暖通用AlSiMg系鑄造鋁合金錠抗拉強度影響因素研究

摘要：本文通過調整該合金鑄造主要工藝參數的對比試驗，分析試驗結果確定抗拉強度主要影響因素，綜合考慮影響因素及裝備配套水平，調整AlSiMg系鑄造鋁合金錠生產工藝執行生產，產品抗拉強度有效提升20Mpa以上。

關鍵詞：AlSiMg系鑄造鋁合金錠 抗拉強度 影響因素 暖通用

某公司定制AlSiMg系鑄造鋁合金錠為暖通鑄件用材料，據了解該鑄件成品質量的主要影響因素為抗拉強度，故原料AlSiMg系鑄造鋁合金錠母體抗拉強度是顧客尤為重視的質量指標。通過現狀調查發現，該產品批量化生產中抗拉強度在150Mpa以下占2%，150Mpa-160Mpa占10%，160Mpa-170Mpa占51%，170-180Mpa占20%，180Mpa以上占17%。為進一步滿足客戶需求，鞏固市場，提高合金產品核心競爭力，擴寬合金高端化發展渠道;由主要技術骨干成立專項研究小組，研討制定實驗方案，開展系列試驗，研究確定主要影響因素，優化生產工藝，提高抗拉強度，確保抗拉強度180Mpa以上占比90%。

1實驗方法

采用電解原鋁液，添加原輔料于20t天然氣熔煉爐中熔煉180min;熔煉結束后轉爐到18t電阻爐中凈化、靜置;使用8.5kg錠型水平連續鑄造機鑄造。在其它工藝參數不變的情況下，主要工藝參數逐項進行調整，并進行對比，確定該參數對力學性能的影響。在鑄造過程中測量鑄造溫度及冷卻水溫度，在每個批號的第2捆和第5捆進行取樣，做好標記。

2試驗方案

2.1方案一

測試不同熔煉溫度對抗拉強度的影響。該試驗進行兩爐次，第一爐熔煉溫度控制在720-740℃，第二爐精煉溫度控制在700-720℃，其他參數執行現有工藝參數，按要求取樣。

2.2方案二

測試不同精煉溫度對抗拉強度的影響。該試驗進行兩爐次，第一爐精煉溫度控制在685-700℃，第二爐精煉溫度控制在670-685℃，其他參數執行現有工藝參數，按要求取樣。

2.3方案三

測試不同鑄造溫度對力學性能的影響（精煉溫度690±5℃）。該試驗進行兩爐，第一爐鑄造溫度控制為650-660℃，第二爐鑄造溫度控制在640-650℃，其他參數執行現有工藝參數，按要求取樣。

2.4方案四

測試不同鑄造速度對力學性能的影響。該試驗進行一爐試驗，鑄造速度由11Hz調整為10.5Hz（此速度為鑄造機不產生機振的極限速度），其他參數執行現有工藝參數，按要求取樣。

2.5方案五

測試不同冷卻方式對力學性能的影響。該試驗進行一爐試驗，將冷卻方式調整為全水浴冷卻，其他參數執行現有工藝參數，按要求取樣。

3試驗結果與分析

3.1試驗結果

共計試驗8爐次，在其他工藝參數執行現行工藝參數不變的情況下，依次對熔煉溫度、精煉溫度、鑄造溫度、鑄造速度、冷卻方式做調整對比。每爐次按3個批號組織生產，每批次取第2盤、第5盤中的一塊成品鋁錠制作拉伸標準試樣。制取拉伸標準試樣下料處為鑄錠L位置，自底部向上30mm處，測試結果相對具有代表性及可比性。采用WDW-100電子萬能試驗機，按照GB/T 16865標準執行測試，測出每個試樣抗拉強度。

3.2 試驗結果分析

對比分析，初步得出熔煉溫度、精煉溫度、鑄造溫度、鑄造速度為該產品抗拉強度主要影響因素。影響該產品抗拉強度的主要原因有以下幾點：經過現場查驗及組織分析，發現熔煉溫度低導致部分工業硅在熔煉過程中合金化不充分，高倍組織受到影響，從而影響抗拉強度;鑄造機運轉速度過快，導致鋁錠內部組織未按順序凝固，影響抗拉強度;冷卻強度不夠，導致組織不能按順序凝固，合金錠組織出現縮孔，影響抗拉強度。

綜合分析各影響因素及裝備配套水平，調整該產品的生產工藝如下：

4效果

經改調整后的工藝參數，由于結合了裝備配套水平制定，產品質量穩步提高的同時，員工勞動強度、設備設施能耗、原輔料成本基本無增加，生產質量趨向好的方向發展。

經過3個月的驗證與分析，工藝參數調整完全有效，抗拉強度提升20Mpa，達到180Mpa以上的產品占到90%以上，超出了預期效果。顧客使用后反饋良好，該產品的市場占有率不斷提升。

參考文獻

[1]章四琪等.有色金屬熔煉與鑄錠.北京：化學工業出版社，2006

[2]唐劍等.鋁合金熔煉與鑄造技術.北京：冶金工業出版社，2009

[4]隋育棟.高性能鑄造鋁合金. 北京：冶金工業出版社，2020

作者簡介：崔志強（1993.10--）;性別：男，籍貫：內蒙古呼和浩特人，民族：漢族，學歷：本科，畢業于重慶文理學院;現有職稱：助理工程師;研究方向：鋁及鋁合金鑄造理論及實踐;