大尺寸7055鋁合金圓鑄錠生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料成型領(lǐng)域，涉及鋁合金鑄造方法，特別涉及一種大尺寸7055鋁合金圓鑄錠生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空工業(yè)發(fā)展，作為航空結(jié)構(gòu)常用材料之一的高強(qiáng)鋁合金被廣泛應(yīng)用。Al-Zn-Mg-Cu系合金是一種廣泛使用的航空結(jié)構(gòu)材料，其合金化元素w(Cu+Mg+Zn)平均含量可達(dá)12.75%，是目前變形鋁合金中強(qiáng)度最高的合金，同時(shí)由于該種合金有較高的w (Zn) /w (Mg)比值和w (Cu)/w (Mg)比值，因此該中銷合金同時(shí)具有強(qiáng)度高、斷裂韌性好、抗疲勞裂紋擴(kuò)展能力強(qiáng)等良好的綜合性能。
[0003]然而，雖然Al-Zn-Mg-Cu系合金具有較高的綜合性能，但是其生產(chǎn)加工工藝較難，國(guó)內(nèi)鋁加工企業(yè)尚缺乏鑄造大直徑(直徑> 400mm)Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金的經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)于直徑> 500mm的該系鋁合金尤為突出，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)企業(yè)成功開發(fā)出鑄造直徑> 500mm該系鋁合金的工藝。造成這種現(xiàn)象的原因一方面是因?yàn)閲?guó)內(nèi)配套的大型擠壓機(jī)較少，另一方面是大直徑Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金鑄造過(guò)程中應(yīng)力較大，裂紋傾向很大，成材率極低。
[0004]傳統(tǒng)的大直徑硬合金鑄造大多采用低液位或者同水平鑄造，即鑄造工裝是銅套結(jié)晶器，需要在鑄造開始時(shí)鋪底，這樣造成很大的浪費(fèi)，而且生產(chǎn)效率很低；另外傳統(tǒng)的鑄造工藝鑄造由于采用一站式工藝(鑄造速度和水流量在整個(gè)鑄造過(guò)程中不變化)硬合金圓棒表面粗晶層很厚，表面偏析瘤較嚴(yán)重，而且這種工藝鑄造速度較慢，很容易造成化學(xué)成分偏析嚴(yán)重，內(nèi)部質(zhì)量出現(xiàn)疏松、氣孔、夾渣等缺陷。這種工藝生產(chǎn)的圓棒在進(jìn)行下一道工序即擠壓之前，不得不對(duì)其車、銑削表皮，這樣造成很大的人力、物力及財(cái)力的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種可有效控制鑄造裂紋、降低成分偏析，提高產(chǎn)品成材率并降低原材料浪費(fèi)的大尺寸7055鋁合金圓鑄錠生產(chǎn)工藝。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]大尺寸7055鋁合金圓鑄錠生產(chǎn)工藝，包括以下步驟:
[0008]a配料:按照如下質(zhì)量百分比配料:Si 0.10%；Fe 0.15%；Cu:2.0?2.6%;Mn..( 0.05%；Mg:1.8 ?2.3%；Cr..( 0.04%；Zn:7.6 ?8.4%；Ti..( 0.06%；Zr:0.08 ?0.25% ;雜質(zhì):單個(gè)彡0.05%，總量彡0.15% ;其余為鋁；
[0009]b熔煉:投入原材料后，控制熔煉溫度為720?750 °C ；
[0010]c電磁攪拌:熔煉過(guò)程中原材料開始熔化后開啟電磁攪拌，保證熔爐內(nèi)原材料快速熔化且溫度及成分均勻；
[0011]d精煉:向熔體中加入無(wú)鈉精煉劑進(jìn)行精煉，精煉溫度730?750°C，精煉時(shí)間為10?20min，精煉后靜置15?20min ；
[0012]e扒渣:精煉靜置后，使用扒渣車扒去熔體表面浮渣；
[0013]f成分調(diào)整:調(diào)整合金成分至設(shè)定范圍；
[0014]g靜置保溫:待成分合格后，將鋁液靜置保溫，靜置保溫溫度為720-750°C，時(shí)間為20 ?30min ；
[0015]h在線除氣:向熔體中通入高純氬氣并攪拌熔體，利用氬氣除去熔體中的雜質(zhì)氣體；
[0016]i過(guò)濾:使用多50ppi泡沫陶瓷過(guò)濾板過(guò)濾除氣后的熔體，過(guò)濾時(shí)控制熔體溫度為700-730 0C ；
[0017]j在線細(xì)化:向熔體中加入Al-T1-C合金進(jìn)行細(xì)化處理；
[0018]k鑄造:選用直接冷凝鑄造設(shè)備，采用低水位鑄造方法并結(jié)合階梯式鑄造工藝參數(shù)進(jìn)行鑄造，其中鑄造速度為15?25mm/min，水流量為600?13001/min。
