一种A356.2 铝合金铸造方法

摘要

本发明涉及一种A356.2铝合金铸造方法，其步骤为：⑴将A356.2铝合金所需原材料按标准要求比例进行投料，所投入原材料中不包括含锶原材料，然后熔炼，通过净化处理后进行浇铸，在浇铸过程中，向A356.2铝合金熔体中加入Al-Sr中间合金，加入方式是将所需Al-Sr中间合金分为多个等份，按所分份数分时段添加到铝合金熔体中；⑵浇铸过程中，在以模具内铝合金锭由液态转为固态节点处，从模具底部向模具上喷冷却水雾，喷冷却水雾的范围从起点向后延续4至5米距离。

权利要求

1.一种A356.2铝合金铸造方法，其特征在于：其步骤为：

⑴将A356.2铝合金所需原材料按标准要求比例进行投料，所投入原材料中不包括含锶原材料，然后熔炼，通过净化处理后进行浇铸，在浇铸过程中，向A356.2铝合金熔体中加入Al-Sr中间合金，加入方式是将所需Al-Sr中间合金分为多个等份，按所分份数分时段添加到铝合金熔体中，Al-Sr中间合金最终加入重量以Sr含量达到炉内铝合金熔体总重量的

0.021％±0.005％为准；

⑵浇铸过程中，在以模具内铝合金锭由液态转为固态节点处，从模具底部向模具上喷冷却水雾，喷冷却水雾的范围从起点向后延续4至5米距离。

2.根据权利要求1所述的A356.2铝合金铸造方法，其特征在于：在步骤⑴所述的浇铸前，A356.2铝合金熔体的温度为690℃。

说明书

一种A356.2 铝合金铸造方法

技术领域

[0001] 本发明属于冶金领域，涉及车轮制造，特别是一种A356.2铝合金铸造方法。

背景技术

[0002] 随着汽车行业的快速发展，铝合金在汽车制造业的应用范围越来越广泛，汽车轮毂作为汽车的重要配件，其材料质量直接影响到汽车的性能及行驶安全性，A356.2铝合金作为汽车轮毂材料已被应用多年，目前仍占据铝合金轮毂材料市场主导地位，但随着新型材料的不断涌现，A356.2铝合金材料的市场竞争力正被逐渐削弱，因此若想保持A356.2铝合金的市场地位不被动摇，必须进一步提高合金性能，以保持其市场竞争优势。

[0003] 一般的金属制品都要经过熔炼和铸造,即都要经过由液态转变为固态的结晶过程。金属结晶后所形成的组织,包括各种相的晶粒形状、大小和分布等,将极大地影响到金属的加工性能和制成品的使用性能，因此材料晶粒度越细，其性能越好。

[0004] A356.2铝合金锭通常采用铁模链带式铸造机铸造，一般一个熔次的铝液需铸造7个转次，就是说，一个铸模大约1小时连续使用7次，在铸造过程中，每转次铸模由于直接接触铝液约4分钟，它从铝液中吸热，从模子的初始温度升至几乎等于铝液相同温度。凝固脱模后，冷却约5分钟再次接触铝液，因此，铁模温度再次升高，铁模温度高低直接影响铸造产品的结晶组织。铸造机上使用的铁模为元宝形结构，下窄上宽，铝合金锭铸造过程，铸造温度为660℃，铝液浇注入铁模内以后，热量主要通过两个途径散发出去：

[0005] (1)通过铸模上方敞开的液面直接以热辐射方式将热量散发到空气中。

[0006] (2)通过铁模壁以热传导方式将热量导出散发到空气中去。

[0007] 从铝合金铁模铸造散热途径可以分析：在一定条件下，第一种散热方式在单位面积和单位时间内散发的热量几乎是一定值，而铁模热传导与铁模的基础温度相关性很大，铁模基础温度低，单位时间内传导出的热量多，反之传导出的热量少，也就是说，铁模基础温度低，冷却强度大，模具壁处首先结晶，离模具壁较远处还是液态，此时模具壁内的金属温度梯度大，有利于结晶和形成细晶粒。而如果模具基础温度高，相对来说，冷却强度低，尽管模具壁处仍是先结晶，但相对于低温模具，单位时间导出的热量少，温度梯度降低，过冷度随之降低，结晶速率减缓，因此，晶粒粗大。

