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2A12合金330mm×1200mm規格熔鑄工藝研究

    2A12合金330mm×1200mm規格熔鑄工藝研究

  • 來源:MG4355娱乐鋁業梁舫、李強強    作者:admin    時間:2018/7/9 14:11:31    點擊率:3387
  • 關鍵詞:2A12、鑄造工藝研究
  • 摘要:2A12合金330mm×1200mm規格熔鑄工藝研究
  • 2A12合金330mm×1200mm規格熔鑄工藝研究

    摘要:介紹2A12合金的主要用途及特點,結合現場生產經驗及鑄錠試片分析結果確定出2A12合           金330mmx1200mm規格鑄錠生產工藝。

    關鍵詞:2A12;熔鑄工藝;鑄造;化學成分;工藝參數

    前言

    2A12合金屬於Al-Cu-Mg係合金,該係合金的特點是強度高,通常稱為硬鋁合金,主要應用於飛機蒙皮、骨架、肋梁、隔板,柳釘,卡車輪轂,螺旋槳等其他各種結構件。該規格寬厚比約為3.6,比例適中。該牌號合金形成熱裂紋傾向性較小,而冷裂紋傾向性較大,綜合而言,該合金的扁錠鑄造難度較大,易產生裂紋、表麵拉裂等鑄造缺陷。

    合金成分

            2A12合金國標化學成分表(見表1)。

    1  2A12鋁合金國標化學成分(質量分數/%

    Si

    Fe

    Cu

    Mn

    Mg

    Ni

    Zn

    Ti

    Al

    0.5

    0.5

    3.8-4.9

    0.30-0.9

    1.2-1.8

    0.30

    0.15

    餘量

    2A12合金內控化學成分表(見表2)。

    2  2A12鋁合金內控化學成分(質量分數/%

    Si

    Fe

    Cu

    Mn

    Mg

    Ni

    Zn

    Ti

    Be

    Al

    0.5

    0.5

    4.3-4.7

    0.30-0.9

    1.6-1.8

    0.30

    0.15

    4ppm

    餘量

    生產過程

    工藝流程:備料→熔煉及合金化→精煉、靜置→在線淨化→鑄造→均勻化退火→機加。

    鋁錠定額70%100%,其餘為一級廢料,不允許使用複化錠,CuMg以純金屬形式加入,TiBe以中間合金的形式加入。

    熔煉溫度應控製在700-750℃,在熔煉溫度範圍內取樣,爐前化學成分按表2要求控製。用氮氣加無鈉精煉劑精煉30min,靜置30min,走在線淨化裝置,使用20+30ppi陶瓷片過濾,在線加入Al-5Ti-0.2B絲。鑄造工藝參數見表3。

    3  2A12鋁合金330厚主要鑄造工藝參數

    溫度(℃)

    水流量(L/min)

    速度(mm/min)

    水溫(℃)

    鋪底

    回火

    6xx-7xx

    1xxx-1xxx

    xx-xx

    xx-xx

    純鋁

    回火

        

    均勻化退火製度見表4。

    4  2A12鋁合金330厚均勻化退火工藝參數

    規格(mm

    升溫時間(min

    保溫時間(min

    保溫溫度(℃)

    冷卻方式

    330x1200

    120

    600

    490-500

    空冷

     

    生產結果

    按照生產過程的方案操作,現場成型良好,取成品鑄錠,切距離底部300-350mm試樣,切成試片,對鑄錠進行低倍、高倍、化學成分等進行質量分析。

    4.1 化學成分分析

          在生產過程中取兩鑄次成品進行取樣分析,在鑄造過程中流槽取樣標記為1#號樣,沿試片厚度方向,從中心到1/2處再到邊部取試樣,分別標記為2#、3#、4#,對其進行化學成分分析,C03底部和C06澆口部的主要元素化學成分分別見表5和表6。

    5  2A12鋁合金C03底部各試樣化學成分(質量分數/%

    編號

    位置

    Si

    Fe

    Cu

    Mg

    Mn

    Ti

    1#

    流槽

    0.06

    0.17

    4.47

    1.58

    0.38

    0.03

    2#

    中心

    0.06

    0.16

    4.09

    1.52

    0.39

    0.03

    3#

    1/2

    0.06

    0.19

    4.39

    1.56

    0.39

    0.02

    4#

    邊部

    0.06

    0.19

    4.45

    1.61

    0.40

    0.02

                             

       6  2A12鋁合金C06澆口部各試樣化學成分(質量分數/%                   

    編號

    位置

    Si

    Fe

    Cu

    Mg

    Mn

    Ti

    1#

    流槽

    0.07

    0.19

    4.51

    1.61

    0.40

    0.03

    2#

    中心

    0.06

    0.17

    3.96

    1.44

    0.41

    0.03

    3#

    1/2

    0.06

    0.18

    4.14

    1.48

    0.41

    0.02

    4#

    邊部

    0.06

    0.18

    4.28

    1.52

    0.41

    0.02

          從表5和表6可以看出,CuMg元素化學成分的分布來看,中心最低,到1/2處到邊部最高,從整體成分分布來看,符合以往結晶偏析規律。

    4.2 低倍組織檢測

          在試片取330mmx600mm試樣,進行鑄錠低倍組織檢查,低倍組織試樣中無偏析、疏鬆、縮孔、裂紋、夾雜、氣泡等宏觀缺陷,低倍檢查符合要求。

    4.3 高倍組織檢查

    沿試片厚度方向,從中心到邊部取20mmx20mm試樣,進行鑄錠高倍組織檢查,各試樣高倍組織照片見圖1。

    1  2A12鋁合金扁錠高倍組織照片(50μm

     

     

    從圖1可以看出,該鑄錠無過燒組織及顯微疏鬆,從中心到邊部枝晶間距逐漸變小,較均勻,晶粒從大到小,說明邊部冷卻強度大,符合結晶規律。  

    分析與討論

    5.1 熔體質量對產生鑄錠缺陷的影響

         加強熔體淨化處理。通過現場熔煉經驗,2A12鋁合金熔煉時易吸氫和氧化,經熔煉後的金

    屬被氫和夾雜物汙染,鑄造時鑄錠受激冷收縮,產生應力集中區域,特別是在表麵的拉應力區,

    若鑄造前熔體淨化不徹底,在鑄錠拉應力區形成氣孔、夾渣等易引起應力集中的缺陷,將易導致

    裂紋。

    5.2 熔體化學成分控製對鑄錠裂紋傾向性的影響

    為消除鑄錠裂紋,在成分上控製矽小於0.35%,並保證鐵大於矽0.05%-0.10%,2A12合金形成熱裂紋的傾向隨矽含量的最大而增大。同時,合金中雜質鐵和矽的含量數量愈多,合金鑄態塑性愈低,形成冷裂紋的傾向性愈大,所以,為了消除熱裂紋和冷裂紋的傾向性,盡量降低矽含量,並保證鐵大於矽。銅和鎂按照內控標準執行。

    5.3 在線加鈦硼絲對裂紋傾向性的影響

    當晶粒和枝晶細小時,分布在晶界和枝晶界上的低熔點金屬相分布均勻,塑性提高,抵抗變形能力增強,裂紋傾向性減小。根據之前生產經驗總結,加入硼含量較低的鈦硼絲對抑製皮下裂紋有明顯作用,因此,在線加Al-Ti-0.2B細化晶粒作用。

    5.4 鑄造參數對裂紋傾向性的影響

    鑄造速度、鑄造溫度、鑄造水流量是決定液穴深度的主要因素。提高鑄造速度,尤其是鑄造開頭時的速度可使鑄造冷裂紋的傾向性降低,這是因為較高的鑄造速度可使鑄錠溫度提高,降低了鑄錠不同方向的收縮變形帶來的壓力不均導致的不利影響,同時采用較高的鑄造速度,鑄錠的塑性相對更好,鑄錠抵禦變形的收縮變形的能力提高。經過之前的鑄造經驗摸索,2xxx係扁錠的鑄造溫度偏低有利於鑄造成型。水流量越大,鑄錠內部組織越均勻,晶粒度越小,在鑄造穩態一般采用較高的水流量,但在開頭時如果水流量過大,會導致鑄錠底部冷卻強度過大,易形成成層,甚至翹曲過大漏鋁。因此在開頭時采用較低的水流量,在鑄造穩定後逐步提高水流量,來保證鑄錠內部組織的均勻性和尺寸較小的晶粒度。

     

    參考文獻:【1】周家榮 等編著 鋁合金熔鑄生產技術問答  2007年版

               2】肖亞慶 等編著 鋁加工技術實用手冊      2005年版

       【3】韓再旭,劉學等2A12合金420mmx1320/1620mm規格熔鑄工藝研究  

      鋁加工  20173):34-37。   

      第一作者簡介:梁舫(1987- ),男,陝西彬縣人,助理工程師。  




                                                                  MG4355娱乐鋁業梁舫、李強強

                                                                                       

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