CN105149541B - 用于挤压压铸生产的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于挤压压铸生产的工艺，包括步骤(1)：用设有水平压射结构的挤压压铸机对金属或合金溶液进行分阶段压射，每阶段设置不同的动态压射速度，其中每阶段的动态压射速度的最大值均低于0.35m/s。本发明提供的用于挤压压铸生产的工艺，利用水平压铸机进行压铸，提高了挤压压铸的生产效率，解决了立式压铸机生产节拍慢的产能问题，同时，通过在压铸过程中设置特定的SOP参数，使压铸产品具备低气孔率、可热处理、高强度等性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于挤压压铸生产的工艺。
背景技术
传统的高压铸造过程，主要包含低速压射、高速压射和增压3个阶段。由于压铸时合金液自浇口处高速射出，因此无可避免地会卷入空气，容易形成气孔缺陷，使产品内部组织缩松，强度降低，这使得传统的压铸难以满足承载受力结构件的压铸生产。针对以上问题，一种新的超低速用于挤压压铸生产的工艺引起了关注，这种方法使金属液以层流方式指向流动，从而使填充速度远低于传统压铸工艺。超低速压铸技术可以满足汽车发动机支架等承重受力结构压铸件的低气孔率、可热处理、高强度等特殊需求。然而实际生产中，由于压射速度的降低，容易造成冷隔、留痕、浇不足等缺陷，需要对挤压压铸生产工艺进行相应的调整和改进。
目前，行业挤压工艺使用卧式锁模、立式压射方式的挤压机生产。立式压射的挤压机压射系统在压铸机哥林柱下方，需要特殊结构使料筒转动一定角度完成喷涂、倒料、压射动作。挤压机需要做地坑安装，压射系统在地坑中安装且结构复杂，维修不方便，安全性差。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种解决以上问题的用于挤压压铸生产的工艺。
该用于挤压压铸生产的工艺包括以下步骤：
(1)用设有水平压射结构的挤压压铸机对金属或合金溶液进行分段压射，每段设置不同的动态压射速度，其中每段的动态压射速度的最大值均低于0.35m/s。
其中，其中每段的压射速度均低于0.25m/s。
其中，对金属或合金溶液进行第一阶段、第二阶段和第三阶段的分段压射，步骤(1)包括：
(11)第一阶段，采用120～160MPa的动态压力对金属或合金溶液进行匀加速压射，直至金属或合金溶液充型至40％～65％，此阶段的动态压射速度为0.01～0.10m/s；
(12)第二阶段，采用120～160MPa的动态压力对金属或合金溶液继续加速压射，直至金属或合金溶液实现快速充型，此阶段的动态压射速度为0.10～0.35m/s；
(13)第三阶段，采用210～240MPa的动态压力对金属或合金溶液进行降速动态压射，使得金属或合金溶液凝固，铸件成型。
其中，所述步骤(13)还包括：压射速度为0.01～0.10m/s，压射时间为3～7s。
其中，步骤(1)之前还包括步骤：
(1’)将金属溶液或合金溶液注入多点排气的挤压压铸模具内，其中挤压压铸模具的冲头截面积：浇口截面积＝7:1～5:1；
其中，挤压压铸模具的浇口为等截面或沿金属或合金溶液的流动方向渐缩式设置。
其中，步骤(1’)还包括：
将密度＞2.6g/cm3含氢量＜0.2cc/100g的金属溶液或合金溶液注入模具内。
其中步骤(1’)之前还包括步骤：
(01)用120KW电加热双联石墨坩埚熔炼炉将金属锭或合金锭熔炼成金属溶液或合金溶液；
(02)将金属溶液或合金溶液升温至690～710℃进行精炼排气，使得金属溶液或合金溶液的密度密度＞2.6g/cm3，含氢量＜0.2cc/100g。
其中步骤(02)还包括：
在金属溶液或合金溶液中加入1k精炼剂，旋转吹入氮气除气，其中氮气压力为：1.0～1.5kg，除气时间为25～35min。
其中，金属溶液或合金溶液为铝合金溶液。
本发明提供的挤压压铸生产的工艺，利用水平压铸机进行压铸，提高了挤压压铸的生产效率，解决了立式压铸机生产节拍慢的产能问题，同时，通过在压铸过程中设置特定的SOP参数，使压铸产品具备低气孔率、可热处理、高强度等性能，同时在挤压压铸生产中，开创性地引入水平压射挤压压铸机，推动了挤压压铸生产的自动化进程。
附图说明
