CN102366825B - 一种利用压铸制备镁合金触变坯料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用压铸制备镁合金触变坯料的方法，本发明采用两次浇注两次加压处理，第一次加压时快速加压，使得镁合金液与料筒壁的激冷层向内混合至未凝固的镁合金液体中，作为初生相的晶核，然后二次浇注后，两次浇注的镁合金在料筒内混合形成半固态，此时通过冲头的慢速加压，使其形状固定并凝固，将其半固态状态保持下来。工艺流程简单，工艺快速稳定，易于控制，生产效率高，成本低。

Description

一种利用压铸制备镁合金触变坯料的方法

技术领域

本发明涉及铸造领域，特别涉及镁合金半固态铸造成型技术领域。

背景技术

在20世纪70年代以来，半固态成型技术(Semi-SolidForming)得到迅速发展。经过近30年的研究开发，半固态技术已经部分应用于商业生产。现在，半固态主要应用在轻金属及其合金。其中，铝合金的研究较系统而全面，而镁合金的半固态成型技术，主要集中在几种常用铸造用合金上。

镁合金是密度最小的结构金属材料，具有刚度好，比强度高，减振性优良等特性。鉴于这些特点，镁合金的应用获得了人们的极大关注，由于“节能、环保、可再生、轻量化”理念的深化，镁合金已成为首选的工业应用金属材料。过去，镁合金应用仅限于航空航天。近来，随着镁合金生产技术的发展，各种镁合金成型加工方法的发展和完善，使镁合金作为结构材料的应用越来越广泛，引起制造业相关人员的极大兴趣。特别是现在大家对“节能、环保”的高度共识，更扩大了镁合金的应用领域。现在，镁合金在汽车、电子器件、体育用品、日用品等都显示出广阔的应用前景。

到现在为止，镁合金半固态成型技术有多种方法，总体的可以分为流变成型(Rheoforming)、触变成型(Thixoforming)和注射成型(Injectionforming)。经过加热熔炼的合金原料液体通过机械搅拌、电磁搅拌或其他复合搅拌，在结晶凝固过程中形成半固态浆料，接下来的工艺分为两种：

一种是将半固态浆料直接压入模具腔进而压铸成形或对半固态浆料进行直接轧制、挤压等加工方式成形，即流变成形(Rheoforming)。

另一种是将半固态浆料制成锭坯，经过重新加热至半固态温度，形成半固态浆料再进行成形加工，即触变成形(Thixoforming)。

在上述介绍的半固态成型技术中，得以较深入研究和快发展的成型技术是触变成型。为了降低成本，优化工艺，针对半固态坯料的制备，开发出多种制备工艺，但是成本仍然居高不下，工艺的稳定性也较难以保证。

目前，半固态坯料的制备方法有：机械搅拌法、电磁搅拌法、应变诱发熔化激活法。这些半固态坯料的制备方法，在应用中都需要严格控制工艺参数，需要较多辅助设备，实施中也存在较多的问题，同时辅助设备的增加，也较大的增加了开发生产成本。

例如，中国专利公开号为CN101108413A、公开日为2008年1月23日、名称为冷室压射套筒内的半固态材料成型的专利文献，公开了一种用压铸机料筒制备半固态坯料的方法。此方法的优点是，可以在料筒中对合金液进行半固态处理，得到的半固态料直接进行后继压铸成型，得到符合要求的半固态毛坯零件。其不足之处是，需要在料筒上安装多种复杂的辅助控制设备，增加生产成本；同时，对设备工艺参数要求严格，增加操作复杂性；特别是安装的感应混料装置，在生产中，安装和实施较难实现，半固态材料状态测定也较难。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种利用压铸制备镁合金触变坯料的方法。

为实现所述目的，本发明采用的技术方案为：

一种利用压铸制备镁合金触变坯料的方法，包括如下步骤：

1)、合金熔化：将铸态镁合金锭放入感应加热镁合金熔炼炉中，通入保护气体，保护气体为六氟化硫，六氟化硫体积用量为0.1～0.2％，盖上炉盖后升温至720～750℃待合金锭全部熔化为合金液。

2)、合金精炼除气处理：合金全部熔化后，调整温度为735～740℃，加入精炼变质除气剂六氯乙烷，用量为合金液重量的1.0～1.2％，对合金液进行精炼变质除气处理，时间10～15分钟。经过处理合格的合金液，静置3～5分钟后，除去表面的残渣。

3)、调温浇铸：调整合金液温度达到浇注温度680～700℃，然后将其浇注到压铸机料筒中，浇注量为料筒容积的1/4～1/3，然后用冲头快速加压，加压速度为400～500mm/s，然后冲头返回，并将为完全凝固具有一定粘度的镁合金料带回，再向料筒中浇注温度为680～700℃的镁合金夜，控制总浇注量为料筒容积的3/4，然后用冲头慢速加压，加压速度为50～100mm/s，然后保压至镁合金凝固，即可获得镁合金触变坯料。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明采用两次浇注两次加压处理，第一次加压时快速加压，使得镁合金液与料筒壁的激冷层向内混合至未凝固的镁合金液体中，作为初生相的晶核，加上冲头快速加压和返回的过程，由于料筒壁、冲头的冷却作用以及冲头施加力的作用，使得第一次浇注的镁合金液呈粘稠态，其中有大量的固相分数，并且固相部分的形状为球或椭球型；然后二次浇注后，两次浇注的镁合金在料筒内混合形成半固态，此时通过冲头的慢速加压，使其形状固定并凝固，将其半固态状态保持下来。

