CN107159872A - 人工控制铝合金铸件凝固过程中局部成分优化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的人工控制铝合金铸件凝固过程中局部成分优化的方法，包括以下步骤：A通过计算机模拟对铝合金铸件的凝固过程进行模拟，然后分析铝合金铸件的凝固流场分布图，从而得出凝固时间点与合金位置分布关系表；B按照凝固时间点与合金位置分布关系表找到需强化位置所处的浇铸时间点；C在铸件浇铸过程中，将预制好的强化用金属丝按照上述找到的浇铸时间点通过全自动送丝机随流送进铸件中；并随之熔化然后凝固成型；通过以上过程能够优化局部位置的化学成分，从而改善了局部位置的金相组织和力学性能，进而实现了对局部位置的强化。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金铸件凝固控制领域，特别涉及一种人工控制铝合金铸件凝固过程中局部成分优化的方法，从而实现铝合金铸件局部强化。
背景技术
一般来讲，零部件的各个部位在工作状态下，所受的环境、载荷等都会存在不同的要求。目前铝合金铸件局部强化方法大致有复合材料增强、表面涂层或合金化，以上两种都存在工艺路线长、工艺成本高的缺点。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种工艺路线短、效率高、工艺成本低的人工控制铝合金铸件凝固过程中局部成分优化的方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明的人工控制铝合金铸件凝固过程中局部成分优化的方法，其特征在于：包括以下步骤：
A通过计算机模拟对铝合金铸件的凝固过程进行模拟，然后分析铝合金铸件的凝固流场分布图，得出铝合金铸件各个部位的浇铸时间点,从而得出凝固时间点与合金位置分布关系表；
B按照凝固时间点与合金位置分布关系表找到需强化位置所处的浇铸时间点；
C在铸件浇铸过程中，将预制好的强化用金属丝按照上述找到的浇铸时间点通过全自动送丝机随熔融浇铸液送进铸件模具中；并且强化用金属丝随之熔化，最后凝固成型整个铸件；这样优化了铸件局部位置的化学成分，从而改善了局部位置的金相组织和力学性能，进而实现了对局部位置的强化。
步骤C中，强化用金属丝采用铜、镍或镁，或其二元或多元合金制成。
步骤C中，强化用金属丝采用二元或多元合金制成时，采用铜镍合金、铝铜合金、铝镍合金、铝镁合金或铝铜镍合金。
步骤C中，强化用金属丝直径为2-3mm,长度15-90mm。
步骤C中，强化用金属丝的重量占铸件重量的0.5-3‰，一个铸件加一条金属丝，融化在铸件内；根据铸件大小选择金属丝的长短，铸件重量越大，选择的金属丝添加量越大，即金属丝越长。
步骤C中，强化用金属丝中两种金属重量比例为，铜镍合金（1-9）:（9-1）、铝铜合金（9-5）:（1-5）、铝镍合金（9-7）:（1-3）、铝镁合金（9-7）:（1-3）、铝铜镍合金（8-4）:（1-3）：（1-3）。
步骤C中，强化用金属丝中两种金属重量比例为，铜镍合金1:1、铝铜合金1:1、铝镍合金7:3、铝镁合金7:3、铝铜镍合金4: 3：3。
本发明的有益效果是，工艺路线短、效率高、工艺成本低，有效提高抗拉强度，抗拉强度能够提高10-20%。该方法实现合金铸件凝固过程中的局部成分优化，从而实现合金铸件局部强化的目的。
附图说明
图1为本发明的立体示意图。
1冒口，2销座,3浇口杯,4顶部,5浇道,6止口。
具体实施方式
附图为本发明的一种具体实施例。
本发明的人工控制铝合金铸件凝固过程中局部成分优化的方法，包括以下步骤：
1通过计算机模拟对铝合金铸件的凝固过程进行模拟，然后分析铝合金铸件的凝固流场分布图，得出铝合金铸件各个部位的浇铸时间点,从而得出凝固时间点与合金位置分布关系图。
2按照凝固时间点与合金位置分布关系图找到需强化位置所处的浇铸时间点。
3在铸件浇铸过程中，将预制好的强化用金属丝按照上述找到的浇铸时间点通过全自动送丝机随熔融浇铸液送进铸件模具中；并且强化用金属丝随之熔化，最后凝固成型整个铸件；通过以上过程能够优化铸件局部位置的化学成分，从而改善了局部位置的金相组织和力学性能，进而实现了对局部位置的强化。
上述强化用金属丝可以是铜、镍、镁等，也可以是其二元或多元合金。
例如铜镍合金、铝铜合金、铝镍合金、铝镁合金、铝铜镍合金。
金属丝直径为2-3mm,长度15-90mm。
