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浅析高强度ZL114A合金舱体铸件铸造工艺优化及制造成本控制王昌明摘要：针对某型号ZL114A合金舱体铸件铸造工艺进行分析研究，根据ZL114A合金的组织特性，通过调整合金熔体中Mn元素、Cu元素的加入量，配合适宜的熔体变质细化处理，制定相应的热处理制度使回炉料的添加比例提升至100%，既能满足该舱体铸件高强度的指标要求，还能降低新原料的添加量，从而大幅降低生产制造成本。Key：ZL114A；高强度；铸造工艺；成本控制1引言ZL114A合金为可热处理强化的A1-Si-Mg系铸造合金，该合金具有较好的充型流动性与力学性能，较高的流动性、气密性和低的热裂倾向，还具有良好的耐腐蚀性能和焊接性能，是一种应用广泛的铸造铝合金。本文以某型号产品尾舱铸件为对象，结合该产品技术要求，在原有的工艺基础上从铸造工艺设计、ZL114A合金配制及熔体处理、热处理制度调整、成本控制等方面进行研究，取得了较好的效果，铸件质量、性能与原方案相当，但大幅降低了生产成本，该成果可广泛推广至其他ZL114A合金产品的生产中。2铸件研制难点分析2.1铸件变形控制难度大尾舱外形为曲线方程：R=257-107X（X-5624）2/8002（5819 材料生产出内部质量和力学性能满足要求的产品，因此，在产品生产过程中，合金液质量的控制显得更加重要，也是最大的难点。3铸件研制过程及方法3.1ZL114A合金的配制和处理结合合金的各种调整，对整个熔炼工艺步骤设定如下：（1）坩埚预热至500℃～600℃，加入回炉料，待完全熔化后捞底搅拌2min，撇渣。（2）调节温度至650℃～660℃，加入铝铜中间合金、铝锰中间合金，待完全熔化后搅拌2min～3min。（3）调节温度至730℃～735℃，采用氩气精炼20min，撇渣。（4）調节温度至730℃～735℃，加入铝锶变质剂。（5）采用氩气精炼继续精炼8min～10min。（6）撇渣后静置3min～5min后浇注。氩气旋转喷吹精炼后短时静置，可使合金液中的气、渣浮到液面，达到净化合金液的目的，但长时间静置会使氢透过氧化膜向熔体内扩散，增大了合金液的气体含量。3.2铸造工艺设计3.2.1浇注系统的选择为保证舱体铸造过程中，金属液平稳充型，在浇注系统的选择时，一般采用缝隙浇道，浇注系统横截面示意图，见图2所示。缝隙浇注系统液流充型过程平稳，不会产生新的氧化夹渣，有利于熔渣上浮。通常缝隙式浇注系统的参数按以下经验公式计算：3.2.2浇注方式的选择尾舱铸件内部质量要求高，力学性能要求满足相关要求，因此，在浇注方式选择上，本项目中采用差压铸造，差压铸造是在低压铸造法基础上发展起来的，铸型外罩一个密封罩，同时向坩埚内通入压缩空气，但坩埚内的压力略高，使坩埚内的金属液在压力差的作用下经升液管充填铸型，并在压力下结晶，它是低压铸造和压力下结晶两种工艺的结合，即充型过程为低压铸造过程，而铸件凝固是在压力下结晶的过程。[6]3.2.3热处理制度3.2.3.1固溶处理随炉升温至520±5℃，保温2h，升温至540±5℃，保温8h，淬火水温70-80℃。3.2.3.2时效处理时效155±5℃保温6h，空冷。4研制结果4.1内部质量舱体铸件进行X光探伤检测，未发现明显疏松缺陷，无裂纹、缩孔等质量问题，满足相关技术要求。4.2力学性能指标4.2.1试棒力学性能5结论（1）回炉料添加比例由30%提升至100%，使制造成本降低30%以上。（2）在配料中添加Cu、Mn，通过适宜的精炼制度和热处理制度，可以获得质量合格的产品。（3）类似的铸件均可采用100%回炉料配料方案进行生产，可将生产成本降低。Reference：[1]高青.铸造Al-Si系合金中的合金元素的作用[J].材料导报.2014年5月（上）：74[2]黄晓峰.Mg及Mn元素对Al-Si合金显微组织和力学性能的影响[J].中国有色金属学报.2012年8月：2202[3]高青.铸造Al-Si系合金中的合金元素的作用[J].材料导报.2014年5月（上）：76

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