CN107475573A - 一种铝合金的压铸方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金的压铸方法，具体包括如下步骤：S1合模:将压铸模具的移动模和固定模连接；S2充氧：通过冲压设置将工业氧气冲满已经合模的空腔内，排出空气；S3选料：选用铝50‑70份、镁10‑20份、铜10‑20份、硅10‑25份、锌10‑15份、铁1‑4份混合配制；S4溶料：将配制好的混合金属物持续加热，直至混合金属物慢慢融化成金属液为止。本发明使用了充氧压铸，铝合金液充填型腔前，用氧气充填压室和型腔而取代其中的空气，由喷射的铝液与氧气发生氧化反应(4Al+3O2＝点燃＝2Al2O3)而产生氧化铝微粒，从而使压铸件的机械强度提高达10％，铸件可以经热处理使得强度进一步提升，因为生成有的氧化层是从内至外的，所以抗腐蚀性极好，使用寿命提升了10％。

Description

一种铝合金的压铸方法
技术领域
本发明涉及合金压铸成型技术领域，尤其涉及一种铝合金的压铸方法。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入，铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢，一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能，硬铝合金属AI—Cu—Mg系，一般含有少量的Mn，可热处理强化.其特点是硬度大，但塑性较差，超硬铝属Al一Cu—Mg—Zn系，可热处理强化，是室温下强度最高的铝合金，但耐腐蚀性差，高温软化快，锻铝合金主要是Al—Zn—Mg—Si系合金，虽然加入元素种类多，但是含量少，因而具有优良的热塑性，适宜锻造，故又称锻造铝合金。
现有的铝合金压铸技术大多没有采用充氧法，使得压铸时铸模空腔内含有大量空气，空气中的氧气与铝发生反应，生成氧化铝颗粒，但空气中的氮气和二氧化碳等排放不及时会进入熔融液，使得压铸时金属熔融液产生气泡，使得压铸好的铸件韧性强度都达不到要求，而且现有技术大多不会使压铸好的铸件，再回火处理，不能使铝合金铸件的屈服强度和韧性进一步提高，无法达到使用的指标要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金的压铸方法，通过使用充氧和回火加工工艺，解决了铸件内部含有气泡的问题，提高了铝合金压铸件的屈服强度。
根据本发明实施例的一种铝合金的压铸方法，具体包括如下步骤：
S1合模:将压铸模具的移动模和固定模按照对应的方向和连接方式进行连接；
S2充氧：通过冲压设置将工业氧气冲满已经合模的空腔内，排出空气；
S3选料：其成分重量份为：铝50-70份、镁10-20份、铜10-20份、硅10-25份、锌10-15份、铁1-4份混合配制；
S4溶料：将配制好的混合金属物在真空环境下的加热熔炉内持续加热，加热熔炉温度为1500-1800℃，直至混合金属物慢慢融化成金属液为止；
S5冲头压射：使用定量勺在真空环境中取得S4中的金属熔融液，将金属熔融液倒入压铸室内，使用压铸活塞将金属熔融液压射到模腔内；
S6合金熔融液凝固：压铸活塞一直施压，待到金属液冷却固化成固态压铸件活塞才停止施压；
S7回火：待模具冷却至室温时，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350-450℃，然后再将模具取出进行冷却,直至冷却到室温；
S8开模取件:当回火后的模具冷却到室温时，将移动模移开后取出压铸件，将铝合金压铸件放到对应编号位置，移动模具也要放到对应编号位置。
在上述方案的基础上，所述的S2中冲压设置为压射室外壁设有浇料口，浇料口下方设有充气孔道，与浇料口方向相反成45度角，与充气孔道相反方向设有排气孔道，与充气孔道尾部相连，且出口设置在浇料口上方与浇料口方向相反成45度角。
在上述方案的基础上，所述压射室外壁于排气孔道出气口附近设有氧含量传感器，所述充气孔道依序连接有导气管、电磁阀、工业氧气筒，合模后通过PLC控制电磁阀打开，工业氧气筒将氧气从压射室充入，经浇道进入型腔最后排出压铸机体。
在上述方案的基础上，所述充气孔道与排气孔道可以设为Z型或S型折线状。
在上述方案的基础上，该排气装置带PLC自动检测，通过氧含量传感器测定数据，当氧含量数据测定与工业氧气筒氧含量一致时，控制电磁阀关闭，停止充气。
