一种铝锌合金锭铸件及其生产工艺
阅读说明：本技术 一种铝锌合金锭铸件及其生产工艺 (Aluminum-zinc alloy ingot casting and production process thereof ) 是由 贲东建 裴新军 刘光磊 于 2020-12-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种铝锌合金锭铸件,原料按重量份比包括：铝30-50份、锌30-50份、镁15-25份、铜10-20份、铬5-15份、锰10-15份、钛8-12份、铁2-6份和锡6-10份,生产工艺,其生产工艺具体包括以下步骤:S1、将适量的锌置于坩埚中加热升温至450-460℃,抽真空后将温度升至830℃-850℃后,本发明涉及铸件生产技术领域。该铝锌合金锭铸件及其生产工艺,通过对铝锌合金成分含量的合理配置,不仅提高了铝锌合金的硬度,还保证了铝锌合金具有优异的整体力学性能,分多次添加合金原料,一定程度上避免了直接加锌锭熔化时发生大幅度温度变化,导致合金材料出现气泡和成分不稳定现象,优化了压铸工艺参数,最大限度提高了铝锌合金的性能,而且具备高硬度,高强度等显著的优点。(The invention discloses an aluminum-zinc alloy ingot casting which comprises the following raw materials in parts by weight: 30-50 parts of aluminum, 30-50 parts of zinc, 15-25 parts of magnesium, 10-20 parts of copper, 5-15 parts of chromium, 10-15 parts of manganese, 8-12 parts of titanium, 2-6 parts of iron and 6-10 parts of tin, and the production process specifically comprises the following steps of S1, heating a proper amount of zinc in a crucible to 450-460 ℃, vacuumizing, and raising the temperature to 830-850 ℃, wherein the invention relates to the technical field of casting production. According to the aluminum-zinc alloy ingot casting and the production process thereof, through reasonable configuration of the component content of the aluminum-zinc alloy, the hardness of the aluminum-zinc alloy is improved, the aluminum-zinc alloy is guaranteed to have excellent overall mechanical performance, alloy raw materials are added for many times, the phenomenon that the alloy material is foamed and unstable in components due to large-amplitude temperature change when the aluminum-zinc alloy ingot is directly added for melting is avoided to a certain extent, die-casting process parameters are optimized, the performance of the aluminum-zinc alloy is improved to the maximum extent, and the aluminum-zinc alloy ingot casting has the remarkable advantages of high hardness, high strength and the like.)
技术领域
本发明涉及铸件生产技术领域，具体为一种铝锌合金锭铸件及其生产工艺。
背景技术
锌合金是以锌为基础加入其他元素组成的合金，常见的合金元素有铝、铜、镁、镉、铅、钛等低温锌合金，锌合金熔点低，流动性好，易熔焊，钎焊和塑性加工，在大气中耐腐蚀，残废料便于回收和重熔；但蠕变强度低，易发生自然时效引起尺寸变化，熔融法制备，压铸或压力加工成材，按制造工艺可分为铸造锌合金和变形锌合金，锌合金的主要添加元素有铝，铜和镁等，锌合金按加工工艺可分为形变与铸造锌合金两类，铸造锌合金流动性和耐腐蚀性较好，适用于压铸仪表，汽车零件外壳等，锌合金也称为锌基合金，一般分为二元合金、三元合金和多元合金，二元锌基合金一般指锌铝合金；三元锌基合金一般指锌铝铜合金；多元合金一般指锌铝铜及其他微量金属，锌基合金、锌合金、锌铝合金都是一个宽泛的概念，不是指该合金可以满足某种特定功能的概念，如锌铝合金按照铝的含量分为低铝锌基合金、中铝锌基合金和高铝锌基合金，它们虽说都是锌铝合金，但它们的性能却有着很大不同，铸件是用各种铸造方法获得的金属成型物件，即把冶炼好的液态金属，用浇注、压射、吸入或其它浇铸方法注入预先准备好的铸型中，冷却后经打磨等后续加工手段后，所得到的具有一定形状，尺寸和性能的物件。
传统的铝锌合金铸件铸造时，会产生气孔气泡、缩松和裂纹等问题，导致表面不光滑，铸件组织疏松等，影响铸件性能和使用寿命，存在硬度低，在压铸过程中常常会出现气泡和形态不稳定现象，使得锌合金铸件合格率不高，难以满足工业需求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种铝锌合金锭铸件及其生产工艺，解决了传统的铝锌合金铸件铸造时，会产生气孔气泡、缩松和裂纹等问题，导致表面不光滑，铸件组织疏松等，影响铸件性能和使用寿命，存在硬度低，在压铸过程中常常会出现气泡和形态不稳定现象，使得锌合金铸件合格率不高，难以满足工业需求的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种铝锌合金锭铸件，原料按重量份比包括：铝30-50份、锌30-50份、镁15-25份、铜10-20份、铬5-15份、锰10-15份、钛8-12份、铁2-6份和锡6-10份。
优选的，原料包括如下组分：铝40份、锌40份、镁20份、铜 15份、铬10份、锰12份、钛10份、铁4份和锡8份。
优选的，原料包括如下组分：铝30份、锌30份、镁15份、铜 10份、铬5份、锰10份、钛8-12份、铁2份和锡6份。
优选的，原料包括如下组分：铝50份、锌50份、镁25份、铜 20份、铬15份、锰15份、钛12份、铁6份和锡10份。
本发明还公开了一种铝锌合金锭铸件的生产工艺，具体包括以下步骤:
S1、将适量的锌置于坩埚中加热升温至450-460℃，抽真空后将温度升至830℃-850℃后，加入适量的铝和铜，放置于中间直至全部融化，将其搅拌均匀，降温至620℃-630℃，再加入适量的镁，充惰性气体均匀混合，将熔体升温至700℃-720℃后，在坩埚合金液中加精炼剂精炼，然后加入适量的铬、锰和铁，继续进行搅拌，将坩埚内部的温度升至750℃-780℃，搅拌1-2小时后，加入剩下的钛和锡，继续进行搅拌，温度保持在750℃-780℃，搅拌1-2小时，就可以得混合溶液；
S2、待混合溶液温度达到710℃-730℃时，利用旋转除气机进行精炼除气后，将混合溶液温度调整至690℃-700℃，静止30-40分钟后，再将混合溶液温度调整至730℃待浇注；
S3、将熔化炉内的铝合金溶液利用带有刻度的机械料勺从熔化炉内向定量烧杯中输送铝合金溶液，同时利用离心铸造机上的驱动电机带动转动杆高速旋转，通过浇铸管和浇注口将混合溶液浇入到铸造模具内，由于在离心力的驱使下，使金属液体甩向铸型侧壁，使气孔、缩孔在压力的作用下弥合，从而得到组织致密的铸件，将得到的铸件放入冷却水中冷却后，进行均匀化退火处理；
S4、将制成的铸件置于钢质平板上，用机械进行修整、清理，然后用砂纸打磨合金锭周边及正反表面，用无水乙醇进行清洗，使其洁净，清洗后晾干；
S5、对制备的铝锌合金锭铸件用软质材料包装，储存于阴凉洁净环境，要防潮、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度保持在15℃-20℃，相对湿度10％-15％。
优选的，所述步骤S1中，搅拌的速率始终控制在200-250转/ 分钟，步骤S1中，精炼剂为氯化锌，由于氯化锌的密度比合金密度小，加入时要用钟罩压下以使精炼剂与合金充分反应，精炼剂一般要用纸包好再压入，精炼结束后用扒渣勺将炉渣去除。
优选的，所述步骤S3中，离心铸造机为立式离心铸造机，定量烧杯采用二氧化硅材质制成，步骤S3中，均匀化退火后合金组织更加均匀，减轻晶粒尺寸内化学成分的不均匀性，使得合金铸件延长率和塑性有所提高。
有益效果
本发明提供了一种铝锌合金锭铸件及其生产工艺。与现有技术相比具备以下有益效果：该铝锌合金锭铸件，原料按重量份比包括：铝30-50份、锌30-50份、镁15-25份、铜10-20份、铬5-15份、锰10-15份、钛8-12份、铁2-6份和锡6-10份，其生产工艺具体包括以下步骤:S1、将适量的锌置于坩埚中加热升温至450-460℃，抽真空后将温度升至830℃-850℃后，加入适量的铝和铜，再加入适量的镁，充惰性气体均匀混合，在坩埚合金液中加精炼剂精炼，然后加入适量的铬、锰和铁，继续进行搅拌，加入剩下的钛和锡，继续进行搅拌，就可以得混合溶液；S2、待混合溶液温度达到710℃ -730℃时，利用旋转除气机进行精炼除气后，再将混合溶液温度调整至730℃待浇注；S3、将熔化炉内的铝合金溶液利用带有刻度的机械料勺从熔化炉内向定量烧杯中输送铝合金溶液，同时利用离心铸造机上的驱动电机带动转动杆高速旋转，通过浇铸管和浇注口将混合溶液浇入到铸造模具内，由于在离心力的驱使下，使金属液体甩向铸型侧壁，使气孔、缩孔在压力的作用下弥合，从而得到组织致密的铸件，将得到的铸件放入冷却水中冷却后，进行均匀化退火处理；S4、将制成的铸件置于钢质平板上，用机械进行修整、清理，然后用砂纸打磨合金锭周边及正反表面，用无水乙醇进行清洗，使其洁净，清洗后晾干；S5、对制备的铝锌合金锭铸件用软质材料包装，储存于阴凉洁净环境，要防潮、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度保持在15℃-20℃，相对湿度10％-15％，通过对铝锌合金成分含量的合理配置，不仅提高了铝锌合金的硬度，还保证了铝锌合金具有优异的整体力学性能，分多次添加合金原料，一定程度上避免了直接加锌锭熔化时发生大幅度温度变化，导致合金材料出现气泡和成分不稳定现象，优化了压铸工艺参数，最大限度提高了铝锌合金的性能，而且具备高硬度，高强度等显著的优点。
具体实施方式
下面将结合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。
本发明提供三种技术方案：一种铝锌合金锭铸件，原料按重量份比包括：铝30-50份、锌30-50份、镁15-25份、铜10-20份、铬5-15份、锰10-15份、钛8-12份、铁2-6份和锡6-10份。
本发明中，铝40份、锌40份、镁20份、铜15份、铬10份、锰12份、钛10份、铁4份和锡8份。
本发明中，铝30份、锌30份、镁15份、铜10份、铬5份、锰10份、钛8-12份、铁2份和锡6份。
本发明中，铝50份、锌50份、镁25份、铜20份、铬15份、锰15份、钛12份、铁6份和锡10份。
一种铝锌合金锭铸件的生产工艺，具体包括以下实施例:
实施例1
S1、将40份锌置于坩埚中加热升温至455℃，抽真空后将温度升至840℃后，加入40份铝和15份铜，放置于中间直至全部融化，将其搅拌均匀，降温至625℃，再加入20份镁，充惰性气体均匀混合，将熔体升温至710℃后，在坩埚合金液中加精炼剂精炼，然后加入10份铬、12份锰和4份铁，继续进行搅拌，将坩埚内部的温度升至765℃，搅拌1.5小时后，加入剩下的10份钛和8份锡，继续进行搅拌，温度保持在765℃，搅拌1.5小时，就可以得混合溶液；
S2、待混合溶液温度达到720℃时，利用旋转除气机进行精炼除气后，将混合溶液温度调整至695℃，静止35分钟后，再将混合溶液温度调整至730℃待浇注；
S3、将熔化炉内的铝合金溶液利用带有刻度的机械料勺从熔化炉内向定量烧杯中输送铝合金溶液，同时利用离心铸造机上的驱动电机带动转动杆高速旋转，通过浇铸管和浇注口将混合溶液浇入到铸造模具内，由于在离心力的驱使下，使金属液体甩向铸型侧壁，使气孔、缩孔在压力的作用下弥合，从而得到组织致密的铸件，将得到的铸件放入冷却水中冷却后，进行均匀化退火处理；
S4、将制成的铸件置于钢质平板上，用机械进行修整、清理，然后用砂纸打磨合金锭周边及正反表面，用无水乙醇进行清洗，使其洁净，清洗后晾干；
