铝铸法兰盘的制作方法

本发明涉及管道、管件器材的连接，尤其是涉及一种法兰盘的连接。

背景技术：

目前，法兰是管子与管子之间相互连接的零件，用于管端之间的连接，法兰连接是管道施工的重要连接方式；但是普通的法兰连接还存在许多不足的地方，普通的法兰连接容易松动，同时拆卸安装麻烦，而法兰盘在使用过程中需要具有较强的耐磨耐蚀性能，还要有较好的力学性能。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种铝铸法兰盘。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种铝铸法兰盘，由铝合金制成，其包括：

顶盘：所述顶盘为圆环形；

底盘：所述底盘为圆环形，其外圆直径比顶盘外圆直径大，底盘内圆直径等于顶盘内圆直径；

连接部：所述连接部由空心圆柱和四根梁组成，所述空心圆柱内圆直径等于顶盘内圆直径，空心圆柱的外圆直径小于顶盘的外圆直径；所述四根梁与空心圆柱等高，其均匀分布在空心圆柱的外壁上，所述四根梁沿空心圆柱径向方向向外延伸，四根梁的一端延伸长度等于顶盘的环宽，其另一端延伸长度等于底盘的环宽，两端相连形成锲形梁。

所述连接部与顶盘、底盘同轴相连形成所述法兰盘，其中所述铝合金的成分按质量百分比为：Si1～2％，Fe0.1～0.2％，Mn0.2～0.4％，Cu0.5～2％，Mg1.5～3.5％，Zn6～10％，Ce0.1～0.25％，Y0.1～0.2％，余量为铝，其中Ce与Y的比值为1～2∶1。

本发明的铝合金配比中，加入0.1～0.2％的Si可以改善流动性能，同时提高合金的抗拉强度和硬度，如果加入量过大，会结晶析出Si，导致铝合金的切削性降低，合金中的Cu元素也会形成Al-Mg-Cu合金，增强合金的力学性能，但是Cu元素加入量过大会导致铝合金的耐蚀性降低，Zn的加入可以提高合金的致密性，而且Zn在Al中的溶解度大，可以提高铝合金的强度，在合金中加入Ce和Y元素，Ce和Y的内层电子处于不饱和状态，而且原子半径较大，容易失去电子层最外层的两个S电子和次外层的一个5d电子，可以与铝合金中的气体还有杂质发生反应，对铝合金溶体起到净化的作用，Ce和Y还可以固溶在基体中，与空位之间具有较强的相互作用能，可以阻止位错与溶质原子的迁移，Ce和Y在铝合金从液相结晶的过程中还可以细化晶粒，钉扎位错，而Ce与Y的比值为1～2∶1时，可以起到最大的协同作用，最大限度提升铝合金的性能。

进一步的，所述连接部与顶盘、底盘同轴相连形成所述法兰盘，所述空心圆柱空心部位与顶盘空心部位、底盘空心部位组成第一通槽，所述第一通槽的内壁设有两个第一环形卡口，所述第一环形卡口的内径小于上述空心圆柱的内径，所述两个第一环形卡口分别靠近第一通槽顶部端口与第一通槽底部端口，所述第一通槽内壁设有两个第二环形卡口，所述第二环形卡口内径等于空心圆柱内径，第二环形卡口外径大于空心圆柱内径，其外径小于空心圆柱外径；所述法兰盘两端口处设有圆形安装槽。

进一步的，所诉顶盘设有四个圆形通孔，所述四个圆形通孔均匀环绕在所述顶端端口周围；所述底盘设有四个螺纹通孔，所述四个螺纹通孔均匀环绕在底端端口周围；所述底盘底面设有两个卡槽；所述两个卡槽位于上述梁的正下方，两个卡槽处于相互的正对位置。

进一步的，所述空心圆柱的外壁设有一个螺纹孔，贯通所述的第一通槽。

进一步的，所述Mg、Si含量比值为2～2.5∶1。

在合金中加入Mg元素，可以形成Al-Mg-Si合金，在合金形成的过程中，会析出Mg2Si中间相，此中间相呈弥散状态，会促使α固溶体结晶点阵发生畸变，从而提高铝合金的力学强度，但是如果Mg、Si元素的比值过大，会使熔铸过程中，Mg被氧化形成杂质，使铝合金变脆。

进一步的，元素Ce与Y的总量按质量百分比不大于0.3％。

由于Ce与Y在铝液中的溶解度不大，所以要严格控制Ce与Y如果加入的量过大，Ce与Y元素反而会在晶界上析出，形成低熔点共晶体，降低的铝合金的性能。

一种铝铸法兰盘的制备方法，包括以下步骤：

S1：将熔炼炉预热至200～300℃；

S2：配置所述成分的原料，将原料混合均匀后，加入熔炼炉中升温至680～700℃完全熔化为铝液，其中原料铝分3～5次分别加入；

S3：向铝液中加入质量百分比为0.5～0.8％的精炼剂，加入质量比为1.5～2∶4～5∶1的氟化钠，氯化钠，氯化钾混合物，所述混合物的加入量为按质量百分比1.5～2％；所述精炼剂为质量百分数60～70％的六氯乙烷，10～20％的氟硅酸钠，10～20％的光卤石的混合物，经过除气精炼15～20min后静置5～10min，将精炼除渣后的铝液浇注成铝锭，将铝锭机械加工制成法兰盘。

在加入原料之前，对熔炼炉进行预热，可以减少原料加入后形成过多的铝渣，减少杂质的产生，而将原料铝分批加入，可以保证其他元素的原料与铝之间可以充分混合，保证熔炼的质量。质量百分数60～70％的六氯乙烷，10～20％的氟硅酸钠，10～20％的光卤石的混合物可以在高温下快速分解，与铝液中的氢和杂质结合溢出到铝液的表面，保证铝液熔炼后具有较好的性能，通过使用本发明提供的混合物，通过协同作用更能提高与氢和杂质的结合能力，得到的最终产物性能更好。质量比为1.5～2∶4～5∶1的氟化钠，氯化钠，氯化钾混合物对铝合金熔炼细化效果好，实际利用率高，使用量大大节省；可以更均匀地进入所有待细化的铝合金液，故细化后的组织均匀，无粗细晶粒交错的混晶区，从而大大提高了合金的强度和延伸率，减少了裂纹等废品；使细化处理和合金液凝固时间大为缩短，提高了生产效率。

进一步的，所述精炼过程中，从熔炼炉底部通入氮气与四氯化碳的混合气体，所述混合气体中氮气与四氯化碳按体积比为5～6∶1。

CCl4可以在高温时分解为C和氯气，氯气可以与铝生成AlCl3气体，同时氯气也可以与氢气结合生成HCl，因此CCl4的加入，不但可以与氢气结合，带出氢气，还可以生成另外的气体，从另一方面，大大增加了气泡的含量，有利于铝液中氢气的去除，而由于HCl属于刺激性的气体，因此，N2和CCl4的比例要合适，避免污染作业环境。

进一步的，所述精炼过程中，从熔炼炉底部通入氮气与四氯化碳的混合气体，所述混合气体中氮气与四氯化碳按体积比为5～6∶1。

进一步的，所述精炼过程中还加入占铝液总质量1～2％的Al-Sr-Ti合金，所述Al-Sr-Ti合金中Sr元素摩尔百分百比含量为0.5～1％，Ti元素摩尔百分比含量为2～3％。

一般在合金铝的熔炼中，会加入钠盐，由于钠是化学活泼性元素，在变质处理中氧化、烧损激烈、冒白色烟雾，对人体和环境都有危害，操作也不太安全，特别是易使坩埚腐蚀损坏，它的充分变质有效时间短，一般不超过1h。钠还使Al-Mg系合金的粘性增加，恶化铸造性能，当钠量多时，还会使合金的晶粒催化，而Ti加入到铝液中可以起到细化晶粒的作用，与Al形成TiAl3，能够有效地细化晶粒和防止裂纹，Sr加入后氧化烧损也比钠盐小，有效变质持续时间长，对熔炼炉的腐蚀性也比钠盐小，因而可使熔炼炉的使用寿命延长。这种变质法操作也比使用钠盐安全卫生，不产生对人体和环境有害的气体，变质效果也比钠盐好，一般有80-90％的良好变质合格率。使用Sr元素摩尔百分百比含量为0.5～1％，Ti元素摩尔百分比含量为2～3％的Al-Sr-Ti合金可以使Sr和Ti对铝合金的优化效果协同，还能减少Sr的使用量，降低成本，Sr和Ti与铝形成的合金比重比Al大，如果加入量过大，会发生沉降，形成夹杂物，不利于提高铝合金的性能，经过长期实验，使用占铝液总质量1～2％的Al-Sr-Ti合金效果最好。

所述铝铸法兰盘由连接部、顶盘、底盘组合成为为一个整体，其结构稳固、连接可靠、易于携带且容易安装，本发明制成的铝铸法兰盘具有耐磨耐蚀、较高力学强度的优点。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明A-A的剖视图。