在上述方案的基础上，PLC控制的排气装置充气的气压为0.8Mpa-1.8Mpa。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：使用了充氧压铸，使铸件单位立方米气泡率最低时降低了60％，压应力最高时提升了7.8％，铝合金液充填型腔前，用氧气充填压室和型腔而取代其中的空气，充填时，氧气一方面通过排气孔道；另一方面由喷射的铝液与没有排出的氧气发生氧化反应(4Al+3O2＝点燃＝2Al2O3)而产生氧化铝微粒，分散在压铸件内部，使得压铸件不产生气孔，从而使压铸件的机械强度提高达10％、伸长率为1.5-2倍，因铸件内无气孔，可以经热处理使得强度进一步提升，屈服极限增加，因为生成有的氧化层是从内至外的，所以抗腐蚀性极好，使用寿命大大提升，可以在290～300℃的环境中仍能保持机械性能，而且充氧压铸与真空压铸相比，充氧压铸结构更简单，操作更方便，投资少。
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
根据本发明实施例的一种铝合金的压铸方法，具体包括如下步骤：
S1合模:将压铸模具的移动模和固定模按照对应的方向和连接方式进行连接；
S2充氧：通过冲压设置将工业氧气冲满已经合模的空腔内，排出空气；
S3选料：其成分重量份为：铝56份、镁10份、铜10份、硅10份、锌10份、铁4份混合配制；
S4溶料：将配制好的混合金属物在真空环境下的加热熔炉内持续加热，加热熔炉温度为1600℃，直至混合金属物慢慢融化成金属液为止；
S5冲头压射：使用定量勺在真空环境中取得S4中的金属熔融液，将金属熔融液倒入压铸室内，使用压铸活塞将金属熔融液压射到模腔内；
S6合金熔融液凝固：压铸活塞一直施压，待到金属液冷却固化成固态压铸件活塞才停止施压；
S7回火：待模具冷却至室温时，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,直至冷却到室温；
S8开模取件:当回火后的模具冷却到室温时，将移动模移开后取出压铸件，将铝合金压铸件放到对应编号位置，移动模具也要放到对应编号位置。
冲压设置不变，PLC控制的排气装置充气的气压为0.8Mpa。
实施例2
S1合模:将压铸模具的移动模和固定模按照对应的方向和连接方式进行连接；
S2充氧：通过冲压设置将工业氧气冲满已经合模的空腔内，排出空气；
S3选料：其成分重量份为：铝56份、镁10份、铜11份、硅10份、锌12份、铁1份混合配制；
S4溶料：将配制好的混合金属物在真空环境下的加热熔炉内持续加热，加热熔炉温度为1600℃，直至混合金属物慢慢融化成金属液为止；
S5冲头压射：使用定量勺在真空环境中取得S4中的金属熔融液，将金属熔融液倒入压铸室内，使用压铸活塞将金属熔融液压射到模腔内；
S6合金熔融液凝固：压铸活塞一直施压，待到金属液冷却固化成固态压铸件活塞才停止施压；
S7回火：待模具冷却至室温时，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360℃，然后再将模具取出进行冷却,直至冷却到室温；
S8开模取件:当回火后的模具冷却到室温时，将移动模移开后取出压铸件，将铝合金压铸件放到对应编号位置，移动模具也要放到对应编号位置。
冲压设置不变，PLC控制的排气装置充气的气压为0.9Mpa。
实施例3
S1合模:将压铸模具的移动模和固定模按照对应的方向和连接方式进行连接；
S2充氧：通过冲压设置将工业氧气冲满已经合模的空腔内，排出空气；
S3选料：其成分重量份为：铝56份、镁11份、铜10份、硅10份、锌11份、铁2份混合配制；
S4溶料：将配制好的混合金属物在真空环境下的加热熔炉内持续加热，加热熔炉温度为1600℃，直至混合金属物慢慢融化成金属液为止；
S5冲头压射：使用定量勺在真空环境中取得S4中的金属熔融液，将金属熔融液倒入压铸室内，使用压铸活塞将金属熔融液压射到模腔内；
S6合金熔融液凝固：压铸活塞一直施压，待到金属液冷却固化成固态压铸件活塞才停止施压；
S7回火：待模具冷却至室温时，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370℃，然后再将模具取出进行冷却,直至冷却到室温；
S8开模取件:当回火后的模具冷却到室温时，将移动模移开后取出压铸件，将铝合金压铸件放到对应编号位置，移动模具也要放到对应编号位置。
冲压设置不变，PLC控制的排气装置充气的气压为1Mpa。
实施例4
S1合模:将压铸模具的移动模和固定模按照对应的方向和连接方式进行连接；
S2充氧：通过冲压设置将工业氧气冲满已经合模的空腔内，排出空气；
S3选料：其成分重量份为：铝56份、镁11份、铜10份、硅11份、锌10份、铁2份混合配制；
S4溶料：将配制好的混合金属物在真空环境下的加热熔炉内持续加热，加热熔炉温度为1600℃，直至混合金属物慢慢融化成金属液为止；
S5冲头压射：使用定量勺在真空环境中取得S4中的金属熔融液，将金属熔融液倒入压铸室内，使用压铸活塞将金属熔融液压射到模腔内；
