CN108160961A - 一种气体辅助连续铸挤的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种气体辅助连续铸挤的方法及装置，属于金属成形连续挤压技术领域。本发明所述方法为将金属熔化后沿导流板流入挤压轮轮槽，在惰性气体的作用下紧贴挤压轮槽壁铺展开，并凝固成薄层，在挤压轮的转动和模腔堵头作用下，轮槽壁上的金属薄层不断进入到模具中堆积挤出，获得成品。本发明所述方法可以避免产品铸造所引起的组织粗大、不均匀，以及消除铸件连续挤压加工前的二次加热和表面处理所消耗的能量，节约能耗；提高了材料的成材率；同时可以大幅缩短生产流程，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体辅助连续铸挤的方法及装置，属于金属成形连续挤压技术领域。
背景技术
Conform连续挤压是一种加工有色金属材料的高效率短流程技术，其工作原理是：坯料在压实轮的作用下压入挤压轮槽，然后在挤压轮槽与坯料间的摩擦力作用下不断送入至堵头处进行鐓粗，然后进入至模具中挤出产品。与传统正、反挤压技术相比较，连续挤压技术具有以下优点：能耗低；实现无间断连续生产，生产效率高，经济效益好；晶粒更加细小均匀；无缩尾问题，无压余，材料利用率高。
连续铸挤技术英国霍尔顿 (Holton) 公司是对Conform连续挤压机进行了改进，采用液态金属作为坯料直接进入主机。铸挤轮与固定挤压靴之间形成挤压型腔,液态金属在型腔内进行结晶与变形，最后挤出成形。
通常连续铸造和连续挤压的结合方法是：先将金属熔液进行连续铸造,然后将铸坯进行表面处理，加热之后送入至连续挤压机得到连续挤压的成品。这样的衔接方式虽然能够得到连续铸造和连续挤压的目的，但是在中间对连续铸造的铸坯进行处理的过程中增加了材料加工的能耗，增加了成本，并且在二次加热的过程中可能使原本粗大不均匀的组织变得更加粗大和不均匀，连续挤压的剪切作用和挤压作用细化经理是组织均匀的能力是有限的，因此这样的衔接方式不能得到最佳的产品性能。
此外，常用的铸挤技术是将金属熔液作为坯料直接进入挤压轮槽中经过动态结晶最后挤出成形，但是动态结晶过程相当于铸造的过程也会造成组织的粗大和不均匀，该技术与上述连续铸造和连续挤压结合的方法相比缩短了工艺流程，但是在材料的组织性能改善方面并不明显。
发明内容
本发明的目的在于针对上述的不足，提供一种组织均匀、能耗低，材料利用率高的气体辅助连续铸挤的方法，该方法为将金属熔化后流入挤压轮槽，在挤压轮槽的上方喷惰性气体，熔化的金属液在惰性气体的作用下紧贴挤压轮槽壁铺展开，并凝固成薄层，在挤压轮的转动和堵头的作用下，轮槽壁上的金属薄层不断进入到模具中堆积挤出，获得成品。
本发明的另一目的在于提供所述气体辅助连续铸挤的方法所用装置，该装置主要包括挤压轮1、挤压轮槽2、模具3、堵头4，在常用连续挤压装置上设有导流板6和气体冷却装置9，导流板13位于挤压轮槽2的上方，倾斜伸入到挤压轮槽2中；气体冷却装置9包括进气口7和喷头8，进气口7一端与气体瓶连接，另一端与喷头8连接；喷头8靠近挤压轮槽2的一面均匀开有多个出气孔。
本发明的工作原理是：金属熔液经过导流板6进入到挤压轮槽2后在挤压轮1的作用下快速冷却形成薄层，达到快速凝固的效果，在挤压轮1的转动下材料不断进入由挤压轮槽2和模具3组成的挤压腔中，经过堵头4位置的90°转弯的剪切作用和鐓粗以及在模具4中的进一步鐓粗达到细化组织和提高材料致密度的效果。