图3为本发明的正视图。

图4为本发明的俯视图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

请参照图1-图3，本发明一种法兰盘100包括所述顶盘110、所述底盘面120以及所述连接部130。

顶盘110：所述顶盘为圆环形；

底盘120：所述底盘为圆环形，其外圆直径比顶盘外圆直径大，底盘内圆直径等于顶盘内圆直径；

连接部130：所述连接部由空心圆柱131和四根梁组成132，所述空心圆柱131内圆直径等于顶盘110内圆直径，空心圆柱131的外圆直径小于顶盘110的外圆直径；所述四根梁132与空心圆柱131等高，其均匀分布在空心圆柱131的外壁上，所述四根梁132沿空心圆柱径向方向向外延伸，四根梁132的一端延伸长度等于顶盘的环宽，其另一端延伸长度等于底盘的环宽，两端相连形成锲形梁，四根梁连接顶盘和底盘，增加了法兰盘的强度。

所述连接部与顶盘、底盘同轴相连形成所述法兰盘。

所述连接部132与顶盘110、底盘120同轴相连形成所述法兰盘100，所述空心圆柱131空心部位与顶盘110空心部位、底盘120空心部位组成第一通槽140，所述第一通槽140的内壁设有两个环形卡口141，所述环形卡口的内径小于上述空心圆柱的内径，所述两个第一环形卡口分别靠近第一通槽140顶部端口与第一通槽140底部端口，所述第一通槽内壁设有两个第二环形142卡口，所述第二环形卡口内径等于空心圆柱内径，第二环形142卡口外径大于空心圆柱内径，其外径小于空心圆柱外径；所述法兰盘两端口设有圆形安装槽。

所诉顶盘设有四个圆形通孔，所述四个圆形通孔均匀环绕在所述顶端端口周围；所述底盘设有四个圆形通孔，所述四个圆形通孔均匀环绕在底端端口周围；所述环形通孔用于固定安装。所述底盘底面设有两个卡槽121；所述两个卡槽121位于上述梁的正下方，两个卡槽121处于相互的正对位置，所述两个卡槽121用于安装固定。

所述空心圆柱的外壁设有一个螺纹孔133，贯通所述的第一通槽140，所述螺纹孔133用于固定。

本发明铝铸法兰盘的制备方法实施例如下：

实施例1

S1：将熔炼炉预热至300℃；

S2：配置所述成分的原料，按质量百分比：Si1％，Fe0.1％，Mn0.4％，Cu0.5％，Mg2.5％，Zn6％，Ce0.1％，Y0.1％，余量为铝，将原料混合均匀后，加入熔炼炉中升温至680℃完全熔化为铝液，其中原料铝分3次分别加入；

S3：向铝液中加入质量百分比为0.58％的精炼剂，加入质量比为1.5∶4∶1的氟化钠，氯化钠，氯化钾混合物，所述混合物的加入量为按质量百分比2％；所述精炼剂为质量百分数60％的六氯乙烷，20％的氟硅酸钠，20％的光卤石的混合物，加入占铝液总质量1％的Al-Sr-Ti合金，所述Al-Sr-Ti合金中Sr元素摩尔百分百比含量为1％，Ti元素摩尔百分比含量为3％，经过除气精炼15min后静置10min，精炼过程中，从熔炼炉底部通入氮气与四氯化碳的混合气体，所述混合气体中氮气与四氯化碳按体积比为6∶1。将精炼除渣后的铝液浇注成铝锭，机械加工后得到法兰盘。

实施例2

S1：将熔炼炉预热至300℃；

S2：配置所述成分的原料，按质量百分比：Si1.5％，Fe0.15％，Mn0.3％，Cu1％，Mg3.2％，Zn10％，Ce0.15％，Y0.15％，余量为铝，将原料混合均匀后，加入熔炼炉中升温至690℃完全熔化为铝液，其中原料铝分5次分别加入；

S3：向铝液中加入质量百分比为0.8％的精炼剂，加入质量比为1.8∶4.5∶1的氟化钠，氯化钠，氯化钾混合物，所述混合物的加入量为按质量百分比1.6％；所述精炼剂为质量百分数65％的六氯乙烷，18％的氟硅酸钠，17％的光卤石的混合物，加入占铝液总质量1％的Al-Sr-Ti合金，所述Al-Sr-Ti合金中Sr元素摩尔百分百比含量为0.5％，Ti元素摩尔百分比含量为3％，经过除气精炼15min后静置10min，精炼过程中，从熔炼炉底部通入氮气与四氯化碳的混合气体，所述混合气体中氮气与四氯化碳按体积比为5∶1。将精炼除渣后的铝液浇注成铝锭，机械加工后得到法兰盘。