并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一个实施例的用于挤压压铸生产的工艺的模流分析示意图；
图2是高速挤压压铸生产工艺的模流分析示意图；
图3是本发明的一个实施例的用于挤压压铸生产的工艺的生产的产品的内部组织图；
图4是普通压铸产品的内部组织图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本发明的基本思想是运用水平压射的挤压压铸机，配合相应的SOP参数对金属或合金液分为三个阶段进行压射.具体包括：
第一阶段，以压射开始为起始，直至金属或合金溶液充型至40％～65％对金属或合金进行匀加速压射，将冲头的速度匀加速提升至0.01～0.10之间的某一数值；
第二阶段，以第一阶段结束为起始，直至金属或合金溶液完成充型，这一阶段，冲头速度瞬时提高至0.10～0.35m/s之间的某一数值，使得金属或合金溶液在0～2秒内完成快速充型；
第三阶段以第二阶段结束为起始，直至铸件成型，这一阶段，冲头速度瞬时降至0.01～0.35之间的某一数值，然后再逐渐减速至0.01～0.10m/s之间的某一数值，此时铸件成型，整个过程持续3～7秒。
下面将通过实施例的方式对本发明进行说明。
实施例 一种水平压射的挤压压铸生产工艺
实施例1
(01)用120KW电加热双联石墨坩埚熔炼炉将铝合金锭熔炼成铝合金溶液。
(02)将铝合金溶液升温至690℃进行精炼排气，使得铝合金溶液的密度密度＞2.6g/cm3，含氢量＜0.2cc/100g。
其中，精炼排气的方法为：在铝合金溶液中加入1k精炼剂，旋转吹入氮气除气，其中氮气压力为：1.0kg，除气时间为25min。
(1’)将密度＞2.6g/cm3含氢量＜0.2cc/100g的铝合金溶液注入模具内；
其中模具为多点排气的挤压压铸模具，模具的冲头截面积：浇口截面积＝1:5，模具的浇口为等截面或沿铝合金溶液的流动方向渐缩式设置。
(1)用设有水平压射结构的挤压压铸机铝合金溶液进行分段压射，每段设置不同的动态压射速度，其中每段的动态压射速度的最大值均低于0.35m/s。
实施例2
(01)用120KW电加热双联石墨坩埚熔炼炉将金属锭或合金锭熔炼成铝合金溶液。
(02)将铝合金溶液升温至710℃进行精炼排气，使得铝合金溶液的密度密度＞2.6g/cm3，含氢量＜0.2cc/100g。；
其中，精炼排气的方法为：在铝合金溶液中加入1k精炼剂，旋转吹入氮气除气，其中氮气压力为：1.5kg，除气时间为35min。
(1’)将密度＞2.6g/cm3含氢量＜0.2cc/100g的铝合金溶液注入模具内。
其中模具为多点排气的挤压压铸模具，模具的冲头截面积：浇口截面积＝1:7，模具的浇口为等截面或沿金属或合金液体的流动方向渐缩式设置。
(1)用设有水平压射结构的挤压压铸机对金属或合金溶液进行分段压射，每段设置不同的动态压射速度，其中每段的动态压射速度的最大值均低于0.25m/s。
实施例3：
(01)用120KW电加热双联石墨坩埚熔炼炉将金属锭或合金锭熔炼成铝合金溶液；
(02)将铝合金溶液升温至690℃进行精炼排气，使得铝合金溶液的密度密度＞2.6g/cm3含氢量＜0.2cc/100g；
其中，精炼排气的方法为：在铝合金溶液中加入1k精炼剂，旋转吹入氮气除气，其中氮气压力为：1.0kg，除气时间为25min。
(1’)将密度＞2.6g/cm3含氢量＜0.2cc/100g的铝合金溶液注入模具内。
其中模具为多点排气的挤压压铸模具，模具的冲头截面积：浇口截面积＝1:9，模具的浇口为等截面或沿金属或合金液体的流动方向渐缩式设置。
(11)第一阶段，采用120～160MPa的动态压力对金属或合金溶液进行匀加速压射，直至金属或合金溶液充型至40％，此阶段的动态压射速度为0.01～0.10m/s；
(12)第二阶段，采用120～160MPa的动态压力对金属或合金溶液继续加速压射，直至金属或合金溶液实现快速充型，此阶段的动态压射速度为0.10～0.35m/s；
(13)第三阶段，采用210～240MPa的动态压力对金属或合金溶液进行降速动态压射，使得金属或合金溶液凝固，铸件成型；
其中动态压射速度为0.01～0.05m/s，压射时间为7s。
实施例4
(01)用120KW电加热双联石墨坩埚熔炼炉将金属锭或合金锭熔炼成铝合金溶液；
