CN105331909A - 半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理强化工艺,该工艺包括如下步骤:熔炼、制备半固态浆料、流变压铸、铸件淬火、人工时效处理。本发明所述工艺中没有经过高温固溶处理,只经过人工时效处理,所以根据本发明所述工艺制得的铸件无需担心产生气泡,大大降低产品的报废率;本发明所述的工艺制得铸件的本体力学性能,与现有技术的高温固溶加人工时效热处理工艺相比,同样也能达到要求;同时本发明所述的工艺对压铸机要求不高,使用国产品牌压铸机进行半固态流变压铸的铸件力学性能也能达到要求。

Description

半固态锅枯合金流变压铸件无泡热处理方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种轻合金半固态成形技术领域,尤其涉及一种半固态铅娃合金流变 压铸件无泡热处理方法。
背景技术
[0002] 半固态金属加工技术是21世纪前沿性的金属加工技术,利用了金属从液态向固 态转变或固态向液态转变时固液共存的特性,综合了凝固加工和塑性加工的长处,与传统 的铸造加工相比,显示出较大的潜在优势,具有减少缩松、提高强度、凝固潜热小、德铸温度 低、可提高模具寿命等特点,在汽车、航空等工业领域受到广泛关注。
[0003] 半固态压铸按中间体状态不同分为两种方式;半固态烙体流变压铸和半固态昆料 触变压铸。半固态烙体流变压铸就是将烙炼好的合金液在其液相线与固相线温度范围进行 必要的凝固控制,得到含有非枝晶固相的半固态烙体,并将其直接送入压铸机压室内成型 的方法。
[0004] 铅合金材料具备密度小、比强度大、比刚度高、弹性好、抗冲击性能优良、耐腐蚀、 耐磨性好、良好加工成型特性W及回收再生特性等优点。当代汽车用铅合金主要分为铸造 铅合金和变形铅合金,变形铅合金主要应用于车身系统部件,如发动机罩、车身骨架、覆盖 件W及热交换器系统部件等,而铸造铅合金主要应用于发动机系统、传动系统及底盘行走 系统等。铸造铅合金需满足机械性能和耐腐蚀性要求,并且应具备良好的铸造性能,因此铸 造铅合金含有较多的合金元素W满足上述要求。常用的铸造铅合金分为M-Si系、 系、Al-Mg系、系四系。其中WA^Si系合金为主。
[0005] 半固态铅娃合金流变压铸件必须经过热处理,其潜在的力学性能才能得到充分的 发挥。半固态铅娃合金流变压铸件目前采取的热处理强化工艺一般为T6热处理工艺,即高 温固溶加人工时效热处理工艺,如中国专利CN103170600A公开的一种铅娃合金分间件半 固态流变压铸成形工艺,所述组合热处理即为T6热处理工艺。送种工艺对铸件在铸态时的 含气量要求很高,即铸件含气量必须很低,否则,铸件经过高温固溶处理后将出现气泡。送 也要求半固态浆料制备、流变压铸参数匹配、模具德道和排液系统的设计非常苛刻,对压铸 机功能的要求也较高。为解决上述问题,中国专利CN103170600A在压铸机压铸成形时采用 慢压射方式,W减少或消除铸件内部气孔。然而,送种方式的效果并不确定的情况下,采用 慢压射方式铸件很容易产生冷隔或欠铸等铸造缺陷。
发明内容
[0006] 本发明所要解决的技术问题是,针对现有技术的上述缺陷,本发明提供一种对铸 件在铸态时含气量要求不高、对压铸设备要求也不高的半固态铅娃合金流变压铸件无泡热 处理方法。
[0007] 本发明为解决上述技术问题采用W下技术方案:
[0008] -种半固态铅娃合金流变压铸件无泡热处理方法,其特征在于,该方法包括如下 步骤:
[0009] (1)烙炼;将铅娃合金烙化至液态,温度控制在680~72(TC,再进行精炼,精炼时, 使用惰性气体进行除气,并加入造渣剂进行除渣,再加入变质剂得到烙炼铅娃合金;
[0010] 似制备半固态浆料;将步骤(1)得到的烙炼铅娃合金温度降至610~64(TC并保 温,揽拌状态下制备半固态浆料,该浆料温度控制在600~615°C之间;
[0011] (3)流变压铸;将步骤(2)得到的半固态浆料直接流变压铸成特定规格的铸件;
[001引 (4)铸件浑火;步骤做结束后,在1~5砂钟内将所述铸件置于冷水中冷却,水 温控制在20~5(TC之间;
[001引 妨人工时效处理;将步骤(4)得到的铸件加热到时效温度170~19(TC,时效保 温时间6~9小时后放在空气中冷却。
[0014] 优选地,上述方法的步骤(1)所述的变质剂为M-10%Ce。
