CN108262455A - 一种制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法 - Google Patents

一种制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108262455A
CN108262455A CN201611251792.5A CN201611251792A CN108262455A CN 108262455 A CN108262455 A CN 108262455A CN 201611251792 A CN201611251792 A CN 201611251792A CN 108262455 A CN108262455 A CN 108262455A
Authority
CN
China
Prior art keywords
alloy
pressure chamber
light
slurry
crystal grain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611251792.5A
Other languages
English (en)
Inventor
冯志军
阮明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang Research Institute of Foundry Co Ltd
Original Assignee
Shenyang Research Institute of Foundry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang Research Institute of Foundry Co Ltd filed Critical Shenyang Research Institute of Foundry Co Ltd
Priority to CN201611251792.5A priority Critical patent/CN108262455A/zh
Publication of CN108262455A publication Critical patent/CN108262455A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/007—Semi-solid pressure die casting

Abstract

本发明提供一种制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法，具体为：密闭坩埚中低过热度的轻合金熔体在低压气体的作用下经过温度可控的输送管道，熔体整体温度迅速降低到液相线附近以上。当合金熔体进入压室时，由于受到压室壁及压射冲头的激冷作用，合金熔体温度降低并形成1％‑5％固相率的浆料。该浆料流经轻合金诱发晶粒发生器后，使浆料内部的枝晶破碎、球化，并产生一定数量的自由初生晶粒，且使轻合金浆料整体温度进一步降低并达到均匀。之后，浆料内部的自由晶在压力作用下被迅速带到铸型中并在整个熔体中快速分布均匀，最终获得高品质半固态轻合金铸件。本发明所述方法流程短、效率高、整个过程连续可控。

Description

一种制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法
技术领域
本发明涉及铸造领域，特别提供一种短流程制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法。
背景技术
在线、快捷制备具有球状初生相、不同固相率的高质量半固态金属浆料是半固态金属成形技术的核心内容。如何将半固态浆料制备、运输及成形过程一体化并数字化智能控制，进而短流程、高效、低成本制造质量稳定的半固态轻合金铸件成为半固态金属流变加工领域的瓶颈。
国内现有轻合金半固态流变压铸及挤压铸造技术普遍存在质量不稳定、生产效率低和制造成本高的共性问题，导致该项技术未能得到工业化应用。现有制浆技术主要包括搅拌和倾斜板浇注两大类技术。搅拌技术存在制备的半固态轻合金浆料易产生氧化、夹渣及引入新杂质、效率低等问题；倾斜板浇注存在浆料飞溅、氧化，挂浆较难清理，获得的半固态组织球化效果差，难以连续批量制备浆料等问题。该两类技术均存在半固态浆料在运输过程中温度难以控制，导致浆料的固相率不可控，且浆料氧化夹渣严重，难以制造高品质轻合金铸件；另外，半固态浆料的制备与成形相互独立，流程长、一体化程度低，连续性差。
