用於鑄造7系超硬鋁合金的整體水箱式結晶器的製作方法

2023-09-16 09:18:50 3

專利名稱：用於鑄造7系超硬鋁合金的整體水箱式結晶器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種整體水箱式結晶器，具體涉及一種用於鑄造超硬鋁合金整體水箱
式結晶器。
背景技術：
7系超硬鋁合金的成分含量中提高了 Zn、Cu含量，增大了 Zn、Mg比值，因此該合金具有高強的特點，並用Zr代替Cr作為晶粒細化劑，使合金具有良好的淬透性能，同時降低了雜質Fe、Si、Mn的含量，使合金的塑性和斷裂韌性獲得了改善或提高，故該合金具有高強度、高韌性、良好的淬透性等優點，在航空材料中得到重要應用，適於製造大型飛機的厚壁零件。但該合金因化學成分、相組成複雜，在鑄造時表現出極大的裂紋傾向。該合金扁錠鑄造性能不好，裂紋傾向極其嚴重，鑄造難度非常大。7系超硬鋁合金生產的難點就是扁錠的鑄造成型。採用現有的結晶器鑄造時，因存在水冷分布不均、水冷系統控制精度不高，導致熔體內應力分布不均，導致產生鑄錠裂紋。

發明內容
本發明的目的是提供一種用於鑄造7系超硬鋁合金整體水箱式結晶器，以解決現
有的結晶器因水冷分布不均，致使鑄錠因應力集中產生鑄錠裂紋的問題。 本發明為解決上述技術問題採取的技術方案是 本發明所述的用於鑄造7系超硬鋁合金的整體水箱式結晶器包括結晶器箱體和結晶器下蓋，結晶器下蓋密閉設置在結晶器箱體的下端面上，在結晶器箱體的大面上開有扁形通孔(結晶器箱體的內側壁即為結晶器內工作面)，所述結晶器還包括四個隔板，所述扁形通孔的橫截面輪廓形狀由兩個圓弧段和兩個直線段構成，兩個直線段的兩端部各通過圓弧段連接；每個圓弧段由兩個直徑不同的圓弧對接而成；結晶器箱體的四周側壁的下端面開有環形凹槽，扁形通孔與環形凹槽之間的環形布水孔壁體的下端面上均布開有若干個出水孔，每個出水孔的下端向扁形通孔的中心軸線方向傾斜；四個隔板分別設在環形凹槽的兩端並將環形凹槽分成四個區域。環形凹槽即為水腔。
本發明的有益效果是 利用本發明所述結晶器鑄造，可以降低裂紋傾向性，提高成品率，滿足使用需求。本發明所述結晶器通過分成四段設計，出水孔直徑大小不同，來控制出水流量，使鑄錠冷卻均勻，保證溫度及應力場分布一致，使鑄錠裂紋傾向性大幅度降低。
本發明具體優點主要表現在以下幾個方面 1、結晶器內腔設有二次水分布板，對進入結晶器內的水進行重新分配，可以使結晶器出水孔有充足的水流量，同時結晶器小面設計成圓弧，收縮阻力減小，可以降低裂紋傾向性。 2、結晶器大、小面處設計的擋水板，能實現大、小面水強弱的單獨控制，應力分布均勻，降低裂紋傾向性。
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3、結晶器水孔的分段控制，水孔直徑①3 ①4.5mm大小不同，使結晶器內熔體溫度梯度小，鑄錠內應力分布均勻，降低了裂紋傾向性。 4、此結晶器設計了出油孔，能實現自動潤滑，可以減少拉裂的缺陷，避免產生應力集中，降低裂紋傾向性。 5、通過此結晶器鑄造的超硬鋁合金，產品成品率由原來的10% 20%可以提高到70 85%，並且改善了鑄錠質量，提高了產品性能。