S6合金熔融液凝固：压铸活塞一直施压，待到金属液冷却固化成固态压铸件活塞才停止施压；
S7回火：待模具冷却至室温时，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,直至冷却到室温；
S8开模取件:当回火后的模具冷却到室温时，将移动模移开后取出压铸件，将铝合金压铸件放到对应编号位置，移动模具也要放到对应编号位置。
冲压设置不变，PLC控制的排气装置充气的气压为1.1Mpa。
实施例5
S1合模:将压铸模具的移动模和固定模按照对应的方向和连接方式进行连接；
S2充氧：通过冲压设置将工业氧气冲满已经合模的空腔内，排出空气；
S3选料：其成分重量份为：铝56份、镁12份、铜10份、硅11份、锌10份、铁1份混合配制；
S4溶料：将配制好的混合金属物在真空环境下的加热熔炉内持续加热，加热熔炉温度为1600℃，直至混合金属物慢慢融化成金属液为止；
S5冲头压射：使用定量勺在真空环境中取得S4中的金属熔融液，将金属熔融液倒入压铸室内，使用压铸活塞将金属熔融液压射到模腔内；
S6合金熔融液凝固：压铸活塞一直施压，待到金属液冷却固化成固态压铸件活塞才停止施压；
S7回火：待模具冷却至室温时，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,直至冷却到室温；
S8开模取件:当回火后的模具冷却到室温时，将移动模移开后取出压铸件，将铝合金压铸件放到对应编号位置，移动模具也要放到对应编号位置。
冲压设置不变，PLC控制的排气装置充气的气压为1.2Mpa。
实验测试例
表一铝合金的各性能参数
由表一可得出，使用本发明中铝合金的压铸方法，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，单位立方米气泡率最低时降低了60％、压应力最高时提升了7.8％、压铸件的机械强度提高达10％、伸长率为1.5-2倍、从而增加了铝合金的韧性，拓宽了铝合金的使用范围
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 (6)

1.一种铝合金的压铸方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1合模:将压铸模具的移动模和固定模按照对应的方向和连接方式进行连接；
S2充氧：通过冲压设置将工业氧气冲满已经合模的空腔内，排出空气；
S3选料：其成分重量份为：铝50-70份、镁10-20份、铜10-20份、硅10-25份、锌10-15份、铁1-4份混合配制；
S4溶料：将配制好的混合金属物在真空环境下的加热熔炉内持续加热，加热熔炉温度为1500-1800℃，直至混合金属物慢慢融化成金属液为止；
S5冲头压射：使用定量勺在真空环境中取得S4中的金属熔融液，将金属熔融液倒入压铸室内，使用压铸活塞将金属熔融液压射到模腔内；
S6合金熔融液凝固：压铸活塞一直施压，待到金属液冷却固化成固态压铸件活塞才停止施压；
S7回火：待模具冷却至室温时，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350-450℃，然后再将模具取出进行冷却,直至冷却到室温；
S8开模取件:当回火后的模具冷却到室温时，将移动模移开后取出压铸件，将铝合金压铸件放到对应编号位置，移动模具也要放到对应编号位置。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金的压铸方法，其特征在于：
所述的S2中冲压设置为压射室外壁设有浇料口，浇料口下方设有充气孔道，与浇料口方向相反成45度角，与充气孔道相反方向设有排气孔道，与充气孔道尾部相连，且出口设置在浇料口上方与浇料口方向相反成45度角。
3.根据权利要求2所述的一种铝合金的压铸方法，其特征在于：
所述压射室外壁于排气孔道出气口附近设有氧含量传感器，所述充气孔道依序连接有导气管、电磁阀、工业氧气筒，合模后通过PLC控制电磁阀打开，工业氧气筒将氧气从压射室充入，经浇道进入型腔最后排出压铸机体。
4.根据权利要求2所述的一种铝合金的压铸方法，其特征在于：所述充气孔道与排气孔道可以设为Z型或S型折线状。
5.根据权利要求3所述的一种铝合金的压铸方法，其特征在于：该排气装置带PLC自动检测，通过氧含量传感器测定数据，当氧含量数据测定与工业氧气筒氧含量一致时，控制电磁阀关闭，停止充气。
6.根据权利要求2所述的一种铝合金的压铸方法，其特征在于：PLC控制的排气装置充气的气压为0.8Mpa-1.8Mpa。
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