(02)将铝合金溶液升温至710℃进行精炼排气，使得铝合金溶液的密度密度＞2.6g/cm3，含氢量＜0.2cc/100g；
其中，精炼排气的方法为：在铝合金溶液中加入1k精炼剂，旋转吹入氮气除气，其中氮气压力为：1.5kg，除气时间为35min。
(1’)将密度＞2.6g/cm3含氢量＜0.2cc/100g的铝合金溶液注入模具内。
其中模具为多点排气的挤压压铸模具，模具的冲头截面积：浇口截面积＝1:5，模具的浇口为等截面或沿金属或合金液体的流动方向渐缩式设置。
(11)第一阶段，采用120～160MPa的动态压力对金属或合金溶液进行匀加速压射，直至金属或合金溶液充型至65％，此阶段的动态压射速度为0.01～0.10m/s；
(12)第二阶段，采用120～160MPa的动态压力对金属或合金溶液继续加速压射，直至金属或合金溶液实现快速充型，此阶段的动态压射速度为0.10～0.35m/s；
(13)第三阶段，采用210～240MPa的动态压力对金属或合金溶液进行降速压射，使得金属或合金溶液凝固，铸件成型；
其中压射速度为0.01～0.35m/s，压射时间为3s。
实施例5
(01)用120KW电加热双联石墨坩埚熔炼炉将金属锭或合金锭熔炼成铝合金溶液；
(02)将铝合金溶液升温至690℃进行精炼排气，使得铝合金溶液的密度密度＞2.6g/cm3，含氢量＜0.2cc/100g；
其中，精炼排气的方法为：在铝合金溶液中加入1k精炼剂，旋转吹入氮气除气，其中氮气压力为：1.0kg，除气时间为35min。
(1’)将密度＞2.6g/cm3含氢量＜0.2cc/100g的铝合金溶液注入模具内。
其中模具为多点排气的挤压压铸模具，模具的冲头截面积：浇口截面积＝1:9，模具的浇口为等截面或沿金属或合金液体的流动方向渐缩式设置。
(11)第一阶段，采用120～160MPa的动态压力对金属或合金溶液进行匀加速压射，直至金属或合金溶液充型至65％，此阶段的动态压射速度为0.05～0.10m/s；
(12)第二阶段，采用120～160MPa的动态压力对金属或合金溶液继续加速压射，直至金属或合金溶液实现快速充型，此阶段的动态压射速度为0.10～0.25m/s；
(13)第三阶段，采用210～240MPa的动态压力对金属或合金溶液进行降速压射，使得金属或合金溶液凝固，铸件成型；
其中压射速度为0.01～0.10m/s，压射时间为3s。
实施例6
(01)用120KW电加热双联石墨坩埚熔炼炉将金属锭或合金锭熔炼成铝合金溶液；
(02)将铝合金溶液升温至710℃进行精炼排气，使得铝合金溶液的密度密度＞2.6g/cm3，含氢量＜0.2cc/100g；
其中，精炼排气的方法为：在铝合金溶液中加入1k精炼剂，旋转吹入氮气除气，其中氮气压力为：1.5kg，除气时间为25min。
(1’)将密度＞2.6g/cm3含氢量＜0.2cc/100g的铝合金溶液注入模具内。
其中模具为多点排气的挤压压铸模具，模具的冲头截面积：浇口截面积＝1:5，模具的浇口为等截面或沿金属或合金液体的流动方向渐缩式设置。
(11)第一阶段，采用120～160MPa的动态压力对金属或合金溶液进行匀加速压射，直至金属或合金溶液充型至40％，此阶段的动态压射速度为0.05～0.10m/s；
(12)第二阶段，采用120～160MPa的动态压力对金属或合金溶液继续加速压射，直至金属或合金溶液实现快速充型，此阶段的动态压射速度为0.10～0.25m/s；
(13)第三阶段，采用210～240MPa的动态压力对金属或合金溶液进行降速压射，使得金属或合金溶液凝固，铸件成型；
其中压射速度为0.10～0.35m/s，压射时间为7s。
现已实施例1的生成工艺为例，使用动态压铸速度的最大值为10m/s的挤压压铸工艺作为对比，使用压铸模流分析软件进行分析，如图1所示，实施例1的模拟分析中，冲头以低于0.35m/s的速度前进，合金液顺序定向凝固，内部不包裹气泡，可以把气体顺序推出型腔，压铸产品内部无缩孔缺陷。因此由图1可知，理论山实施例1的压铸产品内部无气泡；
而如图2所示，当冲头以10m/s的速度前进时，合金溶液充型时产生紊流，气体包裹在凝固的铝合金中，致使铸件成型时产生气孔。
下面再以实施例3为例，将本发明的压铸产品与普通压铸产品进行内部组织对比，结果如图3所示，经过实施例3压铸成型的铸件，产品内部组织致密，无缩孔，而普通压铸产品，如图4所示，内部混有大小不均的缩孔，内部组织疏松；
