制造技术研究 航天制造技术
高强度铝合金 ZL205A支座铸造技术
崔恩强 王宝兵 肖 旅
上海航天精密机械研究所,上海 201600
摘要:对高强度铝合金 ZL205A的熔炼工艺、热处理工艺进行了研究,并根据支座的结
构特点和质量要求,制定了切实可行的铸造工艺方案,浇注了支座铸件。结果表明,ZL205A
高强度铝合金铸件性能和质量满足设计指标要求,且可靠性与锻件基本相同,从而可代替锻
件应用于支座,降低结构件制造成本,缩短制造周期。
关键词:ZL205A铝合金;铸造;合金熔炼
1 引言 ZL205A铸造铝合金铸造,采用固溶处理加不完全人
工时效热处理工艺,验收标准为Ⅰ类铸件,需 100
支座图 1 工作状态下强度要求较高,选用X光射线探伤。
图 1 支座简图
ZL205A合金属于固溶体型合金,当合金凝固时,容易发展成粗大的树枝晶或等轴晶组织,加大铸件的
凝固温度区间较宽超过了 100,凝固时过冷度小,热裂倾向和显微疏松倾向。此外铜原子比重较大,溶
作者简介:崔恩强1982-,工程师,铸造专业;研究方向:有色合金材料及铸造
工艺技术。
收稿日期:2012-07-19
35 制造技制造技术研究术研究 2012年航 10天制月第造技术 5期
质原子在融熔状态扩散能力较差, 在铸造过程中易产 Fe 作为合金 中的最为 有 害的元素 在 熔炼过程中
生宏观偏析,产生成分严重不均匀,导致铸件性能不应当极力控制,为了减少熔炼过程中的增铁现象,对
高强度铝合金 ZL205A支座铸造技术
稳定。ZL205A合金对杂质元素的控制非常严格,远熔炼工具和坩埚铁质进行两次表面防护,第层
高于常用的 ZL101、ZL104合金。比如 Fe元素,标刷 HGS-1涂料,第二层刷 T-1涂料。
崔恩强 王宝兵 肖 旅
准中规定 ZL205A合金中 Fe的含量小于 0.15,而为保证合金中各项元素均匀,避免熔炼过程中合
上海航天精密机械研究所,上海 201600
ZL101、ZL104合金规定小于 0.3。 金元素出现偏析现象,影响铸件性能,合金的除气和
精炼采用精炼除气机同步完成,并能有效减少合金液
摘要:对高强度铝合金 ZL205A的熔炼工艺、热处理工艺进行了研究,并根据支座的结
2 工艺难点 中的氧化夹杂。
构特点和质量要求,制定了切实可行的铸造工艺方案,浇注了支座铸件。结果表明,ZL205A
铸造后合金的显微组织如图 2所示。
高强度铝合金铸件性能和质量满足设计指标要求,且可靠性与锻件基本相同,从而可代替锻
2.1 合金熔炼
件应用于支座,降低结构件制造成本,缩短制造周期。
合金中合金元素种类多,各种合金元素含量要求
关键词:ZL205A铝合金;铸造;合金熔炼
严格,在熔炼过程中难以控制。合金中杂质元素控制
要求严格,稍不注意杂质元素就可能超标,导致性能
下降。ZL205A合金中合金元素种类多,在熔炼过程
中易出现合金元素偏析现象。
2.2 铸造工艺
支座的结构采用了 T型和 U型等截面形状的框
环,且筋板上有多处尺寸较小的三角减轻孔,以铸造
图 2 ZL205A铸态微观组织200
方法 保 证这 些结 构 铸造 成 形有 很 大 困难, 同时
ZL205A为铝铜系列合金,流动性能差,热裂倾向大,
ZL205A合金铸态组织基体为 α-Al,晶界间存在
在铸造的过程中极易产生热裂、疏松、夹杂等铸造缺
不连续的黑色及不连续的发亮物质为 θ相和 T相的共
陷,更增大了支座铸造工艺的难度。
晶体。共晶相的存在,割裂了基体,因此必须通过热
2.3 合金热处理
