CN101147968B - 低温剪切流变压铸工艺 - Google Patents

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Abstract

一种低温剪切流变压铸工艺，其特征是方法步骤如下：(1)合金熔体通过送料装置进入转动输送管，采用低转速输送通管控制冷却实现急冷金属液和凝固初期的搅拌；(2)携带大量晶核的熔体流入结晶炉内，通过浆料微观结构在线检测技术，控制和检测初生相的生长形态和浆料的固相率；(3)浆料注入压铸机压室进行直接成型。本发明的有益效果是：1、实现了半固态浆料制备和直接成形一体化，降低了生产成本；2、浆料制备工艺流程短、能耗低、效率高、设备简单、结构紧凑、适用性强，特别适合于我国中小型压铸企业。

Description

低温剪切流变压铸工艺
技术领域
本发明涉及一种半固态浆料流变成形工艺，尤其涉及一种低温剪切流变压铸工艺。
背景技术
半固态成形技术被公认为21世纪最有前途的轻合金近净成形技术，包括触变成形和流变成形两条成形路线。虽然触变成形在工业生产中已经取得了成功应用，但经过多年的生产实践和深入研究发现触变成形存在三大工艺缺陷：(1)生产成本高，电磁搅拌功率大，效率低，能耗高，制备半固态坯料时额外高出约40％的费用；重熔加热能耗高，坯料表面氧化严重，流失金属约占坯料重量的5-12％；锯屑、重熔加热期间的流汤、浇注系统和废品废料不能马上回收，必须返回坯料制备车间或坯料供应商的生产厂，增加生产成本。(2)坯料的液相成分不能过高，成形复杂零件时遇到困难，否则坯料的搬运难以实现。(3)生产过程中控制任务重，除了对半固态浆料和坯料质量严格控制外，还需要对重熔加热过程进行严格控制。为了解决上述问题，进一步降低生产成本，近年来，半固态成形技术领先国家将半固态浆料直接成形技术作为降低成本的主攻方向，因该工艺具有流程短、材料损失少、节能低耗，易被中小型生产厂接受，被认为更具有工业应用前景。
在流变成形中，半固态浆料的质量(固相的形态、尺寸、多少和分布，固相间的体积粘合度)必须在制备阶段控制，如果半固态浆料的质量达不到要求，就会出现充型不完整、液相偏析等缺陷。半固态成形技术的优越性完全依赖于浆料(坯料)所具有的特殊组织结构，即细小球状固态颗粒均匀悬浮于液态基体中而形成的固液共存的半固态组织。所以半固态浆料直接成形的关键技术之一是如何快速获得与触变成形中重熔加热后相近的半固态组织。流变成形未能得到大规模应用的另一主要原因是半固态浆料的保存和运输很不方便，关键是浆料质量在保存和运输期间会发生恶化。因此如何有效处理制浆设备和浆料成形设备间的连接是解决问题的关键，目前还没有适合于工业生产的成熟技术和设备，需要自主开发。
发明内容
本发明的目的是提供一种低温剪切流变压铸(RDC)工艺，将低转速输送管制备近球晶铝合金半固态浆料与常规压铸技术(HPDC)结合，制备高质量的流变压铸件。
本发明是这样来实现的，其工艺方法步骤如下：
1、合金熔体通过送料装置进入转动输送管，采用低转速输通管控制冷却实现急冷金属液和凝固初期的搅拌，使流经输送管后的熔体温度达到合金液线±3℃，达到激发熔体形核，加强晶粒游离，减少游离晶粒的熔化；
2、携带大量晶核的熔体流入结晶炉内，通过浆料微观结构在线检测技术，控制和检测初生相的生长形态和浆料的固相率，获得优质半固态浆料；
3、当固相率达到20％-40％时，浆料注入压铸机压室进行直接成型。
本发明的有益效果是：1、实现了半固态浆料制备和直接成形一体化，降低了生产成本，解决了流变成形中浆料保存和运输难的问题；2、浆料制备工艺流程短、能耗低、效率高、设备简单、结构紧凑、适用性强，特别适合于我国中小型压铸企业；3、应用前景宽广：适用的铝合金包括变形铝合金和铸造铝合金。4、流变压铸二次凝固中，半固态浆料在模具型腔内发生体积凝固，铸件横断面和纵断面微观组织分布很均匀，初生α-Al非常细小，均匀分布在基体中；金属间化合物和共晶Si细小；5、与HPDC相比，RDC可提高铸件的致密性和力学性能，尤其延伸率提高明显。
附图说明
图1为本发明的工作示意图。
在图中，1、送料装置 2、转动输送管机构 3、结晶炉 4、压铸机 5、浆料质量在线控制系统
具体实施方式
如图1所示，其工艺制备方法步骤如下：
1、合金熔体通过送料装置1进入转动输送管机构2，采用低转速输送管控制冷却实现急冷金属液和凝固初期的搅拌，使流经输送管后的熔体温度达到合金液线±3℃，达到激发熔体形核，加强晶粒游离，减少游离晶粒的熔化；
2、携带大量晶核的熔体流入结晶炉3内，通过浆料质量在线控制系统5控制和检测初生相的生长形态和浆料的固相率，获得优质半固态浆料；
3、当固相率达到20％-40％时，浆料注入压铸机4进行直接成型。
以YL112合金制备流变压铸实例
YL112合金是较普遍使用的压铸合金，其化学成分为(wt％)：Si 9.4，Cu3.47，Mg0.34，Mn0.27，Fe0.72，Zn0.72，Cr0.04，其余是Al.。
将YL112合金锭在坩埚电阻炉内熔炼，熔炼温度为730℃，用六氯乙烷除气，扒渣静置15min后待用。利用低温剪切工艺进行浆料，浆料蓄积器温度恒为560℃±1，输送管温度控制在450℃左右。流变压铸设备为DCC280型280t卧式冷室压铸机，本实验未对压铸机结构进行任何变动。

Claims (1)

1.一种低温剪切流变压铸工艺，其特征是工艺方法步骤如下：
(1)合金熔体通过送料装置进入转动输送管，采用低转速输送管控制冷却实现急冷金属液和凝固初期的搅拌，使流经输送管后的熔体温度达到合金液线±3℃，达到激发熔体形核，加强晶粒游离，减少游离晶粒的熔化；
(2)携带大量晶核的熔体流入结晶炉内，通过浆料微观结构在线检测技术，控制和检测初生相的生长形态和浆料的固相率，获得优质半固态浆料；
(3)当固相率达到20％-40％时，浆料注入压铸机压室进行直接成型。
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