一種適用于5356鋁合金連鑄精細(xì)成形的設(shè)備與工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采用復(fù)合結(jié)晶器充壓連鑄精細(xì)成形的設(shè)備與工藝，特別是一種適用于5356鋁合金連鑄精細(xì)成形的設(shè)備與工藝方法，屬于金屬材料加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]5356鋁焊絲是一種用途廣泛的通用型焊材，強(qiáng)度高，有良好的抗蝕性。主要應(yīng)用于機(jī)車車廂、化工壓力容器、兵工生產(chǎn)、船舶、航空等行業(yè)，5356焊絲在Al-Mg系、Al-Mg-Si系及Al-Zn-Mg系鋁合金結(jié)構(gòu)材料的焊接中得到了廣泛應(yīng)用。
[0003]5356鋁焊絲焊絲的化學(xué)成分為:Mg:4.5?5.5%, Mn:0.2?0.5%, T1:0.05?0.2%, Zr:0.08 ?0.15%, Cr:0.05 ?0.2%, Si:<0.25%, Fe:<0.4%, Cu:<0.1%，其余為 Al，工業(yè)成品光亮5356鋁合金焊絲直徑一般2mm左右。
[0004]由于5356鋁合金塑性較差，連鑄時(shí)易發(fā)生“拉斷”現(xiàn)象，很難直接連鑄出小直徑(直徑不大于1mm)的棒坯。目前我國5356鋁焊絲加工工藝的是先鑄成直徑約為10mm的錠，再均勻化退火；再經(jīng)過擠壓機(jī)擠成成直徑1mm的棒坯，擠壓速度較慢，而且很容易出現(xiàn)裂紋，成品率較低。資料顯示有些國外廠家5356焊絲采用連鑄連軋法生產(chǎn)，鋁液經(jīng)過精煉后連鑄成邊長為40?50mm的菱形面還料,經(jīng)過13道熱連軋成直徑1mm左右的線還。這兩種工藝制成1mm左右的線坯后，都要經(jīng)拉拔和退火制成2mm左右的光亮焊絲，兩種工藝總體而言工序繁瑣，所需設(shè)備復(fù)雜，耗能較高。
[0005]在我國生產(chǎn)的5356鋁合金焊絲與進(jìn)口焊絲相比，氫含量與氧化夾雜含量較高，嚴(yán)重影響了焊縫的質(zhì)量。焊絲在拉拔過程中經(jīng)常出現(xiàn)拉斷的現(xiàn)象，主要是由于氧化夾雜含量高，晶粒粗大，存在枝晶偏析問題，導(dǎo)致鋁合金的塑性下降，因此無法滿足高速自動(dòng)化焊接的需要。特殊行業(yè)(特別是高速列車、航天、軍事等)不得不依靠進(jìn)口，影響我國航天與國防事業(yè)的發(fā)展。因此，我國必須加強(qiáng)焊絲用高質(zhì)量鋁合金的研究與制備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種短流程、節(jié)能、廉價(jià)、適合于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，并能獲得高表面質(zhì)量5356鋁合金連鑄坯的一種精細(xì)成形設(shè)備與工藝。
[0007]—種適用于5356招合金連鑄精細(xì)成形的設(shè)備,適用于5356招合金充壓連鑄精細(xì)成形，包括通氣管、石墨坩堝蓋、石墨坩堝、加熱線圈、耐火粘土封頭、氧化鋯接頭、石墨管、引錠裝置、水冷套、石墨襯墊和測溫裝置等；所述的石墨坩堝外部設(shè)置加熱線圈，測溫裝置安裝在石墨坩堝內(nèi)，所述的測溫裝置測定溫度并通過繼電器控制坩堝內(nèi)的溫度；所述的石墨樹禍頂部安裝石墨樹禍蓋，所述的石墨樹禍蓋與石墨樹禍之間設(shè)直石墨襯塾，所述的石墨坩堝蓋上設(shè)置通氣管；所述的石墨坩堝底部側(cè)面開孔，外接氧化鋯接頭，所述的氧化鋯接頭與石墨坩堝之間為耐火粘土封頭，氧化鋯接頭與石墨管相連接，石墨管外部設(shè)置水冷套，引錠裝置的一端置于石墨管內(nèi)。
[0008]所述的加熱線圈為感應(yīng)線圈或電阻絲。
[0009]所述的石墨坩堝與石墨坩堝蓋之間通過螺紋緊固連接；所述的氧化鋯接頭與石墨管之間通過螺紋連接。
[0010]所述的水冷套設(shè)置進(jìn)水口和出水口，用于冷卻水的流入和流出。
[0011]所述的石墨管的內(nèi)徑< 10mm。
[0012]一種適用于5356鋁合金連鑄精細(xì)成形的工藝方法，采用水平連鑄工藝生產(chǎn)5356鋁合金鑄坯，包括如下步驟:將鋁合金裝入石墨坩堝內(nèi)，將石墨坩堝蓋擰緊，采用加熱線圈將鋁合金加熱至熔化，采用測溫裝置測定鋁合金液的溫度并通過繼電器控制坩堝內(nèi)的溫度；通過通氣管充入氮?dú)?，水冷套?nèi)通冷卻水，將引錠裝置拉出，得到5356鋁合金連鑄坯。
