鋁合金低頻電磁鑄造工業(yè)化技術(shù)研究.pdf

1、本文將低頻電磁半連續(xù)鑄造引入工業(yè)應(yīng)用中，開發(fā)了多流低頻電磁鑄造工藝及設(shè)備。首先，基于現(xiàn)場傳統(tǒng)DC鑄造鑄錠的質(zhì)量問題，研究了不同鑄造工藝、熱頂及結(jié)晶器結(jié)構(gòu)對(duì)7075鋁合金低頻電磁鑄錠表面質(zhì)量的影響，重點(diǎn)研究了多流低頻電磁鑄造過程中磁場干擾及其對(duì)鑄錠內(nèi)部組織和合金元素分布的影響。此外，結(jié)合低頻電磁連鑄的鑄錠組織特點(diǎn)，開發(fā)了新的均勻化和時(shí)效工藝，所開發(fā)的全套新技術(shù)在捷安特輕合金科技有限公司實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，取得了顯著經(jīng)濟(jì)效益。
　　本文研究了

2、7075鋁合金低頻電磁連鑄時(shí)，鑄造速度、冷卻水量、overhang尺寸、一冷與二冷的距離及三角區(qū)的處理方法等對(duì)鑄錠表面質(zhì)量的影響。通過工藝條件的展開和優(yōu)化，確定了7075合金直徑152mm鑄錠獲得優(yōu)良表面的條件:即磁場頻率15Hz，磁場電流120A，鑄造速度115mm/min，冷卻水量60L/min，overhang尺寸5mm，石墨環(huán)下沿與二冷見水點(diǎn)距離為23mm，三角區(qū)涂抹滑石粉與椰子油的混合物滑石粉。
　　通過數(shù)值模擬及實(shí)測方

3、法，研究了雙流低頻電磁半連續(xù)鑄造時(shí)的磁場分布。發(fā)現(xiàn)無論電流方向是同向還是反向，線圈所產(chǎn)生磁場之間均存在干擾，造成線圈靠近區(qū)域中的磁場減弱。相鄰線圈電流方向?yàn)榉聪驎r(shí)，鑄錠內(nèi)磁場強(qiáng)度高于相鄰線圈電流方向?yàn)橥虻那闆r。隨著線圈之間的距離增大，干擾產(chǎn)生的磁場降低值減少。添加硅鋼片或屏蔽罩均能減弱磁場間的干擾。線圈上方放置硅鋼片，線圈間距40mm時(shí)，所得鑄錠內(nèi)部組織細(xì)小均勻，元素分布均勻。
　　研究發(fā)現(xiàn)，低頻電磁鑄造7075鋁合金鑄錠組織顯

4、著細(xì)化、晶粒細(xì)小均勻，與傳統(tǒng)DC鑄造相比，低頻電磁連鑄后7075合金鑄態(tài)組織中的非平衡共晶相顯著減少，但是并沒有改變相種類，因此也沒有改變過燒溫度。
　　低頻電磁連鑄鑄錠均勻化過程中，非平衡共晶相的溶解速度高于常規(guī)DC鑄錠。相同均勻化制度處理后，LFEC鑄錠的殘余相面積百分比始終要低于常規(guī)DC鑄錠，電導(dǎo)率高于常規(guī)DC鑄錠。三級(jí)均勻化處理(200℃/2h+460℃/6h+480℃/12h)后，非平衡共晶相充分溶解。
　　與常規(guī)

5、DC鑄錠相比，低頻電磁連鑄的7075鋁合金擠壓時(shí)的變形抗力低，擠壓工時(shí)減少1/6，擠壓材的組織細(xì)小，平均晶粒截面直徑約為10μm，而常規(guī)DC鑄錠擠壓棒為20μm。
　　低頻電磁連鑄7075合金擠壓材的性能與DC鑄錠相比顯著提高，T6態(tài)的抗拉強(qiáng)度為673.50MPa，電導(dǎo)率為32.4％IACS，同時(shí)具有良好的抗過時(shí)效能力。低頻電磁連鑄的7075鋁合金擠壓材經(jīng)過120℃/24h+180℃/30min+120℃/24h回歸再時(shí)效處理后，

6、抗拉強(qiáng)度為676.64MPa，維氏硬度為198.18，電導(dǎo)率為35.7％IACS。
　　低頻電磁多流鑄造技術(shù)已在昆山捷安特輕合金科技有限公司實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，在7050和7459等超高強(qiáng)鋁合金中也得到了推廣，開發(fā)了一系列新產(chǎn)品;在近一年的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中，該技術(shù)使捷安特輕合金科技有限公司的生產(chǎn)成本降低了5％左右，成材率提高了20％左右，新增產(chǎn)值近3000萬元，為該公司帶來直接利潤近200萬元。開發(fā)的新產(chǎn)品，已應(yīng)用到高端的自行車、電動(dòng)車等