CN104475699A - 一种采用差压铸造法直接成型泡沫铝零件的工艺 - Google Patents

Abstract

一种采用差压铸造法直接成型泡沫铝零件的工艺，其技术方案为对借鉴差压铸造中的减压法，将熔炼、增粘、搅拌、发泡完成的泡沫铝溶液注入金属模具中，同时在金属模具充型的局部型腔施加负压。将金属型内腔中适当部位开通孔，外接低压空气，在负压的驱动下，加速泡沫铝熔液的充型过程，可以得到表面质量良好、充型充分的泡沫铝直接成型零件。本发明所提出的方法，借鉴了差压铸造中的减压法原理，引入了负压，辅助泡沫铝成型，大大改善了泡沫铝直接成型零件的充型性能和表面光洁度。而且并未对整个铸造模具施加负压，只是在铸造模具内部的局部空间施加负压，从而大大节省了设备的成本、体积、空间等。本发明方法结合了泡沫铝直接成型法和差压铸造负压法的优点，是综合考虑成本、效果的有效实施方案。

Description

一种采用差压铸造法直接成型泡沫铝零件的工艺

技术领域：

 本发明涉及一种采用差压铸造法直接成型泡沫铝零件的工艺，属金属材料加工技术领域。

背景技术：

 泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂后，经过发泡工艺而成，同时兼有金属和气泡特征。它具有密度小、高吸收冲击能力强、耐高温、防火性能强、抗腐蚀、隔音降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、耐候性强等特点，在航天舰船、汽车防撞、道路隔音、建筑防火等领域得到了应用。泡沫铝的吸能具有良好的速率应变特性，即，应变速率越大，单位体积泡沫铝所能吸收的能量就越大，最高可达8～30J/cm³。泡沫铝的这种性能，使其成为最理想的吸能、防撞和防爆材料。目前，奔驰、宝马和本田等汽车大厂已经在汽车防撞梁、A柱、B柱等处使用泡沫铝材料，用于车体的防撞吸能。韩国今年派出的国际维和部队，其兵营所用材料也是泡沫铝，用于防止流弹和冷枪等。

 [0003]  泡沫铝传统制备方法中，熔体发泡法工艺如下：在铝液中加入增粘剂，搅拌均匀后加入发泡剂，放入到一定温度的模具中进行发泡而成。其具体的工具参数为：增粘剂采用钙粒，其添加温度对熔体的粘度有很大影响，温度越高粘度越大，在660℃添加2%Ca粒搅拌10min可以获得合适的熔体发泡粘度。折叶桨式搅拌器的搅拌效果理想，采用边加入边提高转速的方法添加TiH2易于将发泡剂分散均匀。选用粒度为74μmTiH2颗粒可以得到较高孔隙率的泡沫。氢化钛添加量宜在1.0～1.6%范围，发泡温度选择620～630℃范围，冷却方式在空气中自然缓冷，并使发泡槽温度高于熔体10℃。可以实现不同厚度500mm×1000mm×X的铝合金泡沫铝板材的制备。

差压铸造又称反压铸造、压差铸造。它是在低压铸造的基础上派生出来的一种铸造方法。与低压铸造的不同点是在铸型外罩个密封罩，内充压缩气体，使铸型处于气体的一定压力之下。金属液充型时，使保温炉中气体的压力大于铸型中气体的压力，如低压铸造时那样实现金属液的充型、保压和增压。但此时铸件是在更高的压力作用下结晶凝固的，所以可保证获得致密度更高的铸件。保温炉金属液面上和铸型内压力差获得的方案有两种：1.增压法 先向密封罩和保温炉内同时通入同样压力的气体，使它们之间压力平衡。然后保持密封罩内的气体压力值，向保温炉中金属液面上逐步通入压力更大的气体，创建上下罐的压力差，从而实现金属液的充型和保压。2.减压法 先向密封罩和保温炉内同时通入同样压力的气体，在达到平衡后，逐步放去密封罩内的压缩气体，是压力逐步降低，实现金属液的充型和保压。

发明内容：

本发明借鉴差压铸造中的减压法，提出一种采用差压铸造法直接成型泡沫铝零件的工艺，其技术方案为将熔炼、增粘、搅拌、发泡完成的泡沫铝溶液注入金属模具中，同时在金属模具充型的局部型腔施加负压。将金属型内腔中适当部位开通孔，外接低压空气，在负压的驱动下，加速泡沫铝熔液的充型过程，可以得到表面质量良好、充型充分的泡沫铝直接成型零件。

对型腔内部，所开气孔孔径大小为0.5~20mm，气孔内安装金属管作为抽负压通路，气孔在模具内部的出口处安装排气塞，以防止泡沫铝溶液流入。

负压压力大小为0.01~0.1MPa，负压气源为真空泵。

负压通路设开关，在泡沫铝溶液流入之后开启，开关为人工控制或传感器自动控制。传感器可以采用液面传感器，当泡沫铝溶液流至相应位置时，启动负压，辅助充型。

有益效果：  本发明所提出的方法，借鉴了差压铸造中的减压法原理，引入了负压，辅助泡沫铝成型，大大改善了泡沫铝直接成型零件的充型性能和表面光洁度。而且并未对整个铸造模具施加负压，只是在铸造模具内部的局部空间施加负压，从而大大节省了设备的成本、体积、空间等。本发明方法结合了泡沫铝直接成型法和差压铸造负压法的优点，是综合考虑成本、效果的有效实施方案。

附图说明：

 图1为差压铸造法直接成型泡沫铝零件示意图

附图标记：1. 金属模具，2. 泡沫铝合金熔液，3. 未充型空隙， 4. 负压通道

具体实施方式：

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下。

 气孔孔径大小为10mm，气孔内安装金属管作为抽负压通路，气孔在模具内部的出口处安装排气塞，以防止泡沫铝溶液流入。

负压压力大小为0.02MPa，负压气源为真空泵。

负压通路设开关，在泡沫铝溶液流入之后开启，开关为人工控制。

所生产泡沫铝产品，其孔隙率为90%，平均气泡直径在2mm，孔隙率和密度的误差范围在±3%以内，并且具有良好的表面光洁度，充型不足造成的废品率在1%以内。

 申请人声明，以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种采用差压铸造法直接成型泡沫铝零件的工艺，其特征在于：将熔炼、增粘、搅拌、发泡完成的泡沫铝溶液注入金属模具中，同时在金属模具充型的局部型腔施加负压，将金属型内腔中适当部位开通孔，外接低压空气，在负压的驱动下，加速泡沫铝熔液的充型过程，可以得到表面质量良好、充型充分的泡沫铝直接成型零件。

2.根据权利1所述的成型泡沫铝零件的工艺，其特征在于：对型腔内部，所开气孔孔径大小为0.5~20mm，气孔内安装金属管作为抽负压通路，气孔在模具内部的出口处安装排气塞，以防止泡沫铝溶液流入。

3.根据权利2所述的成型泡沫铝零件的工艺，其特征在于：负压压力大小为0.01~0.1MPa，负压气源为真空泵。

4.根据权利2所述的成型泡沫铝零件的工艺，其特征在于：负压通路设开关，在泡沫铝溶液流入之后开启，开关为人工控制或传感器自动控制，传感器可以采用液面传感器，当泡沫铝溶液流至相应位置时，启动负压，辅助充型。