CN107475565A - 一种轻合金的压铸方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轻合金的压铸方法，具体包括如下步骤：S1原料制备：将轻合金放置在真空环境下的加热熔炉内持续加热，加热熔炉温度为700‑750℃，直至轻合金慢慢融化成金属液为止；S2铝粉添加：真空环境下，在S1所制得的金属液中加入一定量的铝粉，再将金属液放置在加热熔炉加热，在加热过程中并通过石墨棒不断地进行机械搅拌1‑2h；S3排气：在真空环境中往S2所得的金属液中通入惰性气体，并通过超声波不断作用金属液。本发明采用超声波与吹气共同作用金属液，从而使金属液中的气泡排除率可达到95％以上，避免了气泡对压铸件韧性的影响，在注模时采用惰性气体对模腔内部施压，使金属液能够填满模腔，增强了其侧边的平整性。

Description

一种轻合金的压铸方法
技术领域
本发明涉及轻合金压铸成型技术领域，尤其涉及一种轻合金的压铸方法。
背景技术
轻合金主要指钛合金、镁合金和铝合金等密度小于5克/立方厘米的合金，具有密度低、强度高、抗腐蚀性能好、工艺性能好等优点，目前合金作为材料制造的产品越来越多，而轻合金在制作产品中运用的方法为压铸法，压铸法具有生产效率高，尺寸精度高，批量生产成本低，压铸件的组织致密，抗拉强度和抗弯强度高的优点，但是，压铸件也有自身的缺陷，普通压铸件压铸速度较快，其内部热量散失慢，使其内应力增大，同时轻合金溶液内部可能存在气泡，使压铸件自身的韧性降低。
经检索，申请号为201310147616.7的中国专利，公开了一种轻合金的压铸方法，包括如下步骤：化料过程，将轻合金在连续融化保温炉内加热融化并搅拌除渣，然后利用除气机除气；压射过程，将融化后的原料在压铸料筒内加热压射并冷却成型形成铸件；退火过程，将铸件进行退火处理，空冷后得到成型产品。采用本发明的压铸工艺制备的压缩机密封盘退火处理后，由于在化料过程中进行了除气，内部没有气泡，退火后产品韧性也较好，但是在化料过程只是将轻合金放置在连续融化保温炉内加热融化，而在高温环境下，内部的轻合金很容易发生氧化，原料发生了改变，从而使后续生产出的成品中特性也随之改变。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轻合金的压铸方法，通过添加了铝粉，会在其表面形成一层氧化膜，增加了轻合金的抗氧化性能的优点，解决了金属液中的气泡去除完全的问题。
根据本发明实施例的一种轻合金的压铸方法，具体包括如下步骤：
S1 原料制备：将轻合金放置在真空环境下的加热熔炉内持续加热，加热熔炉温度为700-750℃，直至轻合金慢慢融化成金属液为止；
S2 铝粉添加：真空环境下，在S1所制得的金属液中加入一定量的铝粉，再将金属液放置在加热熔炉加热，在加热过程中并通过石墨棒不断地进行机械搅拌1-2h；
S3 排气：在真空环境中往S2所得的金属液中通入惰性气体，并通过超声波不断作用金属液，通过吹气与超声波震动的共同作用去除金属液内未溶解的气泡；
S4 注模：将S3中所得的金属液通过内浇口注入模具内，将模具放置在常温下进行散热，并在内浇口的外端对模腔内部进行施压，使金属液能够填满模腔，直至金属液冷却固化成固态压铸件；
S5 回火：待模具冷却至常温时，再将模具与其内部压铸件放置在加热熔炉内进行升温，加热熔炉温度为300-400℃，然后再将模具取出进行冷却，冷却完成后取出压铸件，即制得轻合金的成品压铸件。
在上述方案基础上，在S1步骤中的金属液，包括按照重量份计的如下组份：钛40-60份、镁20-30份、铜10-20份、锰5-10份、硅10-25份、锌10-15份、铁1-3份。
在上述方案基础上，在S2中所述的铝粉，包括按照重量份计的如下组份：铝20-40份，氧化铝5-10份、碳1-2份、锂2-4份。