圖1是本發明的主視剖視圖，圖2是圖1的仰視圖，圖3是圖1的A部放大圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一 如圖l和2所示，本實施方式所述的用於鑄造7系超硬鋁合金的整體水箱式結晶器包括結晶器箱體2和結晶器下蓋5，結晶器下蓋5密閉設置在結晶器箱體2的下端面上，在結晶器箱體2的大面上開有扁形通孔2-l(結晶器箱體2的內側壁即為結晶器內工作面)，所述結晶器還包括四個隔板l，所述扁形通孔2-1的橫截面輪廓形狀由兩個圓弧段2-1-1和兩個直線段2-1-2構成，兩個直線段2-1-2的兩端部各通過圓弧段2-1-1連接；每個圓弧段2-1-1由兩個直徑不同的圓弧對接而成；結晶器箱體2的四周側壁的下端面開有環形凹槽2-2，扁形通孔2-1與環形凹槽2-2之間的環形布水孔壁體2-3的下端面上均布開有若干個出水孔2-3-l，每個出水孔2-3-l的下端向扁形通孔2-l的中心軸線方向傾斜；四個隔板1分別設在環形凹槽2-2的兩端並將環形凹槽2-2分成四個區域。四個區域可實現分別控制出口水流量，保證鑄錠冷卻均勻。 圓弧段2-1-1形成結晶器的小面，直線段2-1-2形成結晶器的大面；結晶器大面與小面水腔過渡處設有隔水板，使大、小面水單獨控制，保證鑄錠冷卻均勻，內部應力和溫度場分布一致。
具體實施方式
二 如圖l和2所示，本實施方式所述結晶器還包括兩個小面布水板3和兩個大面布水板4，所述兩個小面布水板3分別設置在位於環形凹槽2-2端部的兩個隔板1之間，所述兩個大面布水板4分別設置在位於環形凹槽2-2中部的兩個隔板1之間。兩個小面布水板3和兩個大面布水板4可實現二次布水，使出水更均勻。其它組成及連接關係與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三如圖l和2所示，本實施方式中以環形布水孔壁體2-3下端面的中垂線Y為參照，以中垂線Y為中心600mm區域內的出水孔2_3_1的直徑為4. 5，往兩側各100mm區域內的出水孔2-3-1的直徑為4mm，所述圓弧段2_1_1和直線段2_1_2過渡處中心角為40°區域內的出水孔2-3-1的直徑為3. 5，環形布水孔壁體2-3下端面的其餘位置處的出水孔2-3-1的直徑為3mm。其它組成及連接關係與具體實施方式
一或二相同。
結晶器水孔的分段控制，水孔直徑①3 4. 5mm大小不同，結晶器大、小面處設計有擋水板，能實現大、小面水強弱的單獨控制，並且結晶器內腔設有二次水分布板，對進入結晶器內的水進行重新分配，可以使結晶器出水孔有充足的水流量，同時結晶器小面設計成圓弧，收縮阻力減小，可以降低裂紋傾向性。 結晶器水孔的分段控制，水孔直徑。4. 5 3mm大小不同，結晶器大、小面處設計有擋水板，能實現大、小面水強弱的單獨控制，並且結晶器內腔設有二次水分布板，對進入 結晶器內的水進行重新分配，可以使結晶器出水孔有充足的水流量，同時結晶器小面設計 成圓弧，收縮阻力減小，另外結晶器設計了出油孔，能實現自動潤滑，可以減少拉裂的缺陷， 避免產生應力集中，降低裂紋傾向性。
權利要求
一種用於鑄造7系超硬鋁合金的整體水箱式結晶器，所述結晶器包括結晶器箱體(2)和結晶器下蓋(5)，結晶器下蓋(5)密閉設置在結晶器箱體(2)的下端面上，在結晶器箱體(2)的大面上開有扁形通孔(2-1)，其特徵在於所述結晶器還包括四個隔板(1)，所述扁形通孔(2-1)的橫截面輪廓形狀由兩個圓弧段(2-1-1)和兩個直線段(2-1-2)構成，兩個直線段(2-1-2)的兩端部各通過圓弧段(2-1-1)連接；每個圓弧段(2-1-1)由兩個直徑不同的圓弧對接而成；結晶器箱體(2)的四周側壁的下端面開有環形凹槽(2-2)，扁形通孔(2-1)與環形凹槽(2-2)之間的環形布水孔壁體(2-3)的下端面上均布開有若干個出水孔(2-3-1)，每個出水孔(2-3-1)的下端向扁形通孔(2-1)的中心軸線方向傾斜；四個隔板(1)分別設在環形凹槽(2-2)的兩端並將環形凹槽(2-2)分成四個區域。
2. 根據權利要求1所述的用於鑄造7系超硬鋁合金的整體水箱式結晶器，其特徵在於 所述結晶器還包括兩個小面布水板(3)和兩個大面布水板(4)，所述兩個小面布水板(3)分 別設置在位於環形凹槽(2-2)端部的兩個隔板(1)之間，所述兩個大面布水板(4)分別設 置在位於環形凹槽(2-2)中部的兩個隔板(1)之間。
3. 根據權利要求1或2所述的用於鑄造7系超硬鋁合金的整體水箱式結晶器，其特徵 在於以環形布水孔壁體(2-3)下端面的中垂線(Y)為參照，以中垂線(Y)為中心600mm區 域內的出水孔(2-3-1)的直徑為4.5，往兩側各100mm區域內的出水孔(2_3_1)的直徑為 4mm，所述圓弧段(2-1-1)和直線段(2_1_2)過渡處中心角為40〇區域內的出水孔(2_3_1) 的直徑為3.5，環形布水孔壁體(2-3)下端面的其餘位置處的出水孔(2-3-1)的直徑為 3mm。
全文摘要
用於鑄造7系超硬鋁合金整體水箱式結晶器，它涉及一種結晶器。本發明解決了現有的結晶器因水冷分布不均，致使鑄錠因應力集中產生鑄錠裂紋的問題。所述扁形通孔的橫截面輪廓形狀由兩個圓弧段和兩個直線段構成，每個圓弧段由兩個直徑不同的圓弧對接而成；結晶器箱體的四周側壁的下端面開有環形凹槽，扁形通孔與環形凹槽之間的環形布水孔壁體的下端面上均布開有若干個出水孔，每個出水孔的下端向扁形通孔的中心軸線方向傾斜；四個隔板分別設在環形凹槽的兩端並將環形凹槽分成四個區域。本發明所述結晶器通過分成四段設計，出水孔直徑大小不同，來控制出水流量，使鑄錠冷卻均勻，保證溫度及應力場分布一致，使鑄錠裂紋傾向性大幅度降低。
文檔編號B22D7/12GK101722282SQ20091031241
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月28日 優先權日2009年12月28日
發明者吳曉鋒, 李海仙, 滕志貴, 王立娟, 赫微, 鄭力, 郝志剛 申請人:東北輕合金有限責任公司