专利名称：制作受压铝合金壳体试样的方法
技术领域：
本发明涉及一种铝合金砂型重力铸造的受压铝合金壳体的浇注制作方法，特别涉及一种制作受压铝合金壳体试样的方法。本发明涉及的产品主要用于高压、超高压输配电力系统中，属于新能源，电子电器装备安全等领域。
背景技术：
目前国内用于高压、超高压输配电力系统中所用的铝合金壳体产品的毛坯多为铸造件，铝合金壳体铸造传统方法是采用砂型低压铸造工艺来完成，这种铸造工艺由于低压浇注时间长，存在着生产效率低、铸件本体组织晶粒粗大的缺陷，虽然经砂型低压铸造工艺 生产出的产品在爆破试验时最低压力能够达到0. 4 0. 5MPa，达到了合格标准，由于铝合金壳体产品受压能力的强弱关系到高压超高压输配电力系统整个电网运行的安全，因此必须通过提高铝合金壳体产品受压能力来提高其安全性以保证整个电网安全运行，要提高铝合金壳体产品的受压能力，用砂型低压铸造工艺方法十分困难。为了弥补上述缺陷，根据资料查询，目前国外有少数单位正在研究使用砂型重力铸造工艺来替代传统的低压铸造工艺，这种方法生产出的铝合金壳体产品受压能力比砂型低压工艺方法的受压能力有较大幅度所提高。我公司一直致力于用砂型重力铸造工艺提高受压铝合金壳体的受压力的研究，积累了丰富的理论和实践经验。受压铝合金壳体产品在少量或批量制作之前，必须通过制作受压铝合金壳体试样来确定受压铝合金壳体实际生产制作的工艺，现有制作受压铝合金壳体试样的方法包括有工艺设计、制作模具、造型制芯、熔化精炼、合箱浇注、落砂清理、X光探伤、热处理、机加工和爆破试验步骤，经过上述步骤后完成受压铝合金壳体试样的制作。受压铝合金壳体试样制作完成后，受压铝合金壳体产品的实际制作工艺就按试样的制作方法确定下来，受压铝合金壳体产品的实际制作工艺包括有爆破试验步骤前的所有步骤和相关步骤的要求，即受压铝合金壳体产品的生产工艺中不包括爆破试验步骤。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种能使受压铝合金壳体产品受压压力更大、受压稳定性和安全性更高、生产效率高、受压铝合金壳体试样受试项目完全、工艺合理的制作受压铝合金壳体试样的方法。实现上述目的的技术方案是一种制作受压铝合金壳体试样的方法，所述方法包括有工艺设计、制作模具、造型制芯、熔化精炼、合箱浇注、落砂清理、X光探伤、热处理、机加工和爆破试验步骤，熔化精炼采用的材料为AlSi7MgO. 3和细化剂，细化剂为铝锶合金或/和铝钛合金，在爆破试验步骤后还设置有本体性能试验、氧化渣含量分析、本体组织致密性分析、本体组织针孔度分析、修订工艺设计和确定合金组成及精炼工艺的步骤，经过上述步骤后完成受压铝合金壳体试样的制作。进一步，所述的本体性能试验是在受压铝合金壳体产品上取样进行抗拉强度、屈服强度和伸长率测试。进一步，所述的氧化渣含量分析是对受压铝合金壳体产品进行X光探伤。进一步，所述的本体组织致密性分析是通过金相分析方法对受压铝合金壳体进行本体组织致密性分析。进一步，所述的本体组织针孔度分析是通过金相分析方法对受压铝合金壳体进行本体组织针孔度分析。进一步，所述的修订工艺设计是对爆破试验、本体性能试验、氧化渣含量分析、本体组织致密性分析和本体组织针孔度分析中未达到合格标准的项目进行工艺上的修订使其达到合格标准。进一步，所述的确定合金组成及精炼工艺是调节镁含量，调节锶或/和钛含量，镁、锶、钛三者的合格标准分别是镁含量为0. 25 0. 30%，锶含量为0. 01 0. 02%，钛含量 为0. 08 0. 15%，并根据镁含量以及锶或/和钛含量调整精炼时间。更进一步，所述的抗拉强度、屈服强度和伸长率测试的合格标准为抗拉强度>165MPa、屈服强度> 135MPa和伸长率> I. 2%。采用上述技术方案的好处是由于本发明方法的受压铝合金壳体试样受试项目十分完全，工艺合理方便，因此使得据此确定的受压铝合金壳体产品的生产工艺十分合理，生产的受压铝合金壳体产品受压压力更大，受压稳定性和安全性更高，从而使应用受压铝合金壳体产品的输配电网运行的安全性大大提高。本发明确定的受压铝合金壳体产品的铝合金砂型重力铸造工艺与传统的低压铸造工艺相比，生产效率可提高4 5倍，铸件性能提高