在上述方案基础上，在S3步骤中，所述惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种。
在上述方案基础上，所述内浇口设在模具的的顶端两侧且与模腔相连通，内浇口的内壁直径为2-3mm。
在上述方案基础上，在S4步骤中，所述内浇口上设有惰性气体连接管，外界通过内浇口往模具的模腔内通入气体，从而使模腔内的气压升高，通过气压将金属液填满模腔。
在上述方案基础上，所述氧化铝、碳均以颗粒状融入在金属液中，所述氧化铝、碳的颗粒粒径为20-40目。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：在原料在真空环境下制备，原材料不会被氧化，由于添加了铝粉，单质铝暴露在空气中时，会在其表面形成一层氧化膜，从而增加了轻合金的抗氧化性能，氧化铝、碳的颗粒混合在金属液内，提高了金属液压铸成型后的成品稳固性，加入铝粉时通过石墨棒进行搅拌，石墨棒稳定性较好，不会与轻合金内的物质发生反应，在排气过程中，通过超声波拨作金属液，使金属液内的气泡震动上浮，从而去除内部气泡，吹气是通过外接管道往金属液内排入惰性气体，惰性气体从金属液底部上浮，可以接触到其内部的气泡，并将金属液内的气泡带出，从而实现气泡的排除，采用超声波与吹气共同作用金属液，从而使金属液中的气泡排除率可达到95％以上，避免了气泡对压铸件韧性的影响，在注模时采用惰性气体对模腔内部施压，使金属液能够填满模腔，增强了其侧边的平整性，最后形成的压铸件还需进行回火处理，减小其内部的张应力，提高了压铸件自身的韧性。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段及所达到的具体功能，下面以具体实施方式对本发明做进一步详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种轻合金的压铸方法，具体包括如下步骤：
S1 原料制备：将轻合金放置在真空环境下的加热熔炉内持续加热，加热熔炉温度为700℃，直至轻合金慢慢融化成金属液为止；
S2 铝粉添加：真空环境下，在S1所制得的金属液中加入一定量的铝粉，再将金属液放置在加热熔炉加热，在加热过程中并通过石墨棒不断地进行机械搅拌1h；
S3 排气：在真空环境中往S2所得的金属液中通入惰性气体，并通过超声波不断作用金属液，通过吹气与超声波震动的共同作用去除金属液内未溶解的气泡；
S4 注模：将S3中所得的金属液通过内浇口注入模具内，将模具放置在常温下进行散热，并在内浇口的外端对模腔内部进行施压，使金属液能够填满模腔，直至金属液冷却固化成固态压铸件；
S5 回火：待模具冷却至常温时，再将模具与其内部压铸件放置在加热熔炉内进行升温，加热熔炉温度为300℃，然后再将模具取出进行冷却，冷却完成后取出压铸件，即制得轻合金的成品压铸件。
金属液包括按照重量份计的如下组份：钛40份、镁20份、铜10份、锰5份、硅10份、锌10份、铁1份。
铝粉，包括按照重量份计的如下组份：铝20份，氧化铝5份、碳1份、锂2份。
惰性气体为氮气。
内浇口设在模具的的顶端两侧且与模腔相连通，内浇口的内壁直径为2mm。
氧化铝、碳的颗粒粒径为20目
实施例2
本实施例提供了一种轻合金的压铸方法，具体包括如下步骤：
S1 原料制备：将轻合金放置在真空环境下的加热熔炉内持续加热，加热熔炉温度为710℃，直至轻合金慢慢融化成金属液为止；
S2 铝粉添加：真空环境下，在S1所制得的金属液中加入一定量的铝粉，再将金属液放置在加热熔炉加热，在加热过程中并通过石墨棒不断地进行机械搅拌1.2h；
S3 排气：在真空环境中往S2所得的金属液中通入惰性气体，并通过超声波不断作用金属液，通过吹气与超声波震动的共同作用去除金属液内未溶解的气泡；
