合；
S3、加入助剂至溶液中混合搅拌，制得铝合金液；
S4、将模具进行预热，然后铝合金液加入至模具中浇铸，冷却脱模后制得栏杆铸件。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1中，模具和熔化炉使用前，需预热至500-600℃，并保温1.5-2h，然后降温至280-330℃，并在模具和熔化炉内壁涂抹防护涂料，然后在200-300℃下预热烘干，用于清除模具和熔化炉内壁的水分和可燃物质，除去残留金属及氧化物皮等污物，避免与铝合金直接接触，污染铝合金。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，熔化炉的纯铝融化升温温度为700-730℃，熔化炉熔炼时间为4-8h，熔炼温度过低，不利于合金元素的溶解及气体、夹杂物的排出，增加形成偏析、冷隔、欠铸的倾向，还会因冒口热量不足，使铸件得不到合理的补缩，熔炼温度过高不仅浪费能源，更严重的是因为温度愈高，吸氢愈多，晶粒亦愈粗大，铝的氧化愈严重，一些合金元素的烧损也愈严重，从而导致合金的机械性能的下降，铸造性能和机械加工性能恶化，变质处理的效果削弱，铸件的气密性降低。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，当熔化炉中纯铝熔化后，升温至730-750℃，再加入镁-铜合金、钙-铜合金、铜-镍合金，搅拌速率为70-110r/min，进行快速融化，最后降温660-700℃，加入锌、铁、锡、硅，搅拌速率为50-80r/min。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，铝合金制备配方中配料的百分比用量为：镁-铜合金0.5-1％、钙-铜合金0.4-0.8％、铜-镍合金0.3-0.4％、锌0.1-0.2％、铁0.1-0.2％、锡0.2-0.3％、硅0.5-1％，通过加入的配料可提高铝合金的刚性和力学性能，使得生产的栏杆不易变形。
作为本技术方案的进一步改进，所述S3中，所述助剂包括精炼剂和清渣剂，所述精炼剂包括硝酸钠和石墨，用量为0.4-0.6％，在温度为730-750℃时加入，精炼时间为5-10min，硝酸钠与石墨均不与铝发生化学反应，但能在高温下自身热能生产不熔于铝合金液的气体，来起到精炼净化的作用，所述清渣剂的成分为硅酸盐，便于清除铝液中的渣滓。
作为本技术方案的进一步改进，所述助剂还包括覆盖剂，所述覆盖剂用于在精炼后使用，所述覆盖剂选自膨胀珍珠岩和膨胀石墨中的一种或多种，用量为0.1-0.5％，覆盖时间为3-6min，防止空气中的氢进入铝液中和保温。
作为本技术方案的进一步改进，所述精炼剂与铝液的反应原理如下：
NaNO3+C→NaCO3+N2↑+CO2↑
NaNO3→Na2O+NO↑；
反应后产生的氮气、一氧化氮和二氧化氮气体对人体和环境均无腐蚀和刺激作用。
作为本技术方案的进一步改进，所述S4中，模具预热温度为220-300℃，浇铸时，模具为倾斜状态，铝合金液由模具口倒入沿着侧壁下流。
本发明中通过加入的镁-铜合金、钙-铜合金、铜-镍合金可减少铝合金浇铸减少元素的烧损，从而得到更加稳定的合金成分，还可以让锌、铁、锡、硅的熔化温度降低；
本发明中通过加入的镁-铜合金、钙-铜合金、铜-镍合金通过熔化后能分散出较为纯粹的镁、铜、钙、镍元素，减少铝合金中杂质的混入，提高了铝合金的强度、刚性等力学性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、该浇铸成型的异形铝合金栏杆制作工艺中，通过制作的栏杆模具，可将制备的铝合金液浇铸至模具中直接成型，减少了多个焊接口所产生的质量问题。