[0008] A356.2铝合金铸造过程中，是由金属液体变为固体的过程，在此过程中，金属原子附着在晶核上，使晶粒长大，直至全部液态原子变为固态为止，成为规则有序排列的晶体。结晶条件是在固相线以下温度，即过冷条件下才能结晶，在自发晶核基础上结晶需过冷度很大，高纯铝结晶过冷度高达百度，而在非自发晶核基础上结晶所需的过冷度较小，往往只需几度就够了。因Al-Sr在铝合金结晶过程中时效性很强，而铸造过程一般需要90到120分钟，因此，需要研究如何防止因Al-Sr失效而造成晶粒粗大。

[0009] 经检索，发现一篇与本专利内容相关的文献，特种铸造及有色合金2011年第31卷第6期提供的《A356.2铝合金熔炼过程中锶烧损的研究》，对A356.2铝合金锭、熔炼炉中熔体、浇包中熔体以及低压铸造机保温炉中熔体的锶含量进行了对比分析，研究了锶元素在A356.2铝合金熔炼过程中的烧损情况，结果表明，A356.2铝合金中锶在熔炼过程中烧损程度较大，在低压铸造机保温炉中的烧损比熔炼过程中的锶烧损要少，为达到工艺要求可在精炼初期前添加铝-锶合金来调整锶含量。

[0010] 经对比，本专利内容与上述文献中添加铝-锶合金的方式和浇铸时机有所不同。

发明内容

[0011] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种有效增加铸造过程中的铝液结晶过冷度的A356.2铝合金铸造方法。

[0012] 一种A356.2铝合金铸造方法，其步骤为：

[0013] ⑴将A356.2铝合金所需原材料按标准要求比例进行投料，所投入原材料中不包括含锶原材料，然后熔炼，通过净化处理后进行浇铸，在浇铸过程中，向A356.2铝合金熔体中加入Al-Sr中间合金，加入方式是将所需Al-Sr中间合金分为多个等份，按所分份数分时段添加到铝合金熔体中；

[0014] ⑵浇铸过程中，在以模具内铝合金锭由液态转为固态节点处，从模具底部向模具上喷冷却水雾，喷冷却水雾的范围从起点向后延续4至5米距离。

[0015] 而且，在步骤⑴所述的Al-Sr中间合金最终加入的重量是以Sr含量达到炉内铝熔体总重量的0.021％±0.005％为准。

[0016] 而且，在步骤⑴所述的浇铸前，A356.2铝合金熔体的温度为690℃。

[0017] 本发明的优点和积极效果是：

[0018] 1、本发明提供的A356.2铝合金铸造方法采取在铸造过程中分时段添加Al-Sr中间合金， 就是计划每炉次所使用Al-Sr中间合金，分多次间隔等份加入，这样很好的解决了Al-Sr失效问题，有效保证了整个铸造过程中晶粒度始终保持细小均匀。

[0019] 2、本发明提供的A356.2铝合金铸造方法在铸造过程中往模具上喷水雾，强制模具降温，使模具基础温度大体相同，保证铸件晶粒均匀。

[0020] 3、本发明提供的A356.2铝合金铸造方法所生产的铝合金锭经高、低倍检测，晶粒细小、均匀；高倍组织枝晶明显，枝晶间距小，组织分布均匀，晶粒度优于国家标准二级炉次比例为99.5％，与现有技术相比提高15.4％，未发生因晶粒不合格报废情况，充分证明通过项目研究，有效解决了A356.2铸造铝合金锭晶粒度粗大不均匀问题，晶粒度得到明显改善。

附图说明

[0021] 图1a是实施例1中铸造前期的铝合金锭样品低倍晶粒度检测图；

[0022] 图1b是实施例1中铸造中期的铝合金锭样品低倍晶粒度检测图；

[0023] 图1c是实施例1中铸造后期的铝合金锭样品低倍晶粒度检测图；

[0024] 图2a是实施例2中采用本发明技术后铸造前期的铝合金锭样品低倍晶粒度检测图；

[0025] 图2b是实施例2中采用本发明技术后铸造中期的铝合金锭样品低倍晶粒度检测图；

[0026] 图2c是实施例2中采用本发明技术后铸造后期的铝合金锭样品低倍晶粒度检测图；

[0027] 图3a是实施例2中采用本发明技术铸造前期的铝合金锭样品高倍金相显微组织图；

[0028] 图3b是实施例2中采用本发明技术铸造中期的铝合金锭样品高倍金相显微组织图；

[0029] 图3c是实施例2中采用本发明技术铸造后期的铝合金锭样品高倍金相显微组织图。

具体实施方式

[0030] 以下结合附图和实施例对本发明做进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

[0031] 实施例1

[0032] 现有的A356.2铝合金铸造方法，其步骤为：

[0033] ⑴将A356.2铝合金所需原材料按标准要求比例进行投料，然后熔炼，再通过净化处理，并检测各合金元素含量并加以调整以符合标准要求范围，此时熔体中锶含量占熔体总量的0.021％左右，熔体的温度保持为690℃。