[0015] 优选地,上述方法的步骤(1)所述的烙炼铅娃合金中Ce含量在0.2~0.4%。
[0016] 优选地,上述工艺的步骤(2)所述的半固态浆料是施加永磁揽拌进行制备,其永 磁体为M2的钦铁测磁钢,采用4极组装,电机转速为500~60化/min。
[0017] 优选地,上述方法的步骤(3)所述的压铸机的压室的充满度控制在50~80%。
[0018] 优选地,上述方法的所述模具包括直德道、横德道、内德道,各个德道的横截面积 定义为s(直德道)、s(横德道)、s(内德道),其比例s(直德道);s(横德道);s(内德 道)=1:0.6~0.7:0. 4~0.5,其中疫(内德道)(:腳侣),式中6为所述铸件质量 (克),k为8~15。
[0019] 优选地,上述方法的所述模具内的所述横德道的末端设置集渣包。
[0020] 优选地,上述方法的所述模具内的所述内德道的横截面形状为弧形。
[0021] 优选地,上述方法的所述模具还设置一排气槽,该排气槽的横截面积为S(内德 道)的10~15%。
[0022] 优选地,上述方法的步骤(3)所述的将半固态浆料直接流变压铸成特定规格的铸 件是在压铸机完成,压铸时先后经过浆料堆聚和压射充型两个过程,该浆料堆聚过程的压 射速度在100~150mm/s,该压射充型过程的压射速度在1500~2500mm/s,保压留模3~ 7砂。
[0023] 本发明采用上述技术方案,与现有技术相比,具有如下技术效果:
[0024] (1)本发明所述方法中没有经过高温固溶处理,只经过人工时效处理,所W根据本 发明所述工艺制得的铸件无需担必产生气泡,大大降低产品的报废率;
[002引似根据本发明所述方法制得铸件的本体力学性能,与现有技术的高温固溶加人 工时效热处理工艺制得铸件的本体力学性能相比,同样也能达到要求;
[0026] (3)本发明所述方法对压铸机要求不高,使用国产品牌压铸机进行半固态流变压 铸的铸件力学性能也能达到要求。
附图说明
[0027] 图1是本发明所述方法的流程示意图。
[0028] 图2是本发明具体实施方式的化101A铸件的本体力学性能与Ce含量的关系图。
[0029] 图3是本发明具体实施方式的化114A铸件的本体力学性能与Ce含量的关系图。
具体实施方式
[0030] 本发明提供一种半固态铅娃合金流变压铸件无泡热处理方法,其中铸造铅娃合金 是一个系列,有十多种,在GB/T1173-1995中用化1**来表示,其中**表示编号,本发明之
具体实施方式中W化101A和化114A铅娃合金作为实施例,但本发明所述方法并不仅限于 送两种铅娃合金。
[00引]实施例1
[0032] 本发明提供一种半固态铅娃合金流变压铸件无泡热处理方法,按照如图1所示的 本发明所述方法的流程示意图,包括如下步骤:
[0033] (1)烙炼;将化101A铅娃合金锭、纯镇锭烙化至液态,温度控制在680~72(TC,再 进行精炼,精炼时,使用氮气或经过除湿的氮气或其它惰性气体进行除气,并加入造渣剂进 行除渣,再加入变质剂M-10%Ce得到烙炼铅娃合金;
[0034] 似制备半固态浆料;将步骤(1)得到的烙炼铅娃合金温度降至610~64(TC并保 温,施加永磁揽拌制备半固态浆料,该浆料温度控制在600~615Γ之间,其中永磁揽拌的 永磁体为Ν42的钦铁测磁钢,采用4极组装,电机转速为500~60化/min;
[0035] (3)流变压铸:将上述半固态浆料直接倾倒入压铸机的压室进行流变压铸成特定 规格的铸件,倾倒过程中经过的模具和压铸机的压室事先预热至300~35(TC之间,所述的 压铸机为一般国产品牌压铸机,压铸时先后经过浆料堆聚和压射充型两个过程,该浆料堆 聚过程的压射速度在100~150mm/s,该压射充型过程的压射速度在1500~2500mm/s,保 压留模3~7砂,压室充满度控制在50~80% ;
[0036] (4)铸件浑火;步骤(3)结束后,在1~5砂钟内将所述铸件置于冷水中冷却,水 温控制在20~5(TC之间;
[0037] 妨人工时效处理;将步骤(4)得到的铸件加热到时效温度170~190。时效保 温时间6~9小时后放在空气中冷却。