S5、对制备的铝锌合金锭铸件用软质材料包装，储存于阴凉洁净环境，要防潮、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度保持在18℃，相对湿度12％。
实施例2
S1、将30份锌置于坩埚中加热升温至450，抽真空后将温度升至830℃后，加入30份铝和10份铜，放置于中间直至全部融化，将其搅拌均匀，降温至620℃，再加入15份镁，充惰性气体均匀混合，将熔体升温至700℃后，在坩埚合金液中加精炼剂精炼，然后加入5 份铬、10份锰和2份铁，继续进行搅拌，将坩埚内部的温度升至 750℃，搅拌1小时后，加入剩下的8份钛和6份锡，继续进行搅拌，温度保持在750℃，搅拌1小时，就可以得混合溶液；
S2、待混合溶液温度达到710℃时，利用旋转除气机进行精炼除气后，将混合溶液温度调整至690℃，静止30分钟后，再将混合溶液温度调整至730℃待浇注；
S3、将熔化炉内的铝合金溶液利用带有刻度的机械料勺从熔化炉内向定量烧杯中输送铝合金溶液，同时利用离心铸造机上的驱动电机带动转动杆高速旋转，通过浇铸管和浇注口将混合溶液浇入到铸造模具内，由于在离心力的驱使下，使金属液体甩向铸型侧壁，使气孔、缩孔在压力的作用下弥合，从而得到组织致密的铸件，将得到的铸件放入冷却水中冷却后，进行均匀化退火处理；
S4、将制成的铸件置于钢质平板上，用机械进行修整、清理，然后用砂纸打磨合金锭周边及正反表面，用无水乙醇进行清洗，使其洁净，清洗后晾干；
S5、对制备的铝锌合金锭铸件用软质材料包装，储存于阴凉洁净环境，要防潮、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度保持在15℃，相对湿度10％。
实施例3
S1、将50份锌置于坩埚中加热升温至460℃，抽真空后将温度升至850℃后，加入50份铝和20份铜，放置于中间直至全部融化，将其搅拌均匀，降温至630℃，再加入25份镁，充惰性气体均匀混合，将熔体升温至720℃后，在坩埚合金液中加精炼剂精炼，然后加入15份铬、15份锰和6份铁，继续进行搅拌，将坩埚内部的温度升至780℃，搅拌2小时后，加入剩下的12份钛和10份锡，继续进行搅拌，温度保持在780℃，搅拌2小时，就可以得混合溶液；
S2、待混合溶液温度达到730℃时，利用旋转除气机进行精炼除气后，将混合溶液温度调整至700℃，静止40分钟后，再将混合溶液温度调整至730℃待浇注；
S3、将熔化炉内的铝合金溶液利用带有刻度的机械料勺从熔化炉内向定量烧杯中输送铝合金溶液，同时利用离心铸造机上的驱动电机带动转动杆高速旋转，通过浇铸管和浇注口将混合溶液浇入到铸造模具内，由于在离心力的驱使下，使金属液体甩向铸型侧壁，使气孔、缩孔在压力的作用下弥合，从而得到组织致密的铸件，将得到的铸件放入冷却水中冷却后，进行均匀化退火处理；
S4、将制成的铸件置于钢质平板上，用机械进行修整、清理，然后用砂纸打磨合金锭周边及正反表面，用无水乙醇进行清洗，使其洁净，清洗后晾干；
S5、对制备的铝锌合金锭铸件用软质材料包装，储存于阴凉洁净环境，要防潮、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度保持在20℃，相对湿度15％。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
效果实施例
某加工厂使用本发明实施例1-3对铝锌合金锭铸件进行制备，然后选取市面上的随机一种铝锌合金锭铸件作为对照组，随机选取 40名工作人员对铝锌合金锭铸件进行测试，其中选取10名工作人员测试本发明实施例1的制作方法所制作的铝锌合金锭铸件，再随机选取10名工作人员测试本发明实施例2的制作方法所制作的铝锌合金锭铸件，10名工作人员测试本发明实施例3的制作方法所制作的铝锌合金锭铸件，剩下的10名工作人员测试对照组，在40名工作人员进行测试之后，对其测试后的效果进行记录。
实验表
由上表可知，通过制备方法，实施例1-3的铝锌合金锭铸件的效果较好，通过对铝锌合金成分含量的合理配置，不仅提高了铝锌合金的硬度，还保证了铝锌合金具有优异的整体力学性能，分多次添加合金原料，一定程度上避免了直接加锌锭熔化时发生大幅度温度变化，导致合金材料出现气泡和成分不稳定现象，优化了压铸工艺参数，最大限度提高了铝锌合金的性能，而且具备高硬度，高强度等显著的优点。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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