数控高级技师论文第四篇
摘要：介绍了铝合金圆棒气滑铸造原理和特点， 设计制造了一种能铸造较大规格的铝棒气滑结晶器， 并在调试出合理工艺参数后， 生产出满足企业规格和质量需求的产品。
关键词：气滑； 结晶器； 铝合金铸造；
铝作为地壳中含量最丰富的金属元素，具有密度小、重量轻、强度高以及价格适中等特点，被广泛应用于各个领域。近年来，随着国民经济高速发展，在国家大力提倡节能减排背景下，铝合金需求量越来越大，对型材品质和性能要求不断提高。因辽宁忠旺机械设备制造有限公司生产需求，急需研发一种规格φ343的气滑结晶器。
1 气滑铸造原理和特点
气滑铸造是目前世界上最先进的铝合金半连续铸造技术之一，其原理是在结晶器上分别开孔，铸造油和压缩空气通过管道输送至结晶器相应孔中；然后再进入石墨环中混合，在石墨环内表面形成油气膜。熔融铝液在石墨环处一次冷却凝固成壳，随着铸机下移，铝液不断充满凝壳；结晶器喷出的水对凝壳进行二次冷却，凝壳内部熔液逐渐固化，形成铝棒。
由此可见，气滑铸造具有如下特点。
第一，石墨环内表面油气膜可使铝液快速固化，产生最低限度的合金偏析，从而减少凝壳厚度和液穴深度，获得晶粒更小、组织更均匀的铝棒。
第二，由于油气膜隔绝了铝液和结晶器接触，所以可获得更光滑的铝棒表面。
第三，铸造油和冷却水使用量较少。
第四，铸造速度快，生产效率高。
第五，后续工序优化，为企业带来更大的经济效益。
第六，铝棒规格越大，加工和制作难度越大，对结晶器及其配件性能要求越高。
2 结晶器的设计和制作
结晶器结构设计详图如图2所示。本结构是在美国Wagstaff公司设计的结晶器的基础上，针对大规格气滑结晶器的特点进行了优化。
图1 结晶器结构示意图
1.结晶器本体；2.隔水板；3.密封圈；4.压盖；5.转接板；6.石墨环
由图1可知，1结晶器本体采用6082铝棒经五轴数控机床加工而成，以保证其必要的强度和精度；2为5系铝板制成的隔水板，可起到过滤冷却水中杂质和调节水压的作用；4转接板和5石墨环均采用进口品牌产品；4压盖将转接板压紧，并通过密封圈3密封，以防止油气泄漏。
经试验，可得出以下几项数据：第一，结晶器整体最佳高度为149mm,有效冷却高度最佳值为39mm;第二，冷却水孔采用双排水冷却，一次冷却角度为45°，二次冷却角度为23°，该角度既提高了结晶器冷却效率，加长了铝棒表面泡核沸腾距离，又减小了水冲击铝棒表面后反弹水量与水速度。制造装配完成的结晶器如图2所示。
图2 φ343结晶器成品图
3 试验过程及结果
3.1 工艺参数设定
在与相近规格工艺参数比较后，设定了该规格结晶器初始工艺参数，如表1所示。
表1 φ343工艺参数
3.2 铸造过程及结果
铸盘各结晶器冷却水量较为均匀，开始铸造时盘首温度为690℃，稳态时盘首约为700℃，铸造成品率达95%,铝棒表面质量及内部组织均检验合格，可满足企业使用。成品铝棒如图3所示。
图3 铸造成功的铝棒
3结论
本次设计的结晶器结构合理，铸棒成品率高；工艺参数较为合理，铝棒表面质量及内部组织均能满足企业需求。由于铝棒直径越大，铸造过程中进入气滑状态的难度就越高。在本次铸造中有个别铝棒未进气滑，导致表面质量差，经分析其原因是在石墨环表面没有形成有利于铸造的油气膜，致使石墨环和熔体之间没有良好的润滑。因此，在下一步工作中，应调整工艺参数，使铸造气体压力和结晶器润滑油量匹配度更好；另外，应长期跟踪铸造过程和结果，积极发现问题，进一步提高产品质量。
参考文献
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