国外，美国麻省理工学院(MIT)的Flemings等人提出半固态金属的流变压铸工艺，它是将制备出的半固态金属浆料直接送往压铸机的压室，进行流变压铸。目前我国在半固态流变成形技术的研究处于实验研究阶段，国外已经开发了多种流变成形技术，例如麻省理工学院的SSRTM(Semi-solid rheocasting)流变成形技术、加拿大Alcan轻业公司的SEED(Swirled enthalpy equilibration device)流变成形技术、日本UBE公司开发的NRC(Newrheocasting process)流变成形技术、南非科学与工业研究委员会开发的CSIR(councilfor scientific and industrial research)流变成形技术、瑞典延雪平大学(JonkopingUniversity)开发的RSF(rapid slurry forming)流变成形技术等，并且部分已经小批量工业化生产。虽然国外开发了多种流变成形技术，但是仍有一些缺点，例如SSRTM流变成形技术制备的半固态浆料存在卷气、氧化、夹杂、组织较大等缺点；加拿大Alcan轻业公司的SEED流变成形技术其制备的半固态浆料存在量小，只能制备高固相率的半固态浆料，而且制备半固态浆料的设备复杂，成本高。综上所述，国外的流变成形技术虽然已经得到部分应用但仍存在一定的不足，特别是需要额外专门设备提前制备半固态金属浆料，浆料制备过程温度变化灵敏、可控性差；而且在浆料的运输过程中容易导致浆料氧化，浆料温度损失固相率难以控制；浆料微观组织不均匀，生产效率低等问题。
发明内容
为了解决制造半固态轻合金铸件流程长、效率低、成本高、质量不稳定等问题，本发明提供了一种短流程制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法。
本发明技术方案如下：
一种短流程制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法，其特征在于：采用专用装置进行加工，所述装置包括压射设备1、动模2、模具型腔3、定模4、坩埚电阻炉5、输送管道6、压室7、压室冲头8、底座9以及诱发晶粒发生器10；
其中，输送管道6用于连接坩埚电阻炉5和压室7，压室7通过底座9进行固定；压室7内设有压室冲头8；压室7与模具型腔3之间设有诱发晶粒发生器10，所述诱发晶粒发生器10内部设有多条通道；模具型腔3位于动模2和定模4之间，压射设备1用于控制动模2的运动；
具体加工步骤为：
1)、轻合金熔体的制备：在坩埚电阻炉5中对轻合金熔体进行精炼、细化变质，并进行扒渣处理，最后将坩埚电阻炉5中的轻合金熔体温度控制在合金液相线以上15～45℃范围内；
2)、半固态轻合金浆料一步法在线连续制备：用具有一定压力(优选0.01～0.05Mpa)的干燥空气或惰性保护气体使坩埚电阻炉5中的轻合金熔体沿着温度可控的输送管道6自下而上平稳流入压室7内，当达到一定量(由所制铸件决定)时，位于压室7内的液位传感器向设备主机传递信号，设备主机立即控制压室冲头8推动轻合金熔体向上运动，轻合金熔体受到压室7壁及压室冲头8的激冷作用，熔体温度降低并形成固相率为1-5％的轻合金浆料；轻合金浆料在压室冲头8的推动作用下流经诱发晶粒发生器10，形成的轻合金半固态浆料；
3)、半固态轻合金浆料一步流变压射成形：形成的轻合金半固态浆料被压室冲头8压射充填入模具型腔3中，在压力下凝固结晶，一步获得半固态轻合金铸件。由于半固态轻合金浆料粘度较高，以层流状、球状微观组织进行充型，浆料成形过程中卷气少，制造的轻合金铸件组织致密，力学性能均匀。采用该方法成形的半固态轻合金铸件与传统压射铸造相比，由于半固态浆料固相率高，半固态浆料的凝固速率非常快，即使对于壁厚大的压射铸件也会形成均匀、致密的组织结构。