2、该浇铸成型的异形铝合金栏杆制作工艺中，通过在铝合金中加入镁-铜合金、钙-铜合金、铜-镍合金可减少铝合金浇铸减少元素的烧损，从而得到更加稳定的合金成分，同时镁-铜合金、钙-铜合金、铜-镍合金通过熔化后能分散出较为纯粹的镁、铜、钙、镍元素，减少铝合金中杂质的混入，提高了铝合金的强度、刚性等力学性能，还可以让锌、铁、锡、硅熔化温度降低。
附图说明
图1为实施例1的整体流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1一种浇铸成型的异形铝合金栏杆制作工艺，包括：
1、制作异形栏杆模具，模具和熔化炉使用前，需预热至500-600℃，并保温1.5-2h，然后降温至280-330℃，并在模具和熔化炉内壁涂抹防护涂料，然后在200-300℃下预热烘干，用于清除模具和熔化炉内壁的水分和可燃物质，除去残留金属及氧化物皮等污物，避免与铝合金直接接触，污染铝合金；
2、将熔化炉升温为700-730℃，加入纯铝熔融4-8h，然后升温730-750℃，加入镁-铜合金0.5％、钙-铜合金0.4％、铜-镍合金0.3％，在搅拌速率为70-110r/min下熔合，最后降温660-700℃，加入锌0.1％、铁0.1％、锡0.2％、硅0.5％熔融，在搅拌速率为50-80r/min下混合；
3.1、加入精炼剂至铝合金液中，用量为0.4-0.6％，在温度为730-750℃时加入，精炼时间为5-10min，精炼剂包括硝酸钠和石墨，硝酸钠与石墨均不与铝发生化学反应，但能在高温下自身热能生产不熔于铝合金液的气体，来起到精炼净化的作用，然后加入清渣剂清除铝液中的渣滓，清渣剂的成分为硅酸盐，精炼剂与铝液的反应原理如下：
NaNO3+C→NaCO3+N2↑+CO2↑
NaNO3→Na2O+NO↑；
反应后产生的氮气、一氧化氮和二氧化氮气体对人体和环境均无腐蚀和刺激作用；
3.2、加入助剂至铝合金液中，用量为0.1-0.5％，覆盖时间为3-6min，覆盖剂选自膨胀珍珠岩和膨胀石墨中的一种或多种，防止空气中的氢进入铝液中和保温。
4、将模具进行预热220-300℃，使模具为倾斜状态，铝合金液由模具口倒入沿着侧壁下流，冷却脱模后制得栏杆铸件。
实施例2一种浇铸成型的异形铝合金栏杆制作工艺，包括：
1、制作异形栏杆模具，模具和熔化炉使用前，需预热至500-600℃，并保温1.5-2h，然后降温至280-330℃，并在模具和熔化炉内壁涂抹防护涂料，然后在200-300℃下预热烘干，用于清除模具和熔化炉内壁的水分和可燃物质，除去残留金属及氧化物皮等污物，避免与铝合金直接接触，污染铝合金；
2、将熔化炉升温为700-730℃，加入纯铝熔融4-8h，然后升温730-750℃，加入镁-铜合金1％、钙-铜合金0.8％、铜-镍合金0.4％，在搅拌速率为70-110r/min下熔合，最后降温660-700℃，加入锌0.2％、铁0.2％、锡0.3％、硅1％熔融，在搅拌速率为50-80r/min下混合；
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NaNO3+C→NaCO3+N2↑+CO2↑
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反应后产生的氮气、一氧化氮和二氧化氮气体对人体和环境均无腐蚀和刺激作用；
3.2、加入助剂至铝合金液中，用量为0.1-0.5％，覆盖时间为3-6min，覆盖剂选自膨胀珍珠岩和膨胀石墨中的一种或多种，防止空气中的氢进入铝液中和保温。
4、将模具进行预热220-300℃，使模具为倾斜状态，铝合金液由模具口倒入沿着侧壁下流，冷却脱模后制得栏杆铸件。
