眾所周知,鋁鑄件的市場龐大,需求量巨大,然而在實際生產(chǎn)中,對于后續(xù)工序的影響至關(guān)重要的莫過于鋁鑄件熱處理產(chǎn)生的變形了,因變形過大而導(dǎo)致報廢的數(shù)量不在少數(shù)。為減小和控制熱處理對大型鋁合金鑄件變形,可通過優(yōu)化熱處理工藝參數(shù),采取增加等溫階段、控制升溫速度和零件的入爐溫度、提高淬火水溫等工藝措施來減小其熱處理變形。
一、加熱過程控制 :零件在加熱升溫過程中表面升溫快,心部升溫慢,表面和心部存在溫差即存在熱應(yīng)力。加熱速度越快,零件壁厚越大,溫差就越大,所產(chǎn)生的熱應(yīng)力也就越大。因此,能夠通過降低加熱速度減小熱應(yīng)力,有效減小零件的加熱變形。對一般尺寸小、形狀簡單的零件,加熱速度對零件變形的影響不大,工藝上可以直接升溫到規(guī)定的加熱溫度,加熱速度由設(shè)備的加熱能力確定。但對于大型鋁合金鑄件,尺寸大,形狀復(fù)雜,壁厚差大,加熱速度對零件變形的影響作用就十分突出。為了減小加熱時產(chǎn)生的熱應(yīng)力。就必須對固溶處理的加熱過程進(jìn)行控制,工藝上采取以下措施:
1)增加等溫階段 通過增加等溫階段,能夠有效減小加熱過程中零件表面和心部的溫差,從而有利于減小變形。對ZL111,在到達(dá)固溶溫度以前,分別在490℃、500℃進(jìn)行等溫;ZL305在原有435℃等溫基礎(chǔ)上,增加了300℃、
470℃兩個等溫階段。
2)控制升溫速度 采用較低的升溫速度對減小加熱時的變形無疑是有益的,原工藝方案受設(shè)備限制,不能根據(jù)工藝需要對升溫速度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。新的鋁合金固溶爐可以按工藝需要設(shè)定每一階段的加熱升溫速度,在低溫階段,升溫速度可以大一些,高溫階段,升溫速度就應(yīng)該小一點。工藝改進(jìn)后,低溫階段升溫速度控制在150~200℃/h,高溫階段升溫速度控制在20~70℃/h。
3)控制零件的入爐溫度 在連續(xù)生產(chǎn)時,鋁合金固溶爐如果在一爐零件淬火后,下一爐零件又馬上進(jìn)爐,此時爐內(nèi)的溫度實際上還是很高的(通常在400℃左右),顯然這對控制加熱速度不利。有必要在工藝上明確規(guī)定零件的入爐溫度,零件必須在爐溫降到規(guī)定溫度以下后才能進(jìn)爐。
二、冷卻過程控制 : 鑄造鋁合金固溶處理淬火冷卻時,冷卻速度越快,產(chǎn)生的熱應(yīng)力越大,零件變形也越大。在保證冷卻過程中不析出第二相的前提下,降低冷卻速度,能有效地減小零件變形。鑄造鋁合金固溶處理通常都采用水作為冷卻介質(zhì),而水的冷卻能力受其溫度的影響很大。
溫度對水的冷卻性能的影響,隨著水溫的升高,其冷卻能力急劇下降。通常工藝上對水溫的規(guī)定是60~100℃,溫度范圍比較大,實際操作中對水溫的控制要求并不嚴(yán)格。對于大型鋁合金鑄件,變形要求高,工藝上必須考慮水溫對冷卻速度的影響并嚴(yán)格加以控制。在保證冷卻效果的前提下,應(yīng)提高水溫,降低淬火冷卻速度,減小零件冷卻變形。
大型鋁合金鑄件的熱處理,通過優(yōu)化熱處理工藝參數(shù),采取增加等溫階段、控制升溫速度和零件的入爐溫度、提高淬火水溫等工藝措施(還可通過改善零件裝夾擺放方式,以及使用校正等手段),能夠有效減小大型鋁合金鑄件熱處理變形。
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