本发明所述一体化流变成形方法，制作所述诱发晶粒发生器10的材料与制造轻合金铸件的材料相同，诱发晶粒发生器10整体外形为带有2-10°拔模角度的圆柱，即诱发晶粒发生器10的上端头比下端头尺寸更大；且在圆柱的中心及沿着外圆周向，均开设有不同尺寸的透孔通道，透孔通道的形状是锥孔或蛇形的通孔；诱发晶粒发生器10的尺寸大小可根据铸件的重量进行调整。诱发晶粒发生器10内外均设有通道，可保证通过该通道的合金熔体温度均匀一致，解决了传统利用感应加热强制均匀半固态轻合金浆料内外温差成本高，操作复杂等问题。
本发明所述一体化流变成形方法，其特征在于：所述输送管道6和压室7内温度可调，并采用数字化控制。
本发明所述一体化流变成形方法，其特征在于：所述坩埚电阻炉5为密闭的坩埚，步骤1)中轻合金熔体处理完毕后，在一个密闭的坩埚内保护气氛或干燥空气的气氛下静置保温，极大程度减少合金熔体氧化或燃烧。
本发明所述一体化流变成形方法，其特征在于：所述压室冲头8下部设有压射推杆，压射推杆直径小于压室冲头8，且压射推杆上设有缺口；压室冲头8竖直设置，以保证立式给料，不进行任何倾斜摇摆。
本发明所述一体化流变成形方法，其特征在于：所述轻合金为铝、铝合金、镁或镁合金。
本发明所述一体化流变成形方法，其特征在于：步骤1)中，轻合金熔体的熔炼温度控制在合金液相线以上50～80℃范围内。
本发明所述一体化流变成形方法，其特征在于：步骤2)中的诱发晶粒发生器10预热温度为70～90℃，步骤3)中所用模具型腔3的预热温度为180～200℃。
步骤2)在坩埚电阻炉5中部取液、全密闭液体输送，传送路径短、合金质量好、氧化损耗小、对环境影响小、安全可靠。轻合金浆料的制备、运输及成形均在密闭的环境中进行，可以减少或避免浆料在此三个过程中产生氧化、夹杂缺陷；减少过程环节、生产效率显著提高、可控性大大增强、技术路线独特。
步骤2)中当进入到压室7内的合金熔体达到设定值时，输送管道6内部的合金熔体不再继续上升保持悬浮状态。
步骤2)中轻合金半固态浆料的制备不需要专门制浆装置，半固态轻合金浆料的制备直接在浇注、充型的过程中一步实现，且制备的浆料直接压射成形，一体化程度高。
本发明的有益效果体现在：
1、本发明中的半固态轻合金浆料制备过程简单、稳定可控，而且集半固态轻合金浆料的制备、输送及成形于一体，整个制造过程流程短、效率高、可操作性强、成本低。
2、采用本发明所述方法可以制备不同固相率、球状组织的半固态轻合金浆料，可以用于不同壁厚复杂的轻合金铸件的生产，适应性强。
3、本发明充型平稳、无湍流和喷溅、浆料温度低、结晶潜热少，铸件凝固时间短，减轻了对成形模具装置的热冲击；浆料固相率较高，凝固收缩小，铸件内部组织致密。
4、本发明可采用炉中部取液、全密闭液体输送：传送路径短、合金质量好、氧化损耗小、对环境影响少、安全可靠。
5、本发明半固态浆料的制备、运输、成形均在密闭的环境中进行，浆料不产生氧化、夹杂缺陷，制造的半固态轻合金铸件质量稳定、品质高。
6、半固态浆料直接被垂直压射自下而上充填模具型腔，浆料在充型的过程中模具型腔内的气体一直处于浆料的上端，被逐渐压缩推入到排气槽和模具分型面顶端并释放到大气中，半固态轻合金浆料成形过程中几乎不卷气，成形的半固态轻合金铸件质量较好，而且热处理强化时不会产生鼓泡缺陷。
7、本发明可采用固定缸垂直压射，充填过程平稳，压力直线传递损失小、设备吨位减小、铸件内部质量和致密性得到显著提高。
8、本发明中轻合金半固态浆料成形压射采用立式压射方式，压射时，半固态轻合金浆料不需要经过任何折转，直线180度垂直压射，充填过程平稳，压射力几乎不损失，设备吨位减小，铸件内部质量和致密性显著提高。解决了传统水平式压射，浆料需折转90度压力损失较大，浆料充型不平稳、成形效果差、浪费能源等问题。
9、该方法不需要实时监控半固态浆料的温度，在保持外界条件一致的条件下，只需要控制坩埚中合金熔体的温度，解决了传统半固态轻合金浆料制备时浆料温度难以控制的问题。
10、全过程温度、压力、速度等上下位机集成连锁数字化控制，铸件生产效率、质量稳定性可获得进一步保证。
11、本发明对成形设备无任何特殊要求，常规压射铸造设备即可满足要求，具有投资少、生产效率高、容易实现自动化或人机一体化生产。
附图说明
图1短流程制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变压成形方法所用装置整体结构示意图。
图2短流程制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法所用装置A-A剖面结构示意图。