处理提高力学性能。
按照 GBT117395 性 能指标, 抗 拉强度
3.2 化学成分对比分析
440MPa,延伸率7,布氏硬度100,热处理时的
表 1为经过多次熔炼试验后测得的化学成分与标
各项工艺参数须控制严格。
准规定的化学成分对比,通过成分对比可以看出合金
1 引言 ZL205A铸造铝合金铸造,采用固溶处理加不完全人
的化学成分在标准规定的范围以内,满足 GBT1173
工时效热处理工艺,验收标准为Ⅰ类铸件,需 100
3 ZL205A合金熔炼
95标准要求。
支座图 1 工作状态下强度要求较高,选用X光射线探伤。
3.1 合金熔炼
表 1 实测化学成分与 GBT117395标准对比
成分 Cu Mn Ti Zr Cd B V Fe Si
实测含量 5.3 0.43 0.20 0.20 0.22 0.01 0.08 0.09 0.04
标准含量 4.65.3 0.30.5 0.150.35 0.050.20 0.150.25 0.0050.06 0.050.30 0.15 0.06
经过多次熔炼发现,按照同样的熔炼工艺得到的的相关因素,对各关键性因素逐提出解决方案。对
图 1 支座简图
合金成分略有偏差,但都在标准规定的范围以内,因 ZL205A合金流动性、缩松倾向、线收缩率、热烈倾
此可以确定上述熔炼工艺可以有效地指导实际生产。 向等进行研究,并确定了铸造工艺及铸造工艺参数。
ZL205A合金属于固溶体型合金,当合金凝固时,容易发展成粗大的树枝晶或等轴晶组织,加大铸件的
4.1 型砂和芯砂的配制
凝固温度区间较宽超过了 100,凝固时过冷度小,热裂倾向和显微疏松倾向。此外铜原子比重较大,溶
4 铸造工艺 为降低铸件缺陷产生几率,型芯砂须具备合适的
作者简介:崔恩强1982-,工程师,铸造专业;研究方向:有色合金材料及铸造
强度、湿度、透气性等。型砂及芯砂必须满足表 2性
工艺技术。
结合生产实际情况,研究分析铸件可能产生缺陷能要求。
收稿日期:2012-07-19
36 35 制造技术研究制造技制造技术研术研究究 2012年航航 10天制天制月第造技术造技术 5期
质原子在融熔状态扩散能力较差, 在铸造过程中易产 表 2 型芯砂性能 Fe 作为合金 中的最为 有 害的元素 在 熔炼过程中
物理性能 湿抗压强度MPa 湿透气性 湿度 干抗压强度MPa
生宏观偏析,产生成分严重不均匀,导致铸件性能不应当极力控制,为了减少熔炼过程中的增铁现象,对
高强度铝合金 ZL205A支座铸造技术
性能值 0.03 45 57 0.4
稳定。ZL205A合金对杂质元素的控制非常严格,远熔炼工具和坩埚铁质进行两次表面防护,第层
高于常用的 ZL101、ZL104合金。比如 Fe元素,标刷 HGS-1涂料,第二层刷 T-1涂料。
4.2 砂型、砂芯的制作 支座的结构采用了 T型和 U型等截面形状的框
崔恩强 王宝兵 肖 旅
准中规定 ZL205A合金中 Fe的含量小于 0.15,而为保证合金中各项元素均匀,避免熔炼过程中合
砂型、砂芯用砂有树脂砂和粘土砂两种,树脂砂 环,且筋板 上有多处尺 寸较小的三 角减轻孔。 同时
上海航天精密机械研究所,上海 201600
ZL101、ZL104合金规定小于 0.3。 金元素出现偏析现象,影响铸件性能,合金的除气和
修型困难,且难以起模。砂型用粘土砂制作,且浇注 ZL205A流动性较差,采用缝隙式浇道两面浇注,保
精炼采用精炼除气机同步完成,并能有效减少合金液
前将型腔表面烘干,防止浇注时型砂中水份进入合金