实施例3一种浇铸成型的异形铝合金栏杆制作工艺，包括：
1、制作异形栏杆模具，模具和熔化炉使用前，需预热至500-600℃，并保温1.5-2h，然后降温至280-330℃，并在模具和熔化炉内壁涂抹防护涂料，然后在200-300℃下预热烘干，用于清除模具和熔化炉内壁的水分和可燃物质，除去残留金属及氧化物皮等污物，避免与铝合金直接接触，污染铝合金；
2、将熔化炉升温为700-730℃，加入纯铝熔融4-8h，然后升温730-750℃，加入镁-铜合金0.75％、钙-铜合金0.6％、铜-镍合金0.35％，在搅拌速率为70-110r/min下熔合，最后降温660-700℃，加入锌0.15％、铁0.15％、锡0.25％、硅0.75％熔融，在搅拌速率为50-80r/min下混合；
3.1、加入精炼剂至铝合金液中，用量为0.4-0.6％，在温度为730-750℃时加入，精炼时间为5-10min，精炼剂包括硝酸钠和石墨，硝酸钠与石墨均不与铝发生化学反应，但能在高温下自身热能生产不熔于铝合金液的气体，来起到精炼净化的作用，然后加入清渣剂清除铝液中的渣滓，清渣剂的成分为硅酸盐，精炼剂与铝液的反应原理如下：
NaNO3+C→NaCO3+N2↑+CO2↑
NaNO3→Na2O+NO↑；
反应后产生的氮气、一氧化氮和二氧化氮气体对人体和环境均无腐蚀和刺激作用；
3.2、加入助剂至铝合金液中，用量为0.1-0.5％，覆盖时间为3-6min，覆盖剂选自膨胀珍珠岩和膨胀石墨中的一种或多种，防止空气中的氢进入铝液中和保温。
4、将模具进行预热220-300℃，使模具为倾斜状态，铝合金液由模具口倒入沿着侧壁下流，冷却脱模后制得栏杆铸件。
上述实施例1-3中，通过加入的镁-铜合金、钙-铜合金、铜-镍合金可减少铝合金浇铸减少元素的烧损，从而得到更加稳定的合金成分，还可以让锌、铁、锡、硅熔化温度降低；
通过加入的镁-铜合金、钙-铜合金、铜-镍合金通过熔化后能分散出较为纯粹的镁、铜、钙、镍元素，减少铝合金中杂质的混入，提高了铝合金的强度、刚性等力学性能。对比例1一种浇铸成型的异形铝合金栏杆制作工艺，包括：
1、制作异形栏杆模具，模具和熔化炉使用前，需预热至500-600℃，并保温1.5-2h，然后降温至280-330℃，并在模具和熔化炉内壁涂抹防护涂料，然后在200-300℃下预热烘干，用于清除模具和熔化炉内壁的水分和可燃物质，除去残留金属及氧化物皮等污物，避免与铝合金直接接触，污染铝合金；
2、将熔化炉升温为700-730℃，加入纯铝熔融4-8h，降温660-700℃，加入锌0.15％、铁0.15％、锡0.25％、硅0.75％熔融，在搅拌速率为50-80r/min下混合；
3.1、加入精炼剂至铝合金液中，用量为0.4-0.6％，在温度为730-750℃时加入，精炼时间为5-10min，精炼剂包括硝酸钠和石墨，硝酸钠与石墨均不与铝发生化学反应，但能在高温下自身热能生产不熔于铝合金液的气体，来起到精炼净化的作用，然后加入清渣剂清除铝液中的渣滓，清渣剂的成分为硅酸盐，精炼剂与铝液的反应原理如下：
NaNO3+C→NaCO3+N2↑+CO2↑
NaNO3→Na2O+NO↑；
反应后产生的氮气、一氧化氮和二氧化氮气体对人体和环境均无腐蚀和刺激作用；
3.2、加入助剂至铝合金液中，用量为0.1-0.5％，覆盖时间为3-6min，覆盖剂选自膨胀珍珠岩和膨胀石墨中的一种或多种，防止空气中的氢进入铝液中和保温。
4、将模具进行预热220-300℃，使模具为倾斜状态，铝合金液由模具口倒入沿着侧壁下流，冷却脱模后制得栏杆铸件。
本发明制备的一种浇铸成型的异形铝合金栏杆，具有较高的工作效率，同时生产的栏杆力学性能较好，与其加入的镁-铜合金、钙-铜合金和铜-镍合金有较大的关系，为了验证相关的技术方案，申请人进行了如下试验：