图3短流程制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法所用装置B-B剖面结构示意图。
图4短流程制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法所用装置局部放大图。
图5诱发晶粒发生器结构示意图。
图6诱发晶粒发生器剖视图。
图7诱发晶粒发生器立体图。
图8诱发晶粒发生器立体图。
附图标记：1、压射设备，2、动模，3、模具型腔，4、定模，5、坩埚电阻炉，6、输送管道，7、压室(压射缸)，8、压室冲头，9、底座，10、诱发晶粒发生器。
具体实施方式
下面结合实例对本发明的结果及实施效果做进一步说明：
一种制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法，其特征在于：采用专用装置进行加工，如图1-8所示，该装置包括压射设备1、动模2、模具型腔3、定模4、坩埚电阻炉5、输送管道6、压室7、压室冲头8、底座9以及诱发晶粒发生器10；
其中，输送管道6用于连接坩埚电阻炉5和压室7，压室7通过底座9进行固定；压室7内设有压室冲头8；压室7与模具型腔3之间设有诱发晶粒发生器10，所述诱发晶粒发生器10内部设有多条通道；模具型腔3位于动模2和定模4之间，压射设备1用于控制动模2的运动；
制作所述诱发晶粒发生器10的材料与制造轻合金铸件的材料相同，诱发晶粒发生器10整体外形为带有2-10°拔模角度的圆柱，即诱发晶粒发生器10的上端头比下端头尺寸更大；且在圆柱的中心及沿着外圆周向，均开设有不同尺寸的透孔通道，透孔通道的形状是锥孔或蛇形的通孔；诱发晶粒发生器10的尺寸大小可根据铸件的重量进行调整。如图4所示，由于模具浇道(料饼)是采用阶梯式，诱发晶粒发生器10在压室冲头8的推动作用下，最终留在模具浇道处(料饼位置，被模具半径更小的内浇道挡住)，且可回炉重新利用，节约制造成本。
具体加工过程为：
1)、轻合金熔体的制备：在熔炼时，将轻合金熔体的温度控制在合金液相线以上50～80℃范围内；然后对轻合金熔体进行精炼、细化变质，并进行扒渣处理，最后将坩埚电阻炉5中的轻合金熔体温度控制在合金液相线以上15～45℃范围内。
2)、半固态轻合金浆料一步法在线连续制备：用具有一定压力的干燥空气或惰性保护气体使坩埚电阻炉5中的轻合金熔体沿着温度可控的输送管道6自下而上流入压室7内(合金熔体流动的速度灵活可控)，轻合金熔体经过温度可控的输送管道6后温度逐渐降低，且处于液相线以上附近；当合金熔体进入温度可控的压室7内并当达到一定量时，位于压室7内的液位传感器向设备主机传递信号，设备主机立即控制压室冲头8推动轻合金熔体向上运动(当压室冲头8向上运动到达并封住输送管道口后，保持坩埚电阻炉5内的压力不变，使输送管道6内的合金熔体处于悬浮状态；当压室冲头8进一步缓慢竖直向上运动时，外界气体通过压射推杆上的缺口迅速进入到输送管道6内，在外界大气压的作用下输送管道6内极少部分合金熔体回流至坩埚电阻炉5内，极大部分熔体仍悬浮在输送管道内；当停止压射成形铸件时，卸除坩埚电阻炉5内附加的压力，合金熔体在外界大气压及自身重力的作用下最终回流至坩埚电阻炉5)。轻合金熔体受到压室7壁及压室冲头8的激冷作用，熔体温度降低并形成固相率为1-5％的轻合金浆料(在轻合金浆料制备的过程中，金属模具始终是关闭合紧的)；轻合金浆料在压室冲头8的推动作用下流经诱发晶粒发生器10，在高压紊流剪切的作用下前期形成的1-5％的枝晶被破碎、球化；其次，轻合金浆料在诱发晶粒发生器10多孔型壁的激冷作用下内部产生一定数量的自由初生晶粒；且轻合金浆料经过多通道的诱发晶粒发生器10后整体温度达到均匀。轻合金浆料内的自由晶粒在压射压力作用下被迅速带到铸型中并在整个熔体中快速分布均匀，由于铸型的冷却合金熔体产生较大的过冷度且在均匀温度的条件下，浆料内部的晶核大量增殖并形成高密度的晶核。在充型的过程中晶核与晶核、晶核与铸型之间相互发生碰撞、剪切，抑制晶核呈树枝形态生长并逐渐球化，最终获得细小球状组织的半固态轻合金浆料。所制备的半固态轻合金浆料为半固态铝浆料、半固态铝合金浆料、半固态镁浆料和半固镁合金浆料中的一种。
3)、半固态轻合金浆料一步流变压射成形：形成的轻合金半固态浆料被压室冲头8垂直压射充填入模具型腔3中，在压力下凝固结晶，一步获得致密、高品质的半固态轻合金铸件。由于半固态浆料组织以球状为主，半固态浆料的流动性较好，能成形薄壁复杂的轻合金铸件。