I.5 2倍，本发明生产效率高，特别是受压铝合金壳体产品的受压能力大大增加，受压压力更大，大大提高了受压铝合金壳体产品的受压稳定和安全性。
图I为本发明的工艺流程方框图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例如图I所示，一种制作受压铝合金壳体试样的方法，所述方法包括有工艺设计I、制作模具2、造型制芯3、熔化精炼4、合箱浇注5、落砂清理6、X光探伤7、热处理8、机加工9和爆破试验10步骤。在爆破试验10步骤后还设置有本体性能试验11、氧化渣含量分析
12、本体组织致密性分析13、本体组织针孔度分析14、修订工艺设计15和确定合金组成及精炼工艺16的步骤。首先进行工艺设计1，根据受压铝合金壳体产品的结构、重量和壁厚要求，选择分型面，计算出上型和下型高度；设计浇注系统中各部位的尺寸和形状，使用过滤技术，确定激冷和补缩量，制作出受压铝合金壳体工艺图；然后按照工艺图进行制作模具
2;接着进行造型制芯3，采用树脂砂造型；造型制芯3后将熔化精炼4的铝液进行合箱浇注5 ;然后进行落砂清理6，清理铸件；落砂清理6后进行X光探伤7 ；X光探伤7结束后进行热处理8 ;热处理8后进行机加工9 ;机加工9完成后进行爆破试验10。在爆破试验10步骤后进行本体性能试验11，本体性能试验11完成后再进行氧化渣含量分析12，接着进行本体组织致密性分析13和本体组织针孔度分析14，上述步骤完成后进行修订工艺设计15，工艺设计修订完成后进行确定合金组成及精炼工艺16，经过上述步骤后完成受压铝合金壳体试样的制作。在上述各步骤中，其中
所述的熔化精炼4采用的材料为AlSi7MgO. 3和细化剂，细化剂为铝锶合金或/和铝钛合金(即细化剂为铝锶合金或铝钛合金，细化剂也可以采用铝锶合金和铝钛合金)，细化剂中锶含量为0. Ol 0. 02%,钛含量为0. 08 0. 15%，熔化精炼4温度为720 730°C，熔化精炼4时间为10 25min，采 用密度当量仪测试铝液的密度，铝液的密度当量值< I. 5。熔化精炼4要求控制好温度，温度过低，铝液流动性差，会产生过多氧化渣，温度过高，也会产生过多氧化渣。所述的合箱浇注5温度为680 720°C，控制好浇注温度。所述的X光探伤7检测铸造缺陷，气孔合格标准为 < 中华人民共和国国家标准GB/T9438-1999《铝合金铸件》中规定的四级，氧化渣合格标准为<中华人民共和国国家标准GB/T9438-1999《铝合金铸件》中规定的四级。所述的热处理8为固溶处理和时效处理，固溶处理时的保温温度为530±5°C，保温时间为8 12h，时效处理时的保温温度为165±5°C，保温时间为6 7h。所述的机加工9合格标准是达到工艺设计I要求。所述的爆破试验10的合格标准为最低压力达到0. 6MPa。所述的本体性能试验11是在受压铝合金壳体产品上取样进行抗拉强度、屈服强度和伸长率测试。测试的合格标准为抗拉强度> 165MPa、屈服强度> 135MPa和伸长率>I. 2%。所述的氧化渣含量分析12是对受压铝合金壳体产品进行X光探伤检测。氧化渣合格标准为级别<中华人民共和国国家标准GB/T9438-1999《铝合金铸件》中规定的三级。所述的本体组织致密性分析13是通过金相分析方法对受压铝合金壳体进行本体组织致密性分析。本体组织致密性分析的合格标准为级别>中华人民共和国国家标准GB/17946. 4-1999《铸造铝铜合金晶粒度图谱》中对晶粒的五级规定。所述的本体组织针孔度分析14是通过金相分析方法对受压铝合金壳体进行本体组织针孔度分析。本体组织针孔度分析的合格标准为级别<中华人民共和国国家标准GB/17946. 4-1999《铸造铝铜合金晶粒度图谱》中对针孔度的二级规定。所述的修订工艺设计15是对爆破试验10、本体性能试验11、氧化渣含量分析12、本体组织致密性分析13和本体组织针孔度分析14中未达到合格标准的项目进行工艺上的修订使其达到合格标准。所述的确定合金组成及精炼工艺16是调节镁含量，调节锶或/和钛含量(如果在熔化精炼4中采用的细化剂为铝锶合金，此步骤中需要调节的是锶的含量；如果在熔化精炼4中采用的细化剂为铝钛合金金，此步骤中需要调节的是钛的含量；如果在熔化精炼4中采用的细化剂为铝锶合金和铝钛合金，此步骤中需要调节的是锶和钛的含量)。镁、锶、钛三者的合格标准分别是镁含量为0. 25 0. 30%,锶含量为0. 01 0. 02%,钛含量为0. 08
