他山之石可以攻玉美国维斯塔 (Visa) 金属公司在铸造硬铝合金特大锭方面居世界领先地位的公司

他山之石可以攻玉美国维斯塔(Visa)金属公司在铸造硬铝合金特大锭方面居世界领先地位的公司

幸运的是，我在2003年10月前往美国进行了调查。研究的主要内容是美国再生铝公司的生产、经营和工艺技术支持，以及一些专业的铝生动厂。现在回忆,维斯塔金属公司(英文全称:VistaMetalsCorporation,以下简称Vista金属公司)的有关情况给我留下了深刻的印象,特整理成文,以供同行参考。雨林金属公司Vista金属公司于1968年创建,是Alpert公司的控股子公司。它位于美国加利福尼亚州Fontana地区,占地28公顷,是一家拥有多元化生产线的特种合金铸造商。Vista金属公司是一个专业的金属供应商,其产品主要供给世界上大型航天航空和汽车制造厂家。其生产的大直径锻造坯料主要用于:飞机着陆轮的齿轮、引擎壳架、机身支架、飞机面板和支柱、喷气式飞机引擎滚筒式密封圈以及发射载运工具。Vista金属公司创建以来,一直是生产铝合金锭和坯料的生产厂家,其产品供铸造、挤压、锻造等行业应用。该厂拥有先进的技术和设备,其设备技术包括:熔炼炉及燃烧室控制技术、PLC工艺技术及直冷浇注技术、LARS金属在线净化系统、直流储电工具槽、先进的冷却水自动调控系统以及超声波检测系统。2003年1月10日,Vista金属公司成功地生产出直径为42”(1068毫米)的AA7175合金铝棒。这一产品是目前世界上可生产的直径最大的航空用合金铝棒之一。据了解,其它铸造生产航空用大直径铝棒的公司有:英国的Workington公司(25”),德国Meinerzhage地区的OttoFuchs公司(32”),俄罗斯的Samara公司(36”),以及美国印第安纳州的Lafayette公司(大于40”)。另据有关文献了解到,过去几年间,Vista金属公司投资数百万美元,引进Almex公司的铸造技术,并于2004年秋季试车成功,铸造出据认为是世界上最大的硬合金扁锭。同时,Vista金属公司安装了Thorpe技术公司的六台均匀化炉,从而使得Vista金属公司成为拥有美国西部最大批次均匀化处理设备的厂家。闭上眼睛，金属公司的主导技术是关键的联合技术1u2004试验材料的可铸造性Vista金属公司是一个著名的航天航空用坯料铝材生产厂家,于2003年1月10日成功地生产出直径为42”的AA7175合金坯。业内尽人皆知,7XXX系列合金很难浇铸,易出现热裂、冷裂、气孔、缩裂和严重偏析。7175航空用合金含有Zn(6.5%),Cu(1.8%),Mg(2.5%),Cr(0.2%),以及少量钛、一定量的铁和硅。这种合金的化学特性是形成了含Al-Cu-Zn-Mg金相的贫化低温共熔液。这一低熔点性质要求贮水槽区域的结晶带必须相当长。这一特性也使其热收缩系数高得多。因为凝固的压力和固态收缩率太大,会导致含有少部分临界状态液态物质的材料难以承受。其结晶结果就是,材料在其弹性界限内无法承受压力传递的强度,或者在可塑区域内替换率过大,以致断裂易发生和传递。为保持合金的可铸造性,对铸造速度和冷却水速度二者的平衡要极为慎重。如果水速和铸造速度过快,材料就会遇冷断裂,产生巨响;如果铸造速度低,也会产生遇冷断裂和金属渗漏;如果铸造速度和金属温度略高,那么材料会沿中线产生热断裂。2cast4iii铝棒铸模技术Vista公司在决定以2XXX、6XXX和7XXX系列合金生产一些最大直径DC铸造铝棒,也就是36”(915毫米)和42”(1068毫米)铝棒时,选择了从加州长滩地区的Almex公司引进商标为CASTRIGHTII的铝棒铸模,以及LARS在线熔融金属精炼技术。(1)铝棒的清除器技术制造硬质合金棒,尤其是大尺寸的合金棒,需要在铸造过程中对管理和控制化学、机械和冶金的可变因素给予极大的关注。另外,熔化金属的纯度和清洁度也至关重要,铝棒的微分子结构同样如此。CASTRIGHT模具和金属填料设计,确保了溶质覆盖铝棒直径的宏观偏析最小化。Almex公司的清除器技术可以保证在铸造的同时,通过固化潜热减轻铝棒的部位压力。排水系统的设计和排放原则,使铸造速度在不减少冷热压力的情况下变得缓慢。由于这些特性,铝棒内部的多孔性收缩基本上被控制在一个相当高的水平。水喷射的速度也可以调节,使表面的热传递系数达到理想状态。如果铸造过程中金属的冶金结构和均质状态可以被准确估计,模具结果是在进入稳定状态之前,铸棒的芯可以完全凝固。另外,由于模具脚柄非常短,悬挂的陶瓷环的半径范围可以控的设计就可以在铸造过程中记录铝棒表面的再热温度、模具中的水量和铝棒在水槽中的深度。表1列出了关于VISTA铝合金厂使用CASTRIGHTII模具系统铸造铝棒的主要微观结构数据。(2)陶瓷传热环注射通过长时间冷却铸造硬质合金的CASTRIGHTII铸棒模具是相对于传统的高级DC铸造系统的一大进步。这种模型设计包括了从82mm(3.25寸)到1070mm(42寸)的各类尺寸。一个近20.6mm(0.81寸)长的石墨环将进料口嵌在铝液液柱的弯月面上,形成进料系统。熔融铝液流动的固化点主要是由具有特有的二硫化物表面涂层的陶瓷传热环决定的。(铸造铝锂合金使用的涂层是含二硫化物的炭化硅)每25秒利用注射技术为石墨环注射一次铸造润滑油,约7x10清晰的喷水角度和水室的特定形状通过“水幕”进行DC冷却,出水口是一个单独的孔。这种安排可以保证热传导量达到最大量,但使冷却系数降低。其制,表面下面的分离得到减少,因此铸棒的表面极其平滑(因为重熔的融析可保持最低限度)。模具尺寸短也可保证贮水槽液面浅(因此是使中心线孔缩达到最低限度的成因),同时也可保证大直径铸棒外部和中心区域的等轴粒度。形状特殊的水箱输入口可以较好地控制模具的初始装填,同时在紧急情况时也可阻止金属流到模具中去。水箱输入孔的几何图形可保证速率的矢量,因此对大尺寸的铸棒来讲模具的填充是均匀的,从而使水箱中温度的均衡达到最大限度。模具本身固定在上部的工作台上,这样可以避免铝液与水的直接相互混合。这就使设计十分安全。水环附着在模具工作台的下面,易于清洗折流板上的孔、模具壁和水幕的缝隙。这样大大有利于模具的安装、维修和全面维护。(3)石墨材料的利用石墨环和陶瓷盘安装在经过精密机加工可按标准设计释放压力的6061-T65铸铝模具室内。安装在水箱上的陶瓷盘涂有氮化硼颗粒,可使其耐熔表面保持干燥,对硬质合金来讲使用胶状的以石墨为基础的二硫化合物作涂层。水幕冷却机构和石墨环的设计可使相同的成套模具用于铸造广泛的合金,凝固温度幅度可以或宽或窄。液体金属状态面板、模具工作台、工作台底座,全都可以移动、存放、安装成一套改变了尺寸的设备,方法十分简单快捷。模具清洗和水道清洗也十分简单,因为水幕环可以直接从工作台的底部接触到。3“lars”熔体在线技术自1997年Vista公司安装了Almex公司的LARS在线金属净化系统以来,其三个铸造系统生产全部采用了该技术,达到了良好的效果。(1)该公司使用LARS熔体在线净化技术后,取消了熔体保温炉,达到了节约投资,降低能耗的效果。见图1:(2)该公司的“LARS”熔体在线技术可以生产高纯洁度要求的航天航空用优质铝合金锭,该技术处于世界领先地位,其重要特性有:除气率高,使用该装备可使熔体在线氢含量由0.39cc/100gms降低到0.1cc/100gms以下,除气率达75%以上。有效除去碱金属,使用后使K+、Ca++、Li+、Na+离子等碱金属离子达到1ppmm以下;有效除去各类非金属化合物。使用后,产品通过美国航空航天业A级或AA级探伤,如7075合金其A级控伤合格率97%,AA级控伤合格率达92%。4及时发现断裂Vista公司的一揽子技术中还包括Almex公司提供的铸造及加工铝板和铝棒铸造检验和质量检验的Ultrex检测方法。检测方法分为两种:在铸造过程中探测铝板和铝棒断裂的检验和加工后超声波检验。铸造过程中进行的是“热”检验方法,是在“脉冲回应”技术中使用高温探测器,以探测铸件中主要的不一致之处,例如断裂,包括表面下和中线断裂。即时探测这种断裂有助于控制铸造车间成本。如果探测到一处断裂,那么凭借断裂所在位置和传播方向,就能立即采取正确的措施,制止断裂的扩大,或者可以做出“放弃”的决定,从而节省重熔的巨额成本和下游处置成本。对2XXX和7XXX系列合金来说,尽早发现断裂还可以提高铸造车间的安全性。对于加工后超声波检验,Almex公司发明了“非浸水”式仪器使用法,以检验极为微小的内部瑕疵。这也是基于“脉冲回应”原则,只不过采用了一种直径为25毫米的更大的探针,并以2.25兆赫的频率工作。众所周知,铸件中大小为75微米(0.003”)的瑕疵就足以阻碍最终的锻造、挤压或卷板生产,因为原有的瑕疵在之后的热加工过程中会大大放大。设计UltrexII超声波检测设备和步骤就是用于检验合金中这种微小的不一致之处。通常在2XXX和7XXX系列铝合金中,这些不一致迹象在超声波检测屏幕上反映出了下列几种瑕疵:聚合状气泡、非金属杂质、金属杂质(例如Ti-B-Zr的早期沉淀物和铬)、盐微粒、主相位大分离、均质化过程中的初始熔解,以及均质化不足问题。Vista公司采用Almex公司的铸造技术铸造直径为42”的7XXX系列铝棒所取得的成就,是技术新前沿如何在创新和实践活动中产生的一个最新例证。sta公司的5技术革新和新记录在特种合金市场处于领导地位的Vista金属公司,当然会有更多的技术革新和新的记录随之而来。当前,Vista金属公司正在通过增加更多产品在钪基合金、含10%锌的合金、以及轧制大的硬合金板材铸锭等方面扩张它对航空航天、汽车、和工具制造工业等主要市场的占有率。我国高强度大规格铝合金的生产技术开发在高强