实施例1
本实施例为半固态铝合金一体化流变成形ZL101A合金铸件，合金材料的成分为(重量百分比)Si：6.96％，Mg:0.35％，Ti:0.15％，Fe:0.1％，Ni:0.01％，Zn:0.01％，Cu:0.01％，Mn:0.01％，Sn:0.01％，其余为Al。ZL101A合金的液相线和固相线温度分别为615℃和560℃。
具体过程如下：
1)将ZL101A轻合金在坩埚电阻炉5内熔化，当合金温度达到680℃左右时，加入变质剂，变质完成后再加入氩气进行精炼(加入量为合金液总重量的0.5％)，氩气用钟罩压入轻合金液底部并轻轻摆动，使ZL101A轻合金液彻底沸腾起来。待到钟罩内不再有气泡冒出，用撇渣勺清渣干净，最后将合金液温度降至635℃；
2)启动压射设备1将动模2与定模4合闭关紧，然后用压力为0.01～0.05Mpa的干燥空气使坩埚电阻炉5中的ZL101A轻合金熔体沿着温度可控的不锈钢输送管道6自下而上缓慢流动，ZL101A轻合金熔体流动的速度可根据生产条件调整；
3)ZL101A合金熔体经过输送管道6的激冷后，熔体温度降低至液相线以上附近；当ZL101A合金熔体刚到达压室7时，由于压室7型壁及压室冲头8的激冷作用，温度迅速降低并形成1-5％固相率ZL101A合金浆料；此时压射冲头8推动压室7内的合金浆料经过多通道诱发晶粒发生器10，经过诱发晶粒发生器10后合金浆料首先在高压紊流剪切的作用下使前期形成的1-5％的枝晶被破碎、球化；其次，ZL101A合金浆料在诱发晶粒发生器10多孔型壁的激冷作用下内部产生一定数量的自由初生晶粒；再者，ZL101A合金浆料经过多通道的诱发晶粒发生10后整体温度达到均匀。
4)ZL101A合金浆料在压力作用下随诱发晶粒发生器10一起充填模具型腔3，其中诱发晶粒发生器10留在模具型腔3料饼位置，合金浆料继续在压力作用下充填模具型腔3，合金浆料中的自由晶在模具型腔3中大量增值并均匀分布，由于自由晶与自由晶、自由晶与金属模具发生强烈相互碰撞、剪切，使枝晶生长受到预制在金属模具型腔3内形成ZL101A半固态铝合金浆料；
在模具型腔3中获得的ZL101A半固态铝合金浆料在压力下快速结晶凝固，最终获得高品质具有细小球状致密组织的半固态ZL101A轻合金铸件。
实施例2
本实施实例为短流程制造高品质半固态低压流变成形ZL114A合金铸件，合金材料的成分为(重量百分比)Si：7.1％，Mg:0.55％，Ti:0.15％，Fe:0.1％，Ni:0.01％，Zn:0.01％，Cu:0.01％，Mn:0.01％，Sn:0.01％，其余为Al。ZL114A合金的液相线和固相线温度分别为615℃和560℃。
具体过程如下：
1)将ZL114A轻合金在坩埚电阻炉5内熔化，当合金温度达到675℃左右时，加入变质剂，变质完成后再加入氩气进行精炼(加入量为合金液总重量的0.5％)，氩气用钟罩压入轻合金液底部并轻轻摆动，使ZL101A轻合金液彻底沸腾起来。待到钟罩内不再有气泡冒出，用撇渣勺清渣干净，最后将合金液温度降至640℃；
2)启动压射设备1将动模2与定模4合闭关紧，然后用压力为0.01～0.05Mpa的惰性保护气体使坩埚电阻炉5中的ZL114A轻合金熔体沿着温度可控的不锈钢输送管道6自下而上缓慢流动，ZL114A轻合金熔体流动的速度可根据生产条件调整；
3)ZL114A合金熔体经过输送管道6的激冷后，熔体温度降低至液相线以上附近；当ZL114A合金熔体刚到达压室7时，由于压室7型壁及压室冲头8的激冷作用，温度迅速降低并形成1-5％固相率ZL114A合金浆料；此时压射冲头8推动压室7内的合金浆料经过多通道诱发晶粒发生器10，经过诱发晶粒发生器10后合金浆料首先在高压紊流剪切的作用下使前期形成的1-5％的枝晶被破碎、球化；其次，ZL114A合金浆料在诱发晶粒发生器10多孔型壁的激冷作用下内部产生一定数量的自由初生晶粒；再者ZL114A合金浆料经过多通道的诱发晶粒发生器10后整体温度达到均匀。
4)ZL114A合金浆料在压力作用下随诱发晶粒发生器10一起充填模具型腔3，其中诱发晶粒发生器10留在模具型腔3料饼位置，合金浆料继续在压力作用下充填模具型腔3，合金浆料中的自由晶在模具型腔3中大量增值并均匀分布，由于自由晶与自由晶、自由晶与金属模具发生强烈相互碰撞、剪切，使枝晶生长受到预制在金属模具型腔3内形成ZL114A半固态铝合金浆料；