S4 注模：将S3中所得的金属液通过内浇口注入模具内，将模具放置在常温下进行散热，并在内浇口的外端对模腔内部进行施压，使金属液能够填满模腔，直至金属液冷却固化成固态压铸件；
S5 回火：待模具冷却至常温时，再将模具与其内部压铸件放置在加热熔炉内进行升温，加热熔炉温度为320℃，然后再将模具取出进行冷却，冷却完成后取出压铸件，即制得轻合金的成品压铸件。
金属液包括按照重量份计的如下组份：钛45份、镁23份、铜12份、锰6份、硅13份、锌11份、铁2份。
铝粉，包括按照重量份计的如下组份：铝25份，氧化铝6份、碳1份、锂2份。
惰性气体为氮气。
内浇口设在模具的的顶端两侧且与模腔相连通，内浇口的内壁直径为2.5mm。
氧化铝、碳的颗粒粒径为25目
实施例3
本实施例提供了一种轻合金的压铸方法，具体包括如下步骤：
S1 原料制备：将轻合金放置在真空环境下的加热熔炉内持续加热，加热熔炉温度为720℃，直至轻合金慢慢融化成金属液为止；
S2 铝粉添加：真空环境下，在S1所制得的金属液中加入一定量的铝粉，再将金属液放置在加热熔炉加热，在加热过程中并通过石墨棒不断地进行机械搅拌1.5h；
S3 排气：在真空环境中往S2所得的金属液中通入惰性气体，并通过超声波不断作用金属液，通过吹气与超声波震动的共同作用去除金属液内未溶解的气泡；
S4 注模：将S3中所得的金属液通过内浇口注入模具内，将模具放置在常温下进行散热，并在内浇口的外端对模腔内部进行施压，使金属液能够填满模腔，直至金属液冷却固化成固态压铸件；
S5 回火：待模具冷却至常温时，再将模具与其内部压铸件放置在加热熔炉内进行升温，加热熔炉温度为350℃，然后再将模具取出进行冷却，冷却完成后取出压铸件，即制得轻合金的成品压铸件。
金属液包括按照重量份计的如下组份：钛50份、镁25份、铜15份、锰8份、硅15份、锌13份、铁2份。
铝粉，包括按照重量份计的如下组份：铝30份，氧化铝7份、碳2份、锂3份。
惰性气体为氦气。
内浇口设在模具的的顶端两侧且与模腔相连通，内浇口的内壁直径为2.5mm。
氧化铝、碳的颗粒粒径为30目
实施例4
本实施例提供了一种轻合金的压铸方法，具体包括如下步骤：
S1 原料制备：将轻合金放置在真空环境下的加热熔炉内持续加热，加热熔炉温度为740℃，直至轻合金慢慢融化成金属液为止；
S2 铝粉添加：真空环境下，在S1所制得的金属液中加入一定量的铝粉，再将金属液放置在加热熔炉加热，在加热过程中并通过石墨棒不断地进行机械搅拌2h；
S3 排气：在真空环境中往S2所得的金属液中通入惰性气体，并通过超声波不断作用金属液，通过吹气与超声波震动的共同作用去除金属液内未溶解的气泡；
S4 注模：将S3中所得的金属液通过内浇口注入模具内，将模具放置在常温下进行散热，并在内浇口的外端对模腔内部进行施压，使金属液能够填满模腔，直至金属液冷却固化成固态压铸件；
S5 回火：待模具冷却至常温时，再将模具与其内部压铸件放置在加热熔炉内进行升温，加热熔炉温度为380℃，然后再将模具取出进行冷却，冷却完成后取出压铸件，即制得轻合金的成品压铸件。
金属液包括按照重量份计的如下组份：钛55份、镁28份、铜18份、锰9份、硅23份、锌13份、铁3份。
铝粉，包括按照重量份计的如下组份：铝35份，氧化铝8份、碳2份、锂4份。
惰性气体为氩气中的一种。
内浇口设在模具的的顶端两侧且与模腔相连通，内浇口的内壁直径为3mm。
氧化铝、碳的颗粒粒径为35目
实施例5
本实施例提供了一种轻合金的压铸方法，具体包括如下步骤：
S1 原料制备：将轻合金放置在真空环境下的加热熔炉内持续加热，加热熔炉温度为750℃，直至轻合金慢慢融化成金属液为止；
S2 铝粉添加：真空环境下，在S1所制得的金属液中加入一定量的铝粉，再将金属液放置在加热熔炉加热，在加热过程中并通过石墨棒不断地进行机械搅拌2h；