接下来再以实施例5为例，将本发明的压铸产品与普通高速压铸产品以及立式挤压压铸产品进行T6热处理和相关力学性能对比实验，实验结果如下表所示：
本发明中，针对分段压射速度和压铸铸件取样部位的SOP参数进行大量的调整试验，并最终确定了与各SOP参数相对应的压射速度，用X-Ray和刨切抽样检查成片内部的质量状况，并与普通高速压铸工艺制得的产品内部进行对比，结果如下：
图表：力学性能数据及合格率对比
根据图表可以得出以下两点结论：
1、本发明的水平挤压压铸产品可进行T6热处理，并且热处理后各方面的力学性能明显高于普通高速压铸铸件，并且，本发明的挤压压铸工艺在产品合格率上较普通高速压铸具有明显的优势；
2、本发明的水平压射工艺的产品同立式压射工艺生产的产品，具有相近似的力学性能，二者均可以进行T6热处理，并且经T6热处理后的挤压件在抗拉强度、断后延伸率和布氏硬度等方面具有相近的性能。
但是值得说明的是，由于立式压射的挤压压铸机安装复杂，且压射过程中必须加入人为作业，导致挤压件的性能并不稳定，受人为因素的影响很大，而水平压射的挤压机可以利用机器全程全自动运行，避免了人为影响的不稳定因素，压铸出的产品更加稳定。并且水平压铸的机操作比立式挤压机更加简单、方便。
综上所述，本发明提供的挤压压铸生产的工艺，利用水平压铸机进行压铸，提高了挤压压铸的生产效率，解决了立式压铸机生产节拍慢的产能问题，同时，通过在压铸过程中设置特定的SOP参数，使压铸产品具备低气孔率、可热处理、高强度等性能，同时在挤压压铸生产中，开创性地引入水平压射挤压压铸机，推动了挤压压铸生产的自动化进程。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种水平压射的挤压压铸生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)用设有水平压射结构的挤压压铸机对金属或合金溶液进行第一阶段、第二阶段和第三阶段的分阶段压射，每阶段设置不同的动态压射速度，其中每阶段的动态压射速度的最大值均低于0.35m/s；
所述步骤(1)包括：
(11)第一阶段，采用120～160MPa的动态压力对金属或合金溶液进行匀加速压射，直至金属或合金溶液充型至40％～65％，所述第一阶段的动态压射速度为0.01～0.10m/s；
(12)第二阶段，采用120～160MPa的动态压力对金属或合金溶液加速压射，直至金属或合金溶液实现充型，所述第二阶段的动态压射速度为0.10～0.35m/s；
(13)第三阶段，采用210～240MPa的动态压力对金属或合金溶液进行降速动态压射，使得金属或合金溶液凝固，铸件成型，所述第三阶段的动态压射速度为0.01～0.35m/s；
所述步骤(1)之前还包括步骤：
(1’)将密度＞2.6g/cm3，含氢量＜0.2cc/100g的金属溶液或合金溶液注入多点排气的挤压压铸模具内，其中挤压压铸模具的冲头截面积：浇口截面积＝7:1～5:1；所述挤压压铸模具的浇口为等截面或沿金属或合金溶液的流动方向渐缩式设置。
2.如权利要求1所述的挤压压铸生产工艺，其特征在于：所述步骤(13)还包括：
动态压射速度为0.01～0.10m/s，压射时间为3～7s。
3.如权利要求1所述的挤压压铸生产工艺，其特征在于：
其中每阶段的压射速度均低于0.25m/s。
4.如权利要求3所述的挤压压铸生产工艺，其特征在于，所述步骤(1’)之前还包括步骤：
(01)用120KW电加热双联石墨坩埚熔炼炉将金属锭或合金锭熔炼成金属溶液或合金溶液；
(02)将金属溶液或合金溶液升温至690～710℃进行精炼排气，使得金属溶液或合金溶液的密度＞2.6g/cm3，含氢量＜0.2cc/100g。
5.如权利要求4所述的挤压压铸生产工艺，其特征在于，所述步骤(02)还包括：
在金属溶液或合金溶液中加入1k精炼剂，旋转吹入氮气除气，其中氮气压力为：1.0～1.5kg，除气时间为25～35min。
6.如权利要求1、2中的任意一项所述的挤压压铸生产工艺，其特征在于，
金属溶液或合金溶液为铝合金溶液。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant |