[发明专利]一种防止铝合金铸棒产生应力表面裂纹的方法

说明书

本发明公开了一种防止铝合金铸棒产生应力表面裂纹的方法，它包括以下步骤：S1、合金铝液的制备：将适量的铝合金铸锭投放到合金炉内熔化，升高合金炉内温度，合金炉将6061铝合金铸锭熔化，升温20~30min后，在合金炉内制得铝液；S2、改变合金成分中Fe/Si比值：先测定出铝液中Fe和过剩Si的百分含量比值，若检测出Fe的百分含量低于0.2%，则向合金炉内添加单质Fe，直至Fe的百分含量大于0.2%，随后计算出Fe和过剩Si的百分含量比值，若Fe/过剩Si比值大于1.417，则不再向合金炉内加入Fe，最终改变合金成分中Fe/Si比值；S3、铝合金铸棒的浇铸。本发明的有益效果是：有利于减少表面裂纹缺陷的产生、工艺步骤简单、特别适用于浇铸铝合金铸棒。

技术领域

本发明涉及一种防止铝合金铸棒产生应力表面裂纹的方法。

背景技术

6061铝合金是经热处理预拉伸工艺生产的高品质铝合金产品，具有极佳的加工性能、优良的焊接性及电镀性、良好的抗腐蚀性、高韧性及加工后不变形、材料致密无缺陷及易于抛光、上色膜、氧化效果极佳等优良特点，产品在航空航天、轨道交通、通讯设备、船舶等领域应用广泛。为了追求产品更高的力学性能要求，各生产厂家都在积极探索6061铝合金铸棒较合适的合金成分设计。实践证明，铸造过程中，与同类6063、6060等合金相比，采用6061铝合金浇铸出来的铸棒呈现出更高的裂纹倾向性。与以往常见的中心裂纹不同，其产生的裂纹主要是铸棒凝固冷却过程中产生的应力表面裂纹。对于这种表面裂纹，如不在铸造过程中及时控制和切除，在后续热处理过程中，表面裂纹会进一步深化延长，造成产品报废，带来重大损失。

分析6061的化学成分和有关性能发现，6061合金的表面裂纹倾向性较高的原因主要有以下三点：

1、Mg2Si强化相的含量高：Mg₂Si是AI-Mg-Si系合金的主要强化相，按合金计算配料，6061合金中的Mg₂Si含量比6063合金高出近50％，合金中强化相含量高，铸态的强度增加，同时在不平衡冷却条件下，晶界上的强化相增多，塑性自然就降低，因而增大了合金的裂纹倾向性。合金中Mg2Si含量的增加，结晶温度范围变宽，造成结晶裂纹形成时所受到的应力加大，凝固未期的补缩、焊合条件恶化，因而使裂纹倾向性增加。并且还会使合金的导热性降低，铸造时的液穴加深，液穴的壁厚变薄，单位拉应力增加，从而进一步提高了裂纹倾向性。

2、Fe/Si比的设计不合理：6061合金中的Si在与Mg形成Mg2Si相以后，过剩的Si将与Fe、Al形成化合物，显微组织分析表明，Si大于Fe时，主要为β相，β相为针状，脆性较高，造成裂纹倾向增大。

3、填充时间过长的冷锭分离：表面裂纹的产生通常是在铸造开始产生，从现场表面裂纹铝棒观察可知，表面裂纹产生的铝棒大多伴随棒头有冷锭分离存在，且随冷裂向径向延伸，裂纹延伸处的铝棒表面呈现出一条亮线，通过超声波探伤未发现有从铝棒中部或尾部开始的裂纹。

初始认为可能是结晶器水通道堵塞，使铸造过程表面应力集中而造成表面裂纹缺陷，通过对所有对结晶器清理后表面裂纹依然还会出现。之后又通过摸索降低铸造速度、降低铝液温度、加快钛硼丝速度等方式都未能杜绝表面裂纹的产生。因此亟需一种能够防止铸造过程中产生应力表面裂纹的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种有利于减少表面裂纹缺陷的产生、工艺步骤简单、特别适用于浇铸铝合金铸棒的防止铝合金铸棒产生应力表面裂纹的方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种防止铝合金铸棒产生应力表面裂纹的方法，它包括以下步骤：

S1、合金铝液的制备：将适量的铝合金铸锭投放到合金炉内熔化，升高合金炉内温度，合金炉将6061铝合金铸锭熔化，升温20~30min后，在合金炉内制得铝液；

S2、改变合金成分中Fe/Si比值：