铝合金油气润滑模热顶铸造的研制.doc

铝合金油气润滑模热顶铸造的研制 轻金属l993年№l 铝合金油气润滑模热顶铸造的研制 笪苤壶苴Tq乙 (东北轻合金加工厂黑龙江省哈尔滨市J0060) 擒要I本文主要叔连对铝台盘油气锅滑模热顶铸造装备的研究:对工艺参数.工艺特点盈苴规 律性的研究:对铸锭质量的评析;并为工业性生产提供参考数据. 关键词:结晶器渡穴拎却强度 amp;嗣智壤燕铸 铝及铝台金直接水冷半连续铸造工艺,已 经历了五个发展阶段,即普通模铸造,矮结晶 器铸造,隔热模铸造,热顶铸造和电磁铸造. 电磁铸造工艺可获得优良的铸造表面和良 好的结晶组织,但其技术装备比较复杂,技术 操作难度大,又不适于多模铸造,在工业生产s 中尚未得到广泛应用. 搏顶铸造工艺已广泛应用于工业纯铝和结 晶范围窄的软合金,但在铸造过程中易产生拉 裂缺路. 为克服热顶铸造的不足,美国Waystaff工 程公司1983年初研究成功了气体润滑铸造新 技术,l984年应用于2000系和70oo系变形铝 舍金. 为了掌握美国这项新技术,我们进行了研 究,并在工业上试生产,取得了良好效果.油 气润滑模热顶铸造是普通热顶铸造的提高和发 展,值得在铝材料加工工业推广应用. J油气润滑模热顶铸造的工艺装 备 油气润滑模热顶铸造的工艺装备是在普通 热顶铸造工艺装备的基础上,使油气混合物通 过壤在结晶器内壁的渗透性石墨环,在铸造过 程中对铸锭实现连续润滑的装置.我们参考文 献[1】_经过研究试验,在试生产实践中用的工艺 装备如图l所示. 啦稿日期:1992—03—24 图1油气润滑模热顶铸造工艺装备示意图 IA一结晶器外套:lB一结晶器内套:2--透气石墨环; 3一环形油气槽:聃一马尔耐特:4B一铁壳:5m水箱: 6铝熔体:7一铸锭 1.1结晶器 它是由外套和内套组成.结晶器下端设有 两排冷却水,其喷水线与铸锭轴线夹角;第一 排为25.,第二排为3O...两排水在铸锭表面 的湿润点间距为30毫米.本研究试验的结晶 器高度曾选择了3O毫米,35毫米和40毫米三 种.对试制铸锭160毫米和192毫米的结 晶器高度,确认为35毫米是适宜的. 1.2透气石墨环 该石墨环壁厚为4毫米,其内径由下式确 定: D=告 式中D石一石墨环内径(毫米); D一铸锭直径(毫米): a一凝固收缩系数,根据本试验其 值取2.04%. 1993年No1轻金属57 研究试验证明,石墨环的高度取25毫米 是合适的.3#石墨环材质是适用的. 研究试验了三种石墨材质,有关性能如表l 所示. 裹1石墨材质性能 材质ft号I透气率牯结剜I断口特性l石墨化程寝 I33%牯土质1孔径小方晶体相立方晶体混台 {牯土质l孔径小l六方晶体和立方晶体混台 【1有机质I孔径小l六方晶体当.立方晶体少 根据表I,3石墨材质油气透性好,不到 1O分钟可在全环上透油气.而1#2材质 全环上透油气时间在40分钟以上.这是因为 这两种材质的粘结剂是粘土质,是降低自润性 能的重要因素.3材质的石墨化程度高.六 方品体多,有利于提高自润性能. 石墨环上缘比定径区缩径lO毫米,设有 曲率半径为1.5～2毫米的圆滑过渡区,其目 的是使该区形成气环,以防止粘铝,光晶环拉 裂缺陷的产生,也有助于铸锭的润滑. 1-3环形油气檀m 在铸造过程中,环形油气槽的油气是由结 晶器润滑装置供给的,并通过透气石墨来润滑 铸锭. 油气槽的位置是关链性问题.在研究试 验时选择了两种:一是油气槽上缘距结晶器上 缘3毫米,一是距上缘ll毫米,槽的内腔尺寸 均为4毫米×4毫米. 通过研究实践证明:环形油气槽的位置对 铸锭冷却有一定影响.由于石墨的导热性比 金属铝的约低50%,因此,在结品器内壁镶有 石墨环,降低了铸锭周边的一次玲却强度.距 结品器上缘距离大的.该处冷却强度还要进一 步降低,经过试验也证明了这一点,所以我们 选择了距结品器上缘3毫米的位置. 距结品器上缘l1毫米处设环形油气槽, 铸造时该处的液穴壁极薄,铸造过程易产生拉 裂和泄漏的缺陷.环形油气槽上移时,在结晶 器上缘与热顶帽交界处渡穴壁较厚,铸造时形 成月弯液面,在正常铸造条件下,该处冷却强 度较低,当有油气供给以后,增大了冷却强 度,又易导致冷隔的形成,这时必须提高铸造 速度. 1.4热顶帽131 它由两部分组成.如图l的4A部分是用 国产的马尔耐特加工而成,镶在结晶器和石墨 环上端;4B部分是铁制外壳内垫有硅酸铝纤 维帽套.铸造时液体金属从侧口导入.’这种 结构有利于实现多模铸造. 1.5结晶器润滑装置 该装置内设有调温油箱,主体为16条油 路的曲轴传动式柱塞组合泵,另一油泵从油箱 中向柱塞泵供油.气源为压缩空气,每个柱塞 以油滴方式分别滴入润滑管路中. 2油气润滑模热顶铸造工艺 主要叙述试生产的铸造工艺.试生产的 合金有Al—Cu—Mg系的