[0019]作為本發(fā)明的優(yōu)選，步驟k中直接冷凝鑄造設(shè)備選用熱定鑄造方式進(jìn)行鑄造。
[0020]作為本發(fā)明的優(yōu)選，步驟k中階梯式鑄造是指鑄造速度和冷卻水水流量隨鑄造時(shí)間的變化而變化，鑄造過(guò)程中低速度鑄造時(shí)采用低水流量，高速度時(shí)采用高水流量。
[0021]作為本發(fā)明的優(yōu)選，步驟k鑄造過(guò)程中使用刮水盤，其位置位于結(jié)晶器下190_。
[0022]本發(fā)明的有益效果在于:
[0023]本發(fā)明大尺寸7055鋁合金圓鑄錠生產(chǎn)工藝，利用直接冷凝鑄造設(shè)備，采用熱頂鑄造工藝并在熔煉過(guò)程中使用電磁攪拌器，可有效避免鑄造過(guò)程中的成分偏析；本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化原材料成分，嚴(yán)格控制Fe、Si雜質(zhì)相含量，加入Al-T1-C合金進(jìn)行細(xì)化，在線除氣去雜，采用階梯式鑄造工藝參數(shù)并使用刮水盤，可以解決鑄造過(guò)程中產(chǎn)生裂紋的問(wèn)題。經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，本方法成材率達(dá)到100%，粗晶層厚度遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)鑄造方法的厚度，且鑄棒內(nèi)部沒(méi)有疏松、氣孔、夾渣等缺陷；本方法所得棒材的化學(xué)成分偏析很低，沿著直徑方向，邊部到心部，Zn最大偏差只有0.0043%。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0025]實(shí)施例1:
[0026]大尺寸7055鋁合金圓鑄錠生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括以下步驟:
[0027]a)配料:按照如下質(zhì)量百分比配料:Si:0.07 % ；Fe:0.15 % ；Cu:2.6 % ；Mn:0.05% ；Mg:1.8% ；Cr:0.02% ；Zn:8.4% ；T1:0.05% ；Zr:0.08% ;雜質(zhì):單個(gè)彡 0.05%，總量< 0.15% ;其余為鋁；
[0028]b)熔煉:投入原材料后，控制熔煉溫度為740V ；
[0029]c)電磁攪拌:熔煉過(guò)程中原材料開始熔化后開啟電磁攪拌，保證熔爐內(nèi)原材料快速熔化且溫度及成分均勻；
[0030]d)精煉:向熔體中加入無(wú)鈉精煉劑進(jìn)行精煉，精煉溫度740 °C，精煉時(shí)間為20min，精煉后靜置15min ；
[0031]e)扒渣:精煉靜置后，使用扒渣車扒去熔體表面浮渣；
[0032]f)成分調(diào)節(jié):調(diào)整合金成分至設(shè)定范圍；
[0033]g)靜置保溫:待成分合格后，將鋁液靜置保溫，靜置保溫溫度為720°C，時(shí)間為30min ；
[0034]h)在線除氣:向熔體中通入高純氬氣并攪拌熔體，利用氬氣除去熔體中的雜質(zhì)氣體；
[0035]I過(guò)濾:使用多50ppi泡沫陶瓷過(guò)濾板過(guò)濾除氣后的熔體，過(guò)濾時(shí)控制熔體溫度為700 0C ；
[0036]i)在線細(xì)化:向熔體中加入Al-T1-C合金進(jìn)行細(xì)化處理；
[0037]j)鑄造:選用直接冷凝鑄造設(shè)備，采用低水位鑄造方法并結(jié)合階梯式鑄造工藝參數(shù)進(jìn)行鑄造，其中鑄造速度為15?25mm/min，水流量為600?13001/min。
[0038]k)收尾處理；
[0039]I)均質(zhì)處理；
[0040]m)定尺鋸切。
[0041]本實(shí)施例中:步驟k中直接冷凝鑄造設(shè)備選用熱定鑄造方式進(jìn)行鑄造；
[0042]步驟k中階梯式鑄造是指鑄造速度和冷卻水水流量隨鑄造時(shí)間的變化而變化，具體為:為了保證鑄棒內(nèi)外的熱平衡，鑄造過(guò)程中低速度鑄造時(shí)采用低水流量，高速度時(shí)采用高水流量，從而避免裂紋的產(chǎn)生。
[0043]步驟k鑄造過(guò)程中使用刮水盤，其位置位于結(jié)晶器下190mm。
[0044]實(shí)施例2:
[0045]大尺寸7055鋁合金圓鑄錠生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括以下步驟:
[0046]a)配料:按照如下質(zhì)量百分比配料:Si:0.08 % ；Fe:0.08 % ；Cu:2.4 % ；Mn:0.04% ；Mg:2.1% ；Cr:0.03% ；Zn:7.9% ；T1:0.04% ；Zr:0.15% ;雜質(zhì):單個(gè)彡 0.05%，總量< 0.15% ;其余為鋁；
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