[0038] 其中,步骤(3)所述模具需预先设计,其包括直德道、横德道、内德道,各个德道的 横截面积定义为S(直德道)、S(横德道)、S(内德道),其比例S(直德道);s(横德道): s(内德道)=1:0.6~0. 7:0. 4~0. 5,其中S(内涛道)=kV^ (mm2),式中G为所述铸 件质量(克),k为8~15 ;所述横德道的末端设置集渣包;所述内德道的横截面形状为弧 形;所述模具还设置一排气槽,该排气槽的横截面积为S(内德道)的10~15%。
[0039] 本实施例之步骤(1)所述的铅液的Mg(镇)含量控制在0.40~0.50%之间, Ce(饰)含量在0.2~0.4%。
[0040] 本实施例之步骤(1)所述的M-10%Ce的铅饰合金为块状,用巧板巧住合金浸入 炉内进行烙化,烙化1小时后才可W进行半固态浆料制备。精炼并配制好的铅液必须在1~ 6小时内用完,若时间过长,饰的变质效果将逐渐减弱。
[0041] 本实施例所述方法步骤制得的化101A铸件的本体力学性能与Ce含量的关系图 如图2所示,与其它条件相同、ZL101A在国产品牌压铸机上得到的铸件采用T6热处理工艺 (即高温固溶加人工时效热处理工艺)的抗拉强度为SlOMPa相比,Mg(镇)含量在0. 50%、 Ce(饰)含量在0. 3%的化101A铸件按照本发明所述的工艺得到的抗拉强度达到SlOMPa, 达到采用T6热处理工艺的铸件力学性能。
[004引 实施例2
[0043] 本发明提供一种半固态铅娃合金流变压铸件无泡热处理方法,按照如图1所示的 本发明所述方法的流程示意图,包括如下步骤:
[0044] (1)烙炼;将化114A铅娃合金锭、纯镇锭烙化至液态,温度控制在680~72(TC,再 进行精炼,精炼时,使用氮气或经过除湿的氮气或其它惰性气体进行除气,并加入造渣剂进 行除渣,再加入变质剂M-10%Ce得到烙炼铅娃合金;
[0045] (2)制备半固态浆料;将步骤(1)得到的烙炼铅娃合金温度降至610~64(TC并保 温,施加永磁揽拌制备半固态浆料,该浆料温度控制在600~615Γ之间,其中永磁揽拌的 永磁体为Ν42的钦铁测磁钢,采用4极组装,电机转速为500~60化/min ;
[0046] (3)流变压铸:将上述半固态浆料直接倾倒入压铸机的压室进行流变压铸成特定 规格的铸件,倾倒过程中经过的模具和压铸机的压室事先预热至300~35(TC之间,所述的 压铸机为一般国产品牌压铸机,压铸时先后经过浆料堆聚和压射充型两个过程,该浆料堆 聚过程的压射速度在100~150mm/s,该压射充型过程的压射速度在1500~2500mm/s,保 压留模3~7砂,压室充满度控制在50~80% ;
[0047] (4)铸件浑火;步骤做结束后,在1~5砂钟内将所述铸件置于冷水中冷却,水 温控制在20~5(TC之间;
[004引 妨人工时效处理;将步骤(4)得到的铸件加热到时效温度170~190。时效保 温时间6~9小时后放在空气中冷却。
[0049] 其中,步骤(3)所述模具需预先设计,其包括直德道、横德道、内德道,各个德道的 横截面积定义为S(直德道)、S(横德道)、S(内德道),其比例S(直德道);S(横德道): S(内德道)=1:0.6~0.7:0. 4~0.5,其中5 (内淺道:)=k^/^ («11阳2),式中6为所述铸 件质量(克),k为8~15 ;所述横德道的末端设置集渣包;所述内德道的横截面形状为弧 形;所述模具还设置一排气槽,该排气槽的横截面积为S(内德道)的10~15%。
[0050] 其中,步骤(1)所述的铅液的Mg(镇)含量控制在0.65~0.75%之间,Ce(饰) 含量在0.2~0.4%。
[0051] 本实施例之步骤(1)所述的M-10%Ce的铅饰合金为块状,用巧板巧住合金浸入 炉内进行烙化,烙化1小时后才可W进行半固态浆料制备。精炼并配制好的铅液必须在1~ 6小时内用完,若时间过长,饰的变质效果将逐渐减弱。
[0052] 本实施例所述方法步骤制得的化114A铸件的本体力学性能与Ce含量的关系图如 图3所示,与其它条件相同、ZL114A在国产品牌压铸机得到的铸件采用采用T6热处理工艺 (即高温固溶加人工时效热处理工艺)的抗拉强度为320MPa相比,Mg(镇)含量在0.75%、 Ce(饰)含量在0. 3%的化114A铸件按照本发明所述的工艺得到的抗拉强度达到320MPa, 达到采用T6热处理工艺的铸件力学性能。