[0034] ⑵将上述铝熔体按传统铸造方法进行铸造，根据铝合金熔体重量的多少，铸造时间在1至2个小时之间，铸造后的铝合金锭经风机进行冷却。

[0035] 从铸造前、中、后期分别取铝合金锭样品，经低倍晶粒度检测，结果如图1a～图1c所示。

[0036] 通过观察可以看出，加入Al-Sr中间合金后，随着铸造时间延长，也就是Al-Sr在熔体中时间延长，结晶组织逐渐粗大，说明Al-Sr在铝合金中时效性很强。这不难理解，随着Al-Sr中间合金在铝液中时间延长，它虽没有熔化，但它可以溶解，某些较大的原子团由于时间较长，溶解量较多，有序排列的原子团由大逐渐变小，超过作为晶核的临界尺寸，失去晶核作用，这样，铝液中晶核量相对减少，因而结晶终了显得晶粒粗大。另外随着铸造时间的延长，铸造模具温度上升至接近于铝熔体的温度，并直到铸造完毕一直处于此高温状态，这也是铸造后期比前期晶粒粗大的主要原因。

[0037] 实施例2

[0038] 本发明提供的A356.2铝合金铸造方法，其步骤为：

[0039] ⑴将A356.2铝合金所需原材料按标准要求比例进行投料，所投入原材料中不包括含锶原材料，然后熔炼，通过净化处理后进行浇铸，在浇铸过程中，向A356.2铝合金熔体中加入Al-Sr中间合金，加入方式是将Al-Sr中间合金分为多个等份，按所分份数分时段添加到铝合金熔体中；本实施例中，Al-Sr中间合金为含Sr量10％的铝基中间合金，每份3Kg，共加7次。

[0040] 间隔分时段等份加入的方式的解决了Al-Sr失效问题，有效保证了整个铸造过程中晶粒度始终保持细小均匀，人工播晶种就是增加非自发晶核的措施，根据不同原子在结晶过程中的作用，在铸造时往A356.2铝合金液中，除加Al-Ti中间合金外，还加Al-Sr中间合金，使A356.2合金中Sr元素达0.02±1％，有效增加过冷，使铸造组织更均匀细密。

[0041] 本实施例中，经检测，A356.2铝合金熔体为10t，其中Sr元素达0.021％，[0042] ⑵浇铸过程中，在以模具内铝合金锭由液态转为固态节点处，本实施例中，是在在距离浇壶口5米处开始从模具底部向模具上喷冷却水雾，喷冷却水雾的范围从起点向后延续4至5米距离，这样可强制模具降温，使模具基础温度大体相同，保证铸件晶粒均匀，铸造后的铝合金锭再经风机进行冷却。

[0043] 其余铸造过程与传统铸造工艺相同。

[0044] 从铸造前、中、后期分别取铝合金锭样品，分别经低倍晶粒度检测和高倍金相组织检测，结果分别如图2a～图2c和图3a～图3c所示。

[0045] 从实施例2的炉次低倍、高倍检测图片可以看出：铝锭铸造整个过程低倍晶粒均细小、 均匀，全部达到国家一级标准；高倍组织枝晶明显，枝晶间距小，组织分布均匀。

[0046] 为了充分证明研究成果的有效性，质检部门对通过实施例1生产的A356.2铝合金锭和实施例2生产的A356.2铝合金锭的晶粒度进行了统计对比，如表1所示：

[0047] 表1 实施例1和实施例2生产的A356.2铝合金锭晶粒度统计表

[0048]

[0049] 上述检测结果及统计数据显示：铸造工艺改进后实施例2生产的铝锭，晶粒度优于二级的炉次比例为99.5％，与实施例1相比提高15.4％，未发生因晶粒不合格报废情况，充分证明通过项目研究，有效解决了A356.2铸造铝合金锭晶粒度粗大不均匀问题，晶粒度得到明显改善，说明项目研究成果显著。