本发明的有益效果：
（1）本发明所述方法中金属熔液是经过导流板进入轮槽，控制液体流动方向；金属熔液在挤压轮槽中凝固过程中在惰性气体的作用下铺开；低温惰性气体和挤压轮槽的作用下可以加快液体的凝固，达到快速凝固的效果。
（2）本发明是将金属熔液从液态至挤压产品一步成形，且能达到连续生产的目的，减少了连续铸造和连续挤压结合的中间步骤，大大缩短了工艺流程，节约时间，降降低能耗，更重要的是得到的材料组织性能优于连续铸造和连续挤压结合的产品；此外，该方法还可进行高合金成分以及铸坯二次加工困难的合金成品进行制备。
（3）本发明所述方法的金属熔液在进入到模腔中时就已经是固态或者半固态形态，且整个流道变短可减少了金属熔液在挤压轮槽中的堆积长度；此外合金熔液凝固成固态或者半固态后与挤压轮槽之间的摩擦增大，从而不会出现摩擦力不够导致制品质量差的问题。
附图说明
图1为气体辅助连续铸挤原理示意图；
图2为铸态Al-25Si合金金相组织图；
图3为实施例1制备的Al-25Si合金金相组织图。
图中：1-挤压轮、2-挤压轮槽、3-模具；4-堵头；5-成品；6-导流板；7-进气口；8-出气孔；9-气体冷却装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
本实施例所用装置如图1所示，该装置主要包括挤压轮1、挤压轮槽2、模具3、堵头4，在常用连续挤压装置上设有导流板6和气体冷却装置9，导流板13位于挤压轮槽2的上方，倾斜伸入到挤压轮槽2中；气体冷却装置9包括进气口7和喷头8，进气口7一端与气体瓶连接，另一端与喷头8连接；喷头8靠近挤压轮槽2的一面均匀开有多个出气孔。
下面以Al-25Si合金杆料为例，结合装置对本发明所述方法进一步详细说明，方法如下：
（1）配料：按质量百分数配制Al 75%和Si 25%将原料配好；
（2）熔炼：将配好的铝硅合金放入坩埚中，将其放入金属熔炼炉中，设定温度为889℃；
（3）连续铸挤过程：将连续挤压机启动调整好挤压轮转速，打开N2气瓶阀门，继而将步骤（2）中熔炼得到的金属熔液沿导流板6缓慢倒入挤压轮槽2中，在N2的作用下紧贴挤压轮槽2壁铺展开，并凝固成薄层，在挤压轮的转动和模腔堵头作用下，形成薄层，随着试验的进行，在堵头前和磨具中堆积、挤压、致密，最后在模具出口处合金杆料挤出得到直径为8毫米的Al-25Si合金杆料。图2为铸态Al-25Si合金金相组织图，图3为该技术制备的Al-25Si合金金相组织图；对比两个图可知，该技术制备的合金组织细小且均匀分布。
Claims (2)
1.一种气体辅助连续铸挤的方法，其特征在于：将金属熔化后流入挤压轮槽，在挤压轮槽的上方喷惰性气体，熔化的金属液在惰性气体的作用下紧贴挤压轮槽壁铺展开，并凝固成薄层，在挤压轮的转动和堵头的作用下，轮槽壁上的金属薄层不断进入到模具中堆积挤出，获得成品。
2.权利要求1所述气体辅助连续铸挤的方法所用装置，为常用的连续挤压装置，主要包括挤压轮（1）、挤压轮槽（2）、模具（3）、堵头（4），其特征在于：还包括导流板（6）和气体冷却装置（9），导流板（13）位于挤压轮槽（2）的上方，倾斜伸入到挤压轮槽（2）中；气体冷却装置（9）包括进气口（7）和喷头（8），进气口（7）一端与气体瓶连接，另一端与喷头（8）连接；喷头（8）靠近挤压轮槽（2）的一面均匀开有多个出气孔。
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