对比例1：采用实施例1-3的方法，在去除镁-铜合金、钙-铜合金和铜-镍合金的情况下，检测制备的浇铸成型的异形铝合金栏杆的相关指标，具体见表1：
表1
| 成型时间(h) | 布氏硬度(HBW) | 弯曲强度(MPa) | 抗拉强度(MPa) | |
| 实施例1 | 12.0 | 513 | 298 | 355 |
| 实施例2 | 11.5 | 517 | 301 | 371 |
| 实施例3 | 10.0 | 535 | 315 | 401 |
| 对比例1 | 20.0 | 457 | 257 | 300 |
根据表1所示，在去除镁-铜合金、钙-铜合金和铜-镍合金的情况下，制备铝合金栏杆的时间增加，同时硬度、弯曲强度和抗拉强度明显降低，因此可以看出，在铝合金栏杆制备过程中加入镁-铜合金、钙-铜合金和铜-镍合金是影响铝合金栏杆生成时间和力学性能的重要元素。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种浇铸成型的异形铝合金栏杆制作工艺，其特征在于，包括以下步骤组成：
S1、制作异形栏杆模具，并对熔化炉预热；
S2、将熔化炉升温，加入纯铝熔融，然后升温加入镁-铜合金、钙-铜合金、铜-镍合金，最后加入锌、铁、锡、硅熔融，并搅拌混合；
S3、加入助剂至溶液中混合搅拌，制得铝合金液；
S4、将模具进行预热，然后铝合金液加入至模具中浇铸，冷却脱模后制得栏杆铸件。
2.根据权利要求1所述的浇铸成型的异形铝合金栏杆制作工艺，其特征在于：所述S1中，模具和熔化炉使用前，需预热至500-600℃，并保温1.5-2h，然后降温至280-330℃，并在模具和熔化炉内壁涂抹防护涂料，然后在200-300℃下预热烘干。
3.根据权利要求1所述的浇铸成型的异形铝合金栏杆制作工艺，其特征在于：所述S2中，熔化炉的纯铝融化升温温度为700-730℃，熔化炉熔炼时间为4-8h。
4.根据权利要求1所述的浇铸成型的异形铝合金栏杆制作工艺，其特征在于：所述S2中，当熔化炉中纯铝熔化后，升温至730-750℃，再加入镁-铜合金、钙-铜合金、铜-镍合金，搅拌速率为70-110r/min，进行快速融化，最后降温660-700℃，加入锌、铁、锡、硅，搅拌速率为50-80r/min。
5.根据权利要求1所述的浇铸成型的异形铝合金栏杆制作工艺，其特征在于：所述S2中，铝合金制备配方中配料的百分比用量为：镁-铜合金0.5-1％、钙-铜合金0.4-0.8％、铜-镍合金0.3-0.4％、锌0.1-0.2％、铁0.1-0.2％、锡0.2-0.3％、硅0.5-1％。
6.根据权利要求1所述的浇铸成型的异形铝合金栏杆制作工艺，其特征在于：所述S3中，所述助剂包括精炼剂和清渣剂，所述精炼剂包括硝酸钠和石墨，用量为0.4-0.6％，在温度为730-750℃时加入，精炼时间为5-10min，所述清渣剂的成分为硅酸盐。
7.根据权利要求6所述的浇铸成型的异形铝合金栏杆制作工艺，其特征在于：所述助剂还包括覆盖剂，所述覆盖剂用于在精炼后使用，所述覆盖剂选自膨胀珍珠岩和膨胀石墨中的一种或多种，用量为0.1-0.5％，覆盖时间为3-6min。
8.根据权利要求6所述的浇铸成型的异形铝合金栏杆制作工艺，其特征在于：所述精炼剂与铝液的反应原理如下：
NaNO3+C→NaCO3+N2↑+CO2↑
NaNO3→Na2O+NO↑。
9.根据权利要求1所述的浇铸成型的异形铝合金栏杆制作工艺，其特征在于：所述S4中，模具预热温度为220-300℃，浇铸时，模具为倾斜状态，铝合金液由模具口倒入沿着侧壁下流。
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