金属丝的重量占铸件重量的0.5-3‰，一个铸件加一条金属丝，融化在铸件内。根据铸件大小选择金属丝的长短，铸件重量越大，选择的金属丝添加量越大，即金属丝越长。
铜镍合金中两种金属重量比例为（1-9）:（9-1）、铝铜合金（9-5）:（1-5）、铝镍合金（9-7）:（1-3）、铝镁合金（9-7）:（1-3）、铝铜镍合金（8-4）:（1-3）：（1-3）。
步骤C中，强化用金属丝中两种金属重量比例为，铜镍合金1:1、铝铜合金1:1、铝镍合金7:3、铝镁合金7:3、铝铜镍合金4: 3：3。
以下以某一种铝合金活塞的铸造过程举例说明。
| 序号 | 凝固时间点（秒） | 浇铸时间点（秒） | 合金位置 |
| 1 | 4-7 | 0-3 | 冒口及顶部 |
| 2 | 2-4 | 3-5 | 销座 |
| 3 | 0-2 | 5-7 | 止口 |
| 4 | 0 | 7 | 浇道 |
强化位置为顶部，即需要在浇铸时间点0-3秒的过程中将直径3毫米的铝铜镍合金强化用金属丝在浇口杯位置随熔融浇铸液流添加进去，并随之熔化，最后凝固成型整个活塞。通过以上过程能够优化活塞顶部位置的化学成分，从而改善了顶部位置的金相组织和力学性能，进而实现了对活塞顶部位置的强化。
Claims (7)
1.一种人工控制铝合金铸件凝固过程中局部成分优化的方法，其特征在于：包括以下步骤：
A通过计算机模拟对铝合金铸件的凝固过程进行模拟，然后分析铝合金铸件的凝固流场分布图，得出铝合金铸件各个部位的浇铸时间点,从而得出凝固时间点与合金位置分布关系表；
B按照凝固时间点与合金位置分布关系表找到需强化位置所处的浇铸时间点；
C在铸件浇铸过程中，将预制好的强化用金属丝按照上述找到的浇铸时间点通过全自动送丝机随熔融浇铸液送进铸件模具中；并且强化用金属丝随之熔化，最后凝固成型整个铸件；这样优化了铸件局部位置的化学成分，改善了局部位置的金相组织和力学性能，实现了对局部位置的强化。
2.根据权利要求1所述的人工控制铝合金铸件凝固过程中局部成分优化的方法，其特征在于：步骤C中，强化用金属丝采用铜、镍或镁，或其二元或多元合金制成。
3.根据权利要求2所述的人工控制铝合金铸件凝固过程中局部成分优化的方法，其特征在于：步骤C中，强化用金属丝采用二元或多元合金制成时，采用铜镍合金、铝铜合金、铝镍合金、铝镁合金或铝铜镍合金。
4.根据权利要求1或2所述的人工控制铝合金铸件凝固过程中局部成分优化的方法，其特征在于：步骤C中，强化用金属丝直径为2-3mm,长度15-90mm。
5.根据权利要求1或2所述的人工控制铝合金铸件凝固过程中局部成分优化的方法，其特征在于：步骤C中，强化用金属丝的重量占铸件重量的0.5-3‰，一个铸件加一条金属丝，融化在铸件内；根据铸件大小选择金属丝的长短，铸件重量越大，选择的金属丝添加量越大，即金属丝越长。
6.根据权利要求3所述的人工控制铝合金铸件凝固过程中局部成分优化的方法，其特征在于：步骤C中，强化用金属丝中两种金属重量比例为，铜镍合金（1-9）：（9-1）、铝铜合金（9-5）：（1-5）、铝镍合金（9-7）：（1-3）、铝镁合金（9-7）：（1-3）、铝铜镍合金（8-4）：（1-3）：（1-3）。
7.根据权利要求6所述的人工控制铝合金铸件凝固过程中局部成分优化的方法，其特征在于：步骤C中，强化用金属丝中两种金属重量比例为，铜镍合金1：1、铝铜合金1：1、铝镍合金7：3、铝镁合金7：3、铝铜镍合金4：3：3。
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Denomination of invention: A method for optimizing local composition during the solidification process of manually controlled aluminum alloy castings Effective date of registration: 20231127 Granted publication date: 20181221 Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Binzhou Bohai Sub branch Pledgor: SHANDONG BINZHOU HUACHUANG METAL CO.,LTD. Registration number: Y2023980067826 |