在模具型腔3中获得的ZL114A半固态铝合金浆料在压力下快速结晶凝固，最终获得高品质具有细小球状致密组织的半固态ZL114A轻合金铸件。
实施例3
与实施例1的不同之处在于，本实施实例为短流程制造高品质半固态低压流变成形AZ91D镁合金铸件，合金材料的成分为(重量百分比)Mg:9.0％，Zn:0.7％，Mn：0.25％，Si：0.10％；Cu：0.03％，Ni:0.002％，Fe:0.005％。合金的液相线和固相线温度分别为596℃和468℃。
步骤1)中，将轻合金在坩埚电阻炉5内熔化，当合金温度达到690℃左右时，加入变质剂，变质完成后再加入氩气进行精炼(加入量为合金液总重量的0.5％)，氩气用钟罩压入轻合金液底部并轻轻摆动，使轻合金液彻底沸腾起来。待到钟罩内不再有气泡冒出，用撇渣勺清渣干净，最后将合金液温度降至610℃。
实施例4
与实施例1的不同之处在于，本实施实例为短流程制造高品质半固态低压流变成形Mg-Ga-Y-Zr-Zn镁合金铸件，合金材料的成分为(重量百分比)Ga：6.0％，Y：3.0％，Zr：0.4％，Zn：2％，其余杂质含量≤0.2％。合金的液相线和固相线温度分别为642℃和610℃。
步骤1)中，将轻合金在坩埚电阻炉5内熔化，当合金温度达到705℃左右时，加入变质剂，变质完成后再加入氩气进行精炼(加入量为合金液总重量的0.5％)，氩气用钟罩压入轻合金液底部并轻轻摆动，使轻合金液彻底沸腾起来。待到钟罩内不再有气泡冒出，用撇渣勺清渣干净，最后将合金液温度降至660℃。
实施例5
与实施例1的不同之处在于，本实施实例为短流程制造高品质半固态低压流变成形ADC12铝合金铸件，合金材料的成分为(重量百分比)Si：12％，Fe：0.93％，Cu：1.75％，Mn:0.12％，Mg:0.07％，Zn:0.78％，Ti:0.06％，Cr：0.03％，Ni:0.11,Pb：0.06％，Sn:0.01％。合金的液相线和固相线温度分别为582℃和558℃。
步骤1)中，将轻合金在坩埚电阻炉5内熔化，当合金温度达到670℃左右时，加入变质剂，变质完成后再加入氩气进行精炼(加入量为合金液总重量的0.5％)，氩气用钟罩压入轻合金液底部并轻轻摆动，使轻合金液彻底沸腾起来。待到钟罩内不再有气泡冒出，用撇渣勺清渣干净，最后将合金液温度降至600℃。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种短流程制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法，其特征在于：采用专用装置进行加工，所述装置包括压射设备(1)、动模(2)、模具型腔(3)、定模(4)、坩埚电阻炉(5)、输送管道(6)、压室(7)、压室冲头(8)、底座(9)以及诱发晶粒发生器(10)；
其中，输送管道(6)用于连接坩埚电阻炉(5)和压室(7)，压室(7)通过底座(9)进行固定；压室(7)内设有压室冲头(8)；压室(7)与模具型腔(3)之间设有诱发晶粒发生器(10)，所述诱发晶粒发生器(10)内部设有多条通道；模具型腔(3)位于动模(2)和定模(4)之间，压射设备(1)用于控制动模(2)的运动；
具体加工步骤为：
1)、轻合金熔体的制备：在坩埚电阻炉(5)中对轻合金熔体进行精炼、细化变质，并进行扒渣处理，最后将坩埚电阻炉(5)中的轻合金熔体温度控制在合金液相线以上15～45℃范围内；
2)、半固态轻合金浆料一步法在线连续制备：用具有一定压力的干燥空气或惰性保护气体使坩埚电阻炉(5)中的轻合金熔体沿着输送管道(6)自下而上流入压室(7)内，当达到一定量时，位于压室(7)内的液位传感器液位传感器向设备主机传递信号，设备主机立即控制压室冲头(8)推动轻合金熔体向上运动，轻合金熔体受到压室(7)壁及压室冲头(8)的激冷作用，熔体温度降低并形成固相率为1-5％的轻合金浆料；轻合金浆料在压室冲头(8)的推动作用下流经诱发晶粒发生器(10)，形成的轻合金半固态浆料；
3)、半固态轻合金浆料一步流变压射成形：形成的轻合金半固态浆料被压室冲头(8)压射充填入模具型腔(3)中，在压力下凝固结晶，一步获得致密、高品质的半固态轻合金铸件。
