暖通用AlSiMg系铸造铝合金锭抗拉强度影响因素研究

摘要：本文通过调整该合金铸造主要工艺参数的对比试验，分析试验结果确定抗拉强度主要影响因素，综合考虑影响因素及装备配套水平，调整AlSiMg系铸造铝合金锭生产工艺执行生产，产品抗拉强度有效提升20Mpa以上。

关键词：AlSiMg系铸造铝合金锭 抗拉强度 影响因素 暖通用

某公司定制AlSiMg系铸造铝合金锭为暖通铸件用材料，据了解该铸件成品质量的主要影响因素为抗拉强度，故原料AlSiMg系铸造铝合金锭母体抗拉强度是顾客尤为重视的质量指标。通过现状调查发现，该产品批量化生产中抗拉强度在150Mpa以下占2%，150Mpa-160Mpa占10%，160Mpa-170Mpa占51%，170-180Mpa占20%，180Mpa以上占17%。为进一步满足客户需求，巩固市场，提高合金产品核心竞争力，扩宽合金高端化发展渠道;由主要技术骨干成立专项研究小组，研讨制定实验方案，开展系列试验，研究确定主要影响因素，优化生产工艺，提高抗拉强度，确保抗拉强度180Mpa以上占比90%。

1实验方法

采用电解原铝液，添加原辅料于20t天然气熔炼炉中熔炼180min;熔炼结束后转炉到18t电阻炉中净化、静置;使用8.5kg锭型水平连续铸造机铸造。在其它工艺参数不变的情况下，主要工艺参数逐项进行调整，并进行对比，确定该参数对力学性能的影响。在铸造过程中测量铸造温度及冷却水温度，在每个批号的第2捆和第5捆进行取样，做好标记。

2试验方案

2.1方案一

测试不同熔炼温度对抗拉强度的影响。该试验进行两炉次，第一炉熔炼温度控制在720-740℃，第二炉精炼温度控制在700-720℃，其他参数执行现有工艺参数，按要求取样。

2.2方案二

测试不同精炼温度对抗拉强度的影响。该试验进行两炉次，第一炉精炼温度控制在685-700℃，第二炉精炼温度控制在670-685℃，其他参数执行现有工艺参数，按要求取样。

2.3方案三

测试不同铸造温度对力学性能的影响（精炼温度690±5℃）。该试验进行两炉，第一炉铸造温度控制为650-660℃，第二炉铸造温度控制在640-650℃，其他参数执行现有工艺参数，按要求取样。

2.4方案四

测试不同铸造速度对力学性能的影响。该试验进行一炉试验，铸造速度由11Hz调整为10.5Hz（此速度为铸造机不产生机振的极限速度），其他参数执行现有工艺参数，按要求取样。

2.5方案五

测试不同冷却方式对力学性能的影響。该试验进行一炉试验，将冷却方式调整为全水浴冷却，其他参数执行现有工艺参数，按要求取样。

3试验结果与分析

3.1试验结果

共计试验8炉次，在其他工艺参数执行现行工艺参数不变的情况下，依次对熔炼温度、精炼温度、铸造温度、铸造速度、冷却方式做调整对比。每炉次按3个批号组织生产，每批次取第2盘、第5盘中的一块成品铝锭制作拉伸标准试样。制取拉伸标准试样下料处为铸锭L位置，自底部向上30mm处，测试结果相对具有代表性及可比性。采用WDW-100电子万能试验机，按照GB/T 16865标准执行测试，测出每个试样抗拉强度。

3.2 试验结果分析

对比分析，初步得出熔炼温度、精炼温度、铸造温度、铸造速度为该产品抗拉强度主要影响因素。影响该产品抗拉强度的主要原因有以下几点：经过现场查验及组织分析，发现熔炼温度低导致部分工业硅在熔炼过程中合金化不充分，高倍组织受到影响，从而影响抗拉强度;铸造机运转速度过快，导致铝锭内部组织未按顺序凝固，影响抗拉强度;冷却强度不够，导致组织不能按顺序凝固，合金锭组织出现缩孔，影响抗拉强度。

综合分析各影响因素及装备配套水平，调整该产品的生产工艺如下：

4效果

经改调整后的工艺参数，由于结合了装备配套水平制定，产品质量稳步提高的同时，员工劳动强度、设备设施能耗、原辅料成本基本无增加，生产质量趋向好的方向发展。

经过3个月的验证与分析，工艺参数调整完全有效，抗拉强度提升20Mpa，达到180Mpa以上的产品占到90%以上，超出了预期效果。顾客使用后反馈良好，该产品的市场占有率不断提升。

参考文献

[1]章四琪等.有色金属熔炼与铸锭.北京：化学工业出版社，2006

[2]唐剑等.铝合金熔炼与铸造技术.北京：冶金工业出版社，2009

[4]隋育栋.高性能铸造铝合金. 北京：冶金工业出版社，2020

作者简介：崔志强（1993.10--）;性别：男，籍贯：内蒙古呼和浩特人，民族：汉族，学历：本科，毕业于重庆文理学院;现有职称：助理工程师;研究方向：铝及铝合金铸造理论及实践;