[0013]所述的鋁合金液的溫度控制在700?800°C，氮?dú)鈮毫?.03?0.08MPa，冷卻水水量為4?10L/min ;引錠裝置的連鑄工藝為:正引程為8?15mm，退引程為I?3mm，正引速80?130mm/s，退引速40?80mm/s，正引停0.1?0.2s，退引停0.01?0.05s，正加速70000 ?90000mm/s2，退加速 40000 ?70000mm/s2，連鑄坯直徑為 6 ?10mm。
[0014]本發(fā)明采用水平連鑄工藝生產(chǎn)5356鋁合金鑄坯，鋁合金裝在石墨坩堝內(nèi)，石墨坩堝外層采用感應(yīng)線圈加熱或電阻絲加熱，用于將石墨坩堝內(nèi)的鋁合金加熱到液態(tài)，測溫儀測定并通過繼電器控制坩堝內(nèi)的溫度；石墨坩堝頂部加裝了石墨坩堝蓋，用螺紋與石墨坩堝緊固連接，石墨坩堝蓋上有通氣管，可以通入氮?dú)猓脕韺?duì)熔化的鋁合金液加壓，石墨坩堝蓋與石墨坩堝之間裝有石墨襯墊防止漏氣。石墨坩堝底部開孔，外接氧化鋯接頭，氧化鋯接頭與石墨坩堝之間用耐火粘土封堵，防止鋁合金液流出；氧化鋯接頭和石墨管用螺紋連成一體，兩者與石墨管外的水冷套組成復(fù)合結(jié)晶器，該復(fù)合結(jié)晶器是5356鋁合金液的流出和凝固通道，水冷套內(nèi)通冷卻水，將熔化的鋁合金液冷卻為固態(tài)；引錠裝置的一端放入結(jié)晶器內(nèi)，與冷卻為固態(tài)的鋁合金液凝固在一起，再用引錠裝置連鑄出，連鑄時(shí)用氮?dú)鈱?duì)熔化的鋁合金液加壓，即可水平連鑄出小直徑(直徑不大于1mm)的5356鋁合金連鑄坯。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0016](I)加工工藝簡化、效率高，目前傳統(tǒng)工藝是先鑄大尺寸錠(直徑約10mm)再擠壓成1mm左右的棒還,或先連鑄粗直徑棒還(直徑約40mm)再多道次熱連軋成1mm左右的棒坯，設(shè)備復(fù)雜，工序繁瑣，效率低下，耗能較高。利用該設(shè)備和工藝可以直接連鑄出小直徑(直徑不大于1mm)的棒坯，進(jìn)而直接拉拔簡化了工藝，節(jié)約了能源，提高了效率。
[0017](2)采用氮?dú)鈱?duì)坩堝內(nèi)的鋁合金液體施加壓力，使在氧化鋯接頭和石墨管內(nèi)的連鑄坯主要承受來自于坩堝方向的軸向壓應(yīng)力，這樣不僅消除了一般連鑄坯中易出現(xiàn)的裂紋等缺陷，更重要的是避免了由于5356鋁合金塑性較差，連鑄時(shí)易發(fā)生的“拉斷”問題，可以直接連鑄出高表面質(zhì)量的小直徑的5356鋁合金連鑄坯。
[0018](3)在石墨坩堝的鋁液出口處，氧化鋯接頭和石墨管用螺紋連成一體，由于氧化鋯傳熱系數(shù)低，可以保證石墨坩堝鋁液出口處的溫度不降低，保證了連鑄的正常溫度梯度；而在石墨管外用水冷套通水強(qiáng)制冷卻，可以利用石墨的高導(dǎo)熱系數(shù)，使連鑄出的鋁液盡快凝固并降溫，以提高連鑄坯的強(qiáng)度，避免發(fā)生“拉斷”現(xiàn)象。
[0019](4)鋁合金液在坩堝內(nèi)加熱并保溫，同時(shí)，通入氮?dú)饧訅?，使鋁合金液與空氣完全隔離，因此鋁合金液無氧化物，無夾雜，不產(chǎn)生氫含量增加問題，也沒有傳統(tǒng)加工方法中易出現(xiàn)的氣孔等問題，大幅度提高了連鑄坯的成品率。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。
[0021]主要附圖標(biāo)記說明:
[0022]I 通氣管2石墨坩堝蓋
[0023]3 石墨坩堝4加熱線圈
[0024]5 耐火粘土封頭6氧化鋯接頭
[0025]7 石墨管8進(jìn)水口
[0026]9 引錠裝置10出水口
[0027]11 水冷套12鋁合金液
[0028]13 石墨襯墊14測溫裝置
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明適用于5356鋁合金連鑄精細(xì)成形的設(shè)備，包括通氣管1、石墨坩堝蓋2、石墨坩堝3、加熱線圈4、耐火粘土封頭5、氧化鋯接頭6、石墨管7、引錠裝置9、水冷套11、石墨襯墊13和測溫裝置14等；石墨坩堝3外部設(shè)置加熱線圈4，測溫裝置14安裝在石墨坩堝3內(nèi)，測溫裝置14測定并通過繼電器控制坩堝內(nèi)的溫度；石墨坩堝3頂部安裝石墨坩堝蓋2，石墨坩堝蓋2與石墨坩堝3之間設(shè)置石墨襯墊13，石墨坩堝蓋2上設(shè)置通氣管I ;石墨坩堝3底部側(cè)面開孔，外接氧化鋯接頭6，氧化鋯接頭6與石墨坩堝2之間為耐火粘土封頭5，氧化鋯接頭6與石墨管7相連接，