2.工艺流程简单，工艺快速稳定，易于控制，生产效率高，成本低；本发明利用压铸成型技术制备半固态坯料，选用普通压铸镁合金锭，在合金熔炼炉中熔化处理，并用普通压铸机即可制备半固态坯料，基本无新增其他辅助设备投入。

3.坯料性能好：本发明所成型出的半固态坯料，具有20-25％的初生固相分数，细小均匀的组织。

具体实施方式

实施例一

一种利用压铸制备镁合金触变坯料的方法，包括如下步骤：

1)、合金熔化：将铸态镁合金锭放入感应加热镁合金熔炼炉中，通入保护气体，保护气体为六氟化硫，六氟化硫体积用量为0.1％，盖上炉盖后升温至750℃待合金锭全部熔化为合金液。

2)、合金精炼除气处理：合金全部熔化后，调整温度为735℃，加入精炼变质除气剂六氯乙烷，用量为合金液重量的1.2％，对合金液进行精炼变质除气处理，时间10分钟。经过处理合格的合金液，静置5分钟后，除去表面的残渣。

3)、调温浇铸：调整合金液温度达到浇注温度680℃，然后将其浇注到压铸机料筒中，浇注量为料筒容积的1/3，然后用冲头快速加压，加压速度为400mm/s，然后冲头返回，并将为完全凝固具有一定粘度的镁合金料带回，再向料筒中浇注温度为680℃的镁合金夜，控制总浇注量为料筒容积的3/4，然后用冲头慢速加压，加压速度为50mm/s，然后保压至镁合金凝固，即可获得镁合金触变坯料。

实施例二

一种利用压铸制备镁合金触变坯料的方法，包括如下步骤：

1)、合金熔化：将铸态镁合金锭放入感应加热镁合金熔炼炉中，通入保护气体，保护气体为六氟化硫，六氟化硫体积用量为0.2％，盖上炉盖后升温至720℃待合金锭全部熔化为合金液。

2)、合金精炼除气处理：合金全部熔化后，调整温度为740℃，加入精炼变质除气剂六氯乙烷，用量为合金液重量的1.0％，对合金液进行精炼变质除气处理，时间15分钟。经过处理合格的合金液，静置3分钟后，除去表面的残渣。

3)、调温浇铸：调整合金液温度达到浇注温度700℃，然后将其浇注到压铸机料筒中，浇注量为料筒容积的1/4，然后用冲头快速加压，加压速度为500mm/s，然后冲头返回，并将为完全凝固具有一定粘度的镁合金料带回，再向料筒中浇注温度为700℃的镁合金夜，控制总浇注量为料筒容积的3/4，然后用冲头慢速加压，加压速度为100mm/s，然后保压至镁合金凝固，即可获得镁合金触变坯料。

实施例三

一种利用压铸制备镁合金触变坯料的方法，包括如下步骤：

1)、合金熔化：将铸态镁合金锭放入感应加热镁合金熔炼炉中，通入保护气体，保护气体为六氟化硫，六氟化硫体积用量为0.15％，盖上炉盖后升温至735℃待合金锭全部熔化为合金液。

2)、合金精炼除气处理：合金全部熔化后，调整温度为740℃，加入精炼变质除气剂六氯乙烷，用量为合金液重量的1.1％，对合金液进行精炼变质除气处理，时间3分钟。经过处理合格的合金液，静置4分钟后，除去表面的残渣。

3)、调温浇铸：调整合金液温度达到浇注温度690℃，然后将其浇注到压铸机料筒中，浇注量为料筒容积的1/4，然后用冲头快速加压，加压速度为450mm/s，然后冲头返回，并将为完全凝固具有一定粘度的镁合金料带回，再向料筒中浇注温度为690℃的镁合金夜，控制总浇注量为料筒容积的3/4，然后用冲头慢速加压，加压速度为75mm/s，然后保压至镁合金凝固，即可获得镁合金触变坯料。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (1)

1.一种利用压铸制备镁合金触变坯料的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)、合金熔化：将铸态镁合金锭放入感应加热镁合金熔炼炉中，通入保护气体，保护气体为六氟化硫，六氟化硫体积用量为0.1～0.2％，盖上炉盖后升温至720～750℃待所述合金锭全部熔化为合金液；

2)、合金精炼除气处理：所述合金锭全部熔化后，调整温度为735～740℃，加入精炼变质除气剂六氯乙烷，用量为合金液重量的1.0～1.2％，对合金液进行精炼变质除气处理，时间10～15分钟；经过处理合格的合金液，静置3～5分钟后，除去表面的残渣；

3)、调温浇铸：调整合金液温度达到浇注温度680～700℃，然后将其浇注到压铸机料筒中，浇注量为料筒容积的1/4～1/3，然后用冲头快速加压，加压速度为400～500mm/s，然后冲头返回，并将未完全凝固具有一定粘度的镁合金料带回，再向料筒中浇注温度为680～700℃的镁合金液，控制总浇注量为料筒容积的3/4，然后用冲头慢速加压，加压速度为50～100mm/s，然后保压至镁合金凝固，即可获得镁合金触变坯料。