2.按照权利要求1所述一体化流变成形方法，其特征在于：制作所述诱发晶粒发生器(10)的材料与制造轻合金铸件的材料相同，诱发晶粒发生器(10)整体外形为带有2-10°拔模角度的圆柱，即诱发晶粒发生器(10)的上端头比下端头尺寸更大；且在圆柱的中心及沿着外圆周向均开设有不同尺寸的透孔通道，透孔通道的形状是锥孔或蛇形的通孔。
3.按照权利要求1所述一体化流变成形方法，其特征在于：所述输送管道(6)和压室(7)内温度可调，并采用数字化控制。
4.按照权利要求1所述一体化流变成形方法，其特征在于：所述坩埚电阻炉(5)为密闭的坩埚。
5.按照权利要求1所述一体化流变成形方法，其特征在于：所述压室冲头(8)下部设有压射推杆，压射推杆直径小于压室冲头(8)，且压射推杆上设有缺口；压室冲头(8)竖直设置，以保证立式给料。
6.按照权利要求1所述一体化流变成形方法，其特征在于：所述轻合金为铝、铝合金、镁或镁合金。
7.按照权利要求1所述一体化流变成形方法，其特征在于：步骤1)中，轻合金熔体的熔炼温度控制在合金液相线以上50～80℃范围内。
8.按照权利要求1所述一体化流变成形方法，其特征在于：步骤2)中，所述一定压力为0.01～0.05Mpa。
9.按照权利要求1所述一体化流变成形方法，其特征在于：步骤(2)中的诱发晶粒发生器(10)预热温度为70～90℃，步骤(3)中所用模具型腔(3)的预热温度为180～200℃。
10.一种权利要求1短流程制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法专用装置，其特征在于，所述装置包括压射设备(1)、动模(2)、模具型腔(3)、定模(4)、坩埚电阻炉(5)、输送管道(6)、压室(7)、压室冲头(8)、底座(9)以及诱发晶粒发生器(10)；
其中，输送管道(6)用于连接坩埚电阻炉(5)和压室(7)，压室(7)通过底座(9)进行固定；压室(7)内设有压室冲头(8)；压室(7)与模具型腔(3)之间设有诱发晶粒发生器(10)，所述诱发晶粒发生器(10)内部设有多条通道；模具型腔(3)位于动模(2)和定模(4)之间，压射设备(1)用于控制动模(2)的运动。
CN201611251792.5A 2016-12-30 2016-12-30 一种制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法 Pending CN108262455A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611251792.5A CN108262455A (zh) 2016-12-30 2016-12-30 一种制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611251792.5A CN108262455A (zh) 2016-12-30 2016-12-30 一种制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108262455A true CN108262455A (zh) 2018-07-10

Family

ID=62753840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611251792.5A Pending CN108262455A (zh) 2016-12-30 2016-12-30 一种制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108262455A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109332634A (zh) * 2018-12-07 2019-02-15 蚌埠隆华压铸机有限公司 一种半固态立式压铸机
CN109909471A (zh) * 2019-03-26 2019-06-21 东北大学 一种合金成分在线可调的多金属注射成型系统及方法
CN109954858A (zh) * 2019-04-17 2019-07-02 昆明理工大学 一种半固态制浆成形一体化方法
CN112935218A (zh) * 2021-03-10 2021-06-11 昆明理工大学 一种流变挤压铸造制浆成形一体化方法及模具