S3 排气：在真空环境中往S2所得的金属液中通入惰性气体，并通过超声波不断作用金属液，通过吹气与超声波震动的共同作用去除金属液内未溶解的气泡；
S4 注模：将S3中所得的金属液通过内浇口注入模具内，将模具放置在常温下进行散热，并在内浇口的外端对模腔内部进行施压，使金属液能够填满模腔，直至金属液冷却固化成固态压铸件；
S5 回火：待模具冷却至常温时，再将模具与其内部压铸件放置在加热熔炉内进行升温，加热熔炉温度为400℃，然后再将模具取出进行冷却，冷却完成后取出压铸件，即制得轻合金的成品压铸件。
金属液包括按照重量份计的如下组份：钛60份、镁30份、铜20份、锰10份、硅25份、锌15份、铁3份。
铝粉，包括按照重量份计的如下组份：铝40份，氧化铝10份、碳2份、锂4份。
惰性气体为氩气。
内浇口设在模具的的顶端两侧且与模腔相连通，内浇口的内壁直径为3mm。
氧化铝、碳的颗粒粒径为40目
实验测试例
表一 轻合金的各性能参数
由表一可得出，使用本发明中轻合金的压铸方法，其密度都高于对照组，其熔点与对照组数据相差较小，其屈服强度与抗拉强度有了明显提升，提升率最高提升了8.2％，从而增加了轻合金的韧性，拓宽了轻合金的使用范围。
本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种轻合金的压铸方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1原料制备：将轻合金放置在真空环境下的加热熔炉内持续加热，加热熔炉温度为700-750℃，直至轻合金慢慢融化成金属液为止；
S2铝粉添加：真空环境下，在S1所制得的金属液中加入一定量的铝粉，再将金属液放置在加热熔炉加热，在加热过程中并通过石墨棒不断地进行机械搅拌1-2h；
S3排气：在真空环境中往S2所得的金属液中通入惰性气体，并通过超声波不断作用金属液，通过吹气与超声波震动的共同作用去除金属液内未溶解的气泡；
S4注模：将S3中所得的金属液通过内浇口注入模具内，将模具放置在常温下进行散热，并在内浇口的外端对模腔内部进行施压，使金属液能够填满模腔，直至金属液冷却固化成固态压铸件；
S5回火：待模具冷却至常温时，再将模具与其内部压铸件放置在加热熔炉内进行升温，加热熔炉温度为300-400℃，然后再将模具取出进行冷却，冷却完成后取出压铸件，即制得轻合金的成品压铸件。
2.根据权利要求1所述的一种轻合金的压铸方法，其特征在于，在S1步骤中的金属液，包括按照重量份计的如下组份：钛40-60份、镁20-30份、铜10-20份、锰5-10份、硅10-25份、锌10-15份、铁1-3份。
3.根据权利要求1所述的一种轻合金的压铸方法，其特征在于：在S2中所述的铝粉，包括按照重量份计的如下组份：铝20-40份，氧化铝5-10份、碳1-2份、锂2-4份。
4.根据权利要求1所述的一种轻合金的压铸方法，其特征在于：在S3步骤中，所述惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种轻合金的压铸方法，其特征在于：所述内浇口设在模具的的顶端两侧且与模腔相连通，内浇口的内壁直径为2-3mm。
6.根据权利要求1所述的一种轻合金的压铸方法，其特征在于：在S4步骤中，所述内浇口上设有惰性气体连接管，外界通过内浇口往模具的模腔内通入气体，从而使模腔内的气压升高，通过气压将金属液填满模腔。
7.根据权利要求3所述的一种轻合金的压铸方法，其特征在于：所述氧化铝、碳均以颗粒状融入在金属液中，所述氧化铝、碳的颗粒粒径为20-40目。
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