浅析高强度ZL114A合金舱体铸件铸造工艺优化及制造成本控制

1、    浅析高强度zl114a合金舱体铸件铸造工艺优化及制造成本控制    王昌明摘 要：针对某型号zl114a合金舱体铸件铸造工艺进行分析研究，根据zl114a合金的组织特性，通过调整合金熔体中mn元素、cu元素的加入量，配合适宜的熔体变质细化处理，制定相应的热处理制度使回炉料的添加比例提升至100%，既能满足该舱体铸件高强度的指标要求，还能降低新原料的添加量，从而大幅降低生产制造成本。关键词：zl114a；高强度；铸造工艺；成本控制1 引言zl114a合金为可热处理强化的a1-si-mg系铸造合金，该合金具有较好的充型流动性与力学性能，较高的流动性、

2、气密性和低的热裂倾向，还具有良好的耐腐蚀性能和焊接性能，是一种应用广泛的铸造铝合金。本文以某型号产品尾舱铸件为对象，结合该产品技术要求，在原有的工艺基础上从铸造工艺设计、zl114a合金配制及熔体处理、热处理制度调整、成本控制等方面进行研究，取得了较好的效果，铸件质量、性能与原方案相当，但大幅降低了生产成本，该成果可广泛推广至其他zl114a合金产品的生产中。2 铸件研制难点分析2.1铸件变形控制难度大尾舱外形为曲线方程：r=257-107x（x-5624）2/ 8002（5819<x< p>2.2冶金质量和铸件力学性能控制难度大舱体铸造过程中，合金液经过浇道充型进入型腔，由

3、于舱体内部存在各种异型结构，金属液流动极易出现紊流，导致铸造组织产生气泡等缺陷。在厚薄交界处，由于壁厚不均，金属液补缩通道不协调，铸件容易出现疏松，缩孔等质量问题。原有的合金配料采用70%纯新料加30%回炉料，铸造完成后，会形成较多回炉料，导致生产成本增加。为此，此次工艺试制的目的是降低新料的添加，增加回炉料的使用，由于回炉料的增加，相应的一些杂质也增加了，要使用纯净度更低的合金材料生产出内部质量和力学性能满足要求的产品，因此，在产品生产过程中，合金液质量的控制显得更加重要，也是最大的难点。3 铸件研制过程及方法3.1 zl114a合金的配制和处理结合合金的各种调整，对整个熔炼工艺步骤设定如下

4、：（1）坩埚预热至500600，加入回炉料，待完全熔化后捞底搅拌2 min，撇渣。（2）调节温度至650660，加入铝铜中间合金、铝锰中间合金，待完全熔化后搅拌2min3min。（3）调节温度至730735，采用氩气精炼20min，撇渣。（4）調节温度至730735，加入铝锶变质剂。（5）采用氩气精炼继续精炼8min10min。（6）撇渣后静置3min5min后浇注。氩气旋转喷吹精炼后短时静置，可使合金液中的气、渣浮到液面，达到净化合金液的目的，但长时间静置会使氢透过氧化膜向熔体内扩散，增大了合金液的气体含量。3.2 铸造工艺设计3.2.1浇注系统的选择为保证舱体铸造过程中，金属液平稳充型，在

5、浇注系统的选择时，一般采用缝隙浇道，浇注系统横截面示意图，见图2所示。缝隙浇注系统液流充型过程平稳，不会产生新的氧化夹渣，有利于熔渣上浮。通常缝隙式浇注系统的参数按以下经验公式计算：3.2.2浇注方式的选择尾舱铸件内部质量要求高，力学性能要求满足相关要求，因此，在浇注方式选择上，本项目中采用差压铸造，差压铸造是在低压铸造法基础上发展起来的，铸型外罩一个密封罩，同时向坩埚内通入压缩空气，但坩埚内的压力略高，使坩埚内的金属液在压力差的作用下经升液管充填铸型，并在压力下结晶，它是低压铸造和压力下结晶两种工艺的结合，即充型过程为低压铸造过程，而铸件凝固是在压力下结晶的过程。63.2.3 热处理制度3.

6、2.3.1 固溶处理随炉升温至520±5，保温2h，升温至540±5，保温8h，淬火水温70-80。3.2.3.2时效处理时效155±5 保温6h，空冷。4 研制结果4.1 内部质量舱体铸件进行x光探伤检测，未发现明显疏松缺陷，无裂纹、缩孔等质量问题，满足相关技术要求。4.2 力学性能指标4.2.1 试棒力学性能5 结论（1）回炉料添加比例由30%提升至100%，使制造成本降低30%以上。（2）在配料中添加cu、mn，通过适宜的精炼制度和热处理制度，可以获得质量合格的产品。（3）类似的铸件均可采用100%回炉料配料方案进行生产，可将生产成本降低。参考文献：1高青. 铸造al-si系合金中的合金元素的作用j.材料导报.2014年5月（上）：742黄晓峰.mg及mn元素对al-si 合金