[0053]W上对本发明的具体实施例进行了详细描述,但其只是作为范例,本发明并不限 制于W上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言,任何对本发明进行的等同修改和 替代也都在本发明的范畴之中。因此,在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和 修改,都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1. 一种半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理方法,其特征在于,该方法包括如下步 骤: (1) 熔炼:将铝硅合金熔化至液态,温度控制在680~720°C,再进行精炼,精炼时,使用 惰性气体进行除气,并加入造渣剂进行除渣,再加入变质剂得到熔炼铝硅合金; (2) 制备半固态浆料:将步骤(1)得到的熔炼铝硅合金温度降至610~640°C并保温, 搅拌状态下制备半固态楽料,该楽料温度控制在600~615°C之间; (3) 流变压铸:将步骤(2)得到的半固态浆料直接流变压铸成特定规格的铸件; (4) 铸件淬火:步骤(3)结束后,在1~5秒钟内将所述铸件置于冷水中冷却,水温控 制在20~50°C之间; (5) 人工时效处理:将步骤(4)得到的铸件加热到时效温度170~190°C,时效保温时 间6~9小时后放在空气中冷却。
2. 根据权利要求1所述的一种半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理方法,其特征在 于,步骤(1)所述的变质剂为Al-10% Ce。
3. 根据权利要求2所述的一种半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理方法,其特征在 于,步骤(1)所述的熔炼铝硅合金中Ce含量在0. 2~0. 4%。
4. 根据权利要求1所述的一种半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理方法,其特征在 于,步骤(2)所述的半固态浆料是施加永磁搅拌进行制备,其永磁体为M2的钕铁硼磁钢, 采用4极组装,电机转速为500~600r/min。
5. 根据权利要求1所述的一种半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理方法,其特征在 于,步骤(3)所述的压铸机的压室的充满度控制在50~80%。
6. 根据权利要求1所述的一种半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理方法,其特征在 于,所述模具包括直浇道、横浇道、内浇道,各个浇道的横截面积定义为S (直浇道)、S (横 浇道)、3(内浇道),其比例5(直浇道):5(横浇道):5(内浇道)=1:0.6~0.7:0.4~ 0· 5,其中S (内烧道)=k·^ (mm2),式中G为所述铸件质量(克),k为8~15。
7. 根据权利要求6所述的一种半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理方法,其特征在 于,所述横浇道的末端设置集渣包。
8. 根据权利要求6所述的一种半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理方法,其特征在 于,所述内浇道的横截面形状为弧形。
9. 根据权利要求6所述的一种半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理方法,其特征在 于,所述模具还设置一排气槽,该排气槽的横截面积为S (内浇道)的10~15%。
10. 根据权利要求1所述的一种半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理方法,其特征 在于,步骤(3)所述的将半固态浆料直接流变压铸成特定规格的铸件是将半固态浆料倾倒 入压铸机的压室后压射完成,倾倒过程中经过的模具和压铸机的压室事先预热至300~ 350°C之间,压射时先后经过浆料堆聚和压射充型两个过程,该浆料堆聚过程的压射速度在 100~150mm/s,该压射充型过程的压射速度在1500~2500mm/s,保压留模3~7秒。
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