大型薄壁耐压铝合金壳体特种铸造技术

大型薄壁耐压铝合金壳体特种铸造技术内容摘要：

铝合金壳体，对充型压力有很高的要求，如果压力过大，充型速度太快，壳体铸件型腔内气体排除不及时，会在铸件上部造成涡气，形成气旋；压力过小，充型速度太慢，铝液尚没充满型腔，便凝固了，造成铸件浇不足的缺陷，于是我 公司 改变了低压铸造机一次给压的结构，增加了补充压力阀，并根据不同的铸件形状和特点，来控制加压的速度和压力，使同一铸 件在整个凝固过程中，一直在同一压力下凝固成型， 提高 了成型后的铝合金铸件内部组织的致密度。 二是对铝液的质量的控制。 铝液的纯净度是铝合金铸件质量的关键。 铝在空气环境中熔化，极易吸入空气中的潮气，使铝液中含气体，这些气体在铸件凝固时析出，在铸件中形成类似针孔大小的气孔；又由于铝是酸、碱两性元素，在与空气接触过程中，极易氧化，生成三氧化二铝，形成氧化皮，悬浮在铝液中，凝固在铝合金铸件中造成氧化夹渣。 为了解决上述问题，我们精心研制的精炼剂，克服比重、浮力等因素，通过精炼剂的颗粒在铝液中上浮，将铝液中的气体携带上来，我们又研制了清渣剂，通过清渣剂对渣铝进行分离，清除铝 液中的氧化夹渣物，这样，就削除了铝合金铸件中的氧化夹渣物，降低了针孔度，提高了铸件的抗拉强度和气密性。 三是对铸件机加工精度的控制。 由于“神舟号”飞船的发射系统及运载火箭对铝合金铸件的高精度要求，即使采用现在最先进的数控加工机床来加工，也无法保证其精度要求，为了解决这一难题，我 公司 在数控加工的基础上，在加工工序上做了创新的工艺措施，确保了加工尺寸高精度的要求。 项目的成熟度分析 本公司通过对低压铸造机的改造和铸造工艺的改进，已经解决了大型薄壁铝合金壳体铸件的成型问题；对铝液的净化及热处理，解决了内部质量问 题；对机加工工艺的改进，满足了军工产品对铝合金铸件加工的高、精、尖要求。 该项技术的工艺规程，技术指标、技术参数、操作程序等都已基本定型。 本公司研发的“大型薄壁耐压铝合金壳体特种铸造技术” 2020 年列入营口市科技攻关计划， 2020 年通过省科技厅组织的科技成果鉴定，专家鉴定意见为，通过自主创新，将低压铸造技术成功地应用在大型薄壁耐压铝合金壳体铸造，技术 国内领先，利用该技术生产的产品质量 达到国际同 类产品的先进水平。 该项成果 2020 年获得营口市科技进步一等奖。 本公司生产的大型薄壁耐压铝合金壳体铸件，被国内 平高电 气、平高东芝、山东鲁能 AE 帕瓦、上海西门子等知名企业作为“合格供方”，大批量使用，替代了进口产品，深受广大用户的好评。 本公司还被中国航天科技集团指定为“合格分承制方” ，由本公司为神州飞船及火箭发射装置配套高性能铝合金部件。 日本、德国等重点电气设备制造企业已向我公司提出大量的供货要求。 目前本公司已形成年产 1000 吨的规模生产能力，国内市场占有率 近 5%。 由于本公司技术先进，产品质量好，目前市场供不应求。 产品主要技术性能指标 （ 1）铸件尺寸指标（按图纸要求 ） 最大外廓尺寸 1600 1600mm，最大高度 1810mm，最大直径 1600mm，最大单体重量 500Kg。 （ 2）铝合金铸件化学元素指标 ZL101： 主元素： %、 %、余量 Al 杂 质： Fe﹤ %、 Cu﹤ %、 Zn﹤ %、 Mn﹤ %、 Ti+Zr﹤ %、 Be﹤ %、 Sn﹤ %、 Ph﹤ %、 杂质总和﹤ % ZL101A：主元素： %、 %、 %、余量 Al 杂 质： Fe﹤ %、 Cu﹤ %、 Zn﹤ %、 Mn﹤ %、 Zr﹤ %、Sn﹤ %、 Ph﹤ %、杂质总和﹤ % （ 3）铝合金铸件物理性能指标 ZL101:T6 处理，抗拉强度 225MPa、伸长率 1%、布氏硬度 70 ZL101A:T6 处理，抗拉强度 275MPa、伸长率 2%、布氏硬度 80 （ 4）铝合金铸件气密性检验指标 水压试验 (20℃表压 ) SF6 气密测试 (20℃表压 ) 破坏性试验 (20℃表压 ) 知识产权情况 公司长期以来，与 清华 大学进行技术合作，保持良好的合作关系， 在技术开发方面得到 清华 大学的支持。 本项技术由本公司自主研发，已申报国家专利 （专利名称《低压铸造机开合铸型机构》，专利申请号 ） ，具有自主知识产权。 四、项目产品市场分析 高强度大型薄壁铝合金壳体主要用于输变电设备 110 千伏、 220 千伏、 550千伏、 750 千伏超高压 SF6 断路器上，是该设备上的关键配件。 要求该壳体耐高压、不渗漏，确保 SF6 断路器 20 年不大修、 30 年不渗漏的优质特点。 由于电力工业在 以每年 30%以上的速度 突飞猛进的发展，为电 力 设备配套的断路器 等大型铝合金壳体铸件 相应的增加，全国大型生产高压断路器的企业至少有十几个，平均每年需要铝合金铸件 20 多万吨，特别是大型薄壁铝合金壳 体铸件，更是各企业急需的产品。 近年来 ，随着航天 、航空等军工企业 和交通、化工等 领域 的快速发展 ，由于铝合金铸件具有比重轻，塑性高，有良好的导电性和导热性，抗腐蚀性能力强的特点， 需求量在逐年增加， 应用 范围逐年扩大。 、未来市场预测 目前全国大型生产高压断路器的企业至少有十几个，平均每 年需要铝合金铸件 20 多万吨，特别是大型薄壁铝合金壳 体铸件，更是市场。