实施例3

S1：将熔炼炉预热至270℃；

S2：配置所述成分的原料，按质量百分比：Si1％，Fe0.2％，Mn0.2％，Cu0.5％，Mg2.3％，Zn6％，Ce0.14％，Y0.12％，余量为铝，将原料混合均匀后，加入熔炼炉中升温至680℃完全熔化为铝液，其中原料铝分3次分别加入；

S3：向铝液中加入质量百分比为0.8％的精炼剂，加入质量比为2∶5∶1的氟化钠，氯化钠，氯化钾混合物，所述混合物的加入量为按质量百分比2％；所述精炼剂为质量百分数70％的六氯乙烷，20％的氟硅酸钠，10％的光卤石的混合物，加入占铝液总质量1％的Al-Sr-Ti合金，所述Al-Sr-Ti合金中Sr元素摩尔百分百比含量为1％，Ti元素摩尔百分比含量为3％，经过除气精炼15min后静置5min，精炼过程中，从熔炼炉底部通入氮气与四氯化碳的混合气体，所述混合气体中氮气与四氯化碳按体积比为5∶1。将精炼除渣后的铝液浇注成铝锭，机械加工后得到法兰盘。

实施例4

S1：将熔炼炉预热至300℃；

S2：配置所述成分的原料，按质量百分比：Si1％，Fe0.15％，Mn0.3％，Cu1％，Mg2.3％，Zn6％，Ce0.1％，Y0.1％，余量为铝，将原料混合均匀后，加入熔炼炉中升温至700℃完全熔化为铝液，其中原料铝分4次分别加入；

S3：向铝液中加入质量百分比为0.7％的精炼剂，加入质量比为1.6∶4∶1的氟化钠，氯化钠，氯化钾混合物，所述混合物的加入量为按质量百分比2％；所述精炼剂为质量百分数70％的六氯乙烷，10％的氟硅酸钠，20％的光卤石的混合物，加入占铝液总质量1.7％的Al-Sr-Ti合金，所述Al-Sr-Ti合金中Sr元素摩尔百分百比含量为0.8％，Ti元素摩尔百分比含量为2％，经过除气精炼20min后静置5min，精炼过程中，从熔炼炉底部通入氮气与四氯化碳的混合气体，所述混合气体中氮气与四氯化碳按体积比为5.5∶1。将精炼除渣后的铝液浇注成铝锭，机械加工后得到法兰盘。

实施例5

S1：将熔炼炉预热至200℃；

S2：配置所述成分的原料，按质量百分比：Si1％，Fe0.2％，Mn0.4％，Cu1.5％，Mg2.6％，Zn7％，Ce0.15％，Y0.15％，余量为铝，将原料混合均匀后，加入熔炼炉中升温至680℃完全熔化为铝液，其中原料铝分3次分别加入；

S3：向铝液中加入质量百分比为0.5％的精炼剂，加入质量比为2∶4∶1的氟化钠，氯化钠，氯化钾混合物，所述混合物的加入量为按质量百分比2％；所述精炼剂为质量百分数70％的六氯乙烷，20％的氟硅酸钠，10％的光卤石的混合物，加入占铝液总质量1％的Al-Sr-Ti合金，所述Al-Sr-Ti合金中Sr元素摩尔百分百比含量为0.8％，Ti元素摩尔百分比含量为2％，经过除气精炼18min后静置8min，精炼过程中，从熔炼炉底部通入氮气与四氯化碳的混合气体，所述混合气体中氮气与四氯化碳按体积比为5∶1。将精炼除渣后的铝液浇注成铝锭，机械加工后得到法兰盘。

对比例1

本对比例与实施例1的区别仅为：配置的原料成分中不加入Ce、Y元素。

对比例2

本对比例与实施例1的区别仅为：配置的原料成分中Mg、Si含量比为3∶1。

对比例3

本对比例与实施例1的区别仅为：精炼中不加入氟化钠，氯化钠，氯化钾混合物。

对比例4

本对比例与实施例1的区别仅为：精炼剂只加入六氯乙烷。

对比例5

本对比例与实施例1的区别仅为：精炼过程中不通入空气。

表1实施例与对比例性能对比数据

由实施例和对比例的性能对比可以看出，本发明制备的铝铸法兰盘具有较好的耐磨性和力学性能。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。