0.15%，根据镁含量以及锶或/和钛含量调整精炼时间。本发明不限于上述实施例，凡采用等同替换或等效替换形成的技术方案均属于本发明要求保护的范围。本发明方法制作受压铝合金壳体试样采用的是铝合金砂型重力铸造工艺。本发明方法制作受压铝合金壳体试样完成后，受压铝合金壳体产品的实际制作工艺就按试样的制 作方法确定下来，受压铝合金壳体产品的实际制作工艺包括有爆破试验步骤前的所有步骤和相关步骤的要求，即受压铝合金壳体产品的实际制作工艺中不包括爆破试验步骤，机加工结束，再进行设计压力2倍的水压测试和气密性测试，产品测试合格，可交付使用。
权利要求
1.一种制作受压铝合金壳体试样的方法，所述方法包括有工艺设计(I)、制作模具(2)、造型制芯(3)、熔化精炼(4)、合箱浇注(5)、落砂清理(6)、X光探伤(7)、热处理(8)、机加工(9)和爆破试验(10)步骤，熔化精炼(4)采用的材料为AlSi7MgO. 3和细化剂，细化剂为铝锶合金或/和铝钛合金，其特征在于在爆破试验(10)步骤后还设置有本体性能试验(11)、氧化渣含量分析(12)、本体组织致密性分析(13)、本体组织针孔度分析(14)、修订工艺设计(15)和确定合金组成及精炼工艺(16)的步骤，经过上述步骤后完成受压铝合金壳体试样的制作。
2.根据权利要求I所述制作受压铝合金壳体试样的方法，其特征在于所述的本体性能试验(11)是在受压铝合金壳体产品上取样进行抗拉强度、屈服强度和伸长率测试。
3.根据权利要求I所述制作受压铝合金壳体试样的方法，其特征在于所述的氧化渣含量分析(12)是对受压铝合金壳体产品进行X光探伤。
4.根据权利要求I所述制作受压铝合金壳体试样的方法，其特征在于所述的本体组织致密性分析(13)是通过金相分析方法对受压铝合金壳体进行本体组织致密性分析。
5.根据权利要求I所述制作受压铝合金壳体试样的方法，其特征在于所述的本体组织针孔度分析(14)是通过金相分析方法对受压铝合金壳体进行本体组织针孔度分析。
6.根据权利要求I所述制作受压铝合金壳体试样的方法，其特征在于所述的修订工艺设计(15)是对爆破试验(10)、本体性能试验(11)、氧化渣含量分析(12)、本体组织致密性分析(13)和本体组织针孔度分析(14)中未达到合格标准的项目进行工艺上的修订使其达到合格标准。
7.根据权利要求I所述制作受压铝合金壳体试样的方法，其特征在于所述的确定合金组成及精炼工艺(16)是调节镁含量，调节锶或/和钛含量，镁、锶、钛三者的合格标准分别是镁含量为0. 25 0. 30%,锶含量为0. 01 0. 02%,钛含量为0. 08 0. 15%，并根据镁含量以及锶或/和钛含量调整精炼时间。
8.根据权利要求2所述制作受压铝合金壳体试样的方法，其特征在于所述的抗拉强度、屈服强度和伸长率测试的合格标准为抗拉强度> 165MPa、屈服强度> 135MPa和伸长率> I. 2%。
全文摘要
本发明涉及一种制作受压铝合金壳体试样的方法，包括有工艺设计(1)、制作模具(2)、造型制芯(3)、熔化精炼(4)、合箱浇注(5)、落砂清理(6)、X光探伤(7)、热处理(8)、机加工(9)和爆破试验(10)步骤，熔化精炼(4)采用的材料为AlSi7Mg0.3和细化剂，细化剂为铝锶合金或/和铝钛合金，在爆破试验(10)步骤后还设置有本体性能试验(11)、氧化渣含量分析(12)、本体组织致密性分析(13)、本体组织针孔度分析(14)、修订工艺设计(15)和确定合金组成及精炼工艺(16)的步骤，经过上述步骤后完成受压铝合金壳体试样的制作。本发明方法工艺合理，使生产的受压铝合金壳体产品受压压力更大。
文档编号G01N1/28GK102788719SQ20111013028
公开日2012年11月21日 申请日期2011年5月19日 优先权日2011年5月19日
发明者刘云华, 孙昌健, 左清, 张玉萍, 苟永钱, 许成山 申请人:江苏迅隆科技发展有限公司