CN113399642A (zh) * 2021-06-24 2021-09-17 厦门格耐尔科技有限公司 一种匀加速压室孕育半固态流变的压铸方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1261297A (zh) * 1997-06-30 2000-07-26 日立金属株式会社 压铸法及其铸件
CN101181736A (zh) * 2007-12-07 2008-05-21 华中科技大学 一种金属零件的半固态流变成形方法及其装置
KR20130009240A (ko) * 2011-07-15 2013-01-23 주식회사 씨제이씨 반응고 다이캐스팅 방법 및 그 장치
CN103286280A (zh) * 2013-06-09 2013-09-11 慈溪市汇丽机电有限公司 引晶法制备半固态金属浆料及其应用
CN105583396A (zh) * 2016-03-16 2016-05-18 沈阳铸造研究所 一种制造半固态轻合金铸件的低压铸造一步法
CN106807919A (zh) * 2015-11-27 2017-06-09 冯志军 一种制造半固态轻合金铸件低压铸造一步法的专用装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1261297A (zh) * 1997-06-30 2000-07-26 日立金属株式会社 压铸法及其铸件
CN101181736A (zh) * 2007-12-07 2008-05-21 华中科技大学 一种金属零件的半固态流变成形方法及其装置
KR20130009240A (ko) * 2011-07-15 2013-01-23 주식회사 씨제이씨 반응고 다이캐스팅 방법 및 그 장치
CN103286280A (zh) * 2013-06-09 2013-09-11 慈溪市汇丽机电有限公司 引晶法制备半固态金属浆料及其应用
CN106807919A (zh) * 2015-11-27 2017-06-09 冯志军 一种制造半固态轻合金铸件低压铸造一步法的专用装置
CN105583396A (zh) * 2016-03-16 2016-05-18 沈阳铸造研究所 一种制造半固态轻合金铸件的低压铸造一步法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109332634A (zh) * 2018-12-07 2019-02-15 蚌埠隆华压铸机有限公司 一种半固态立式压铸机
CN109909471A (zh) * 2019-03-26 2019-06-21 东北大学 一种合金成分在线可调的多金属注射成型系统及方法
CN109954858A (zh) * 2019-04-17 2019-07-02 昆明理工大学 一种半固态制浆成形一体化方法
CN112935218A (zh) * 2021-03-10 2021-06-11 昆明理工大学 一种流变挤压铸造制浆成形一体化方法及模具
CN113399642A (zh) * 2021-06-24 2021-09-17 厦门格耐尔科技有限公司 一种匀加速压室孕育半固态流变的压铸方法
CN113399642B (zh) * 2021-06-24 2023-01-17 厦门格耐尔科技有限公司 一种匀加速压室孕育半固态流变的压铸方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108262455A (zh) 一种制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法
CN100566890C (zh) 一种半固态合金浆料的制备和流变成型的设备
CN105583396B (zh) 一种制造半固态轻合金铸件的低压铸造一步法
CN105014020B (zh) 一种制备大直径半固态合金坯料的装置和方法
CN100554455C (zh) 半固态合金浆料的制备和成型方法
CN108067600A (zh) 一种高效低成本制造半固态Al-Si系铝合金铸件的流变成形方法
CN100532596C (zh) 半固态合金浆料的制备和流变成型方法
CN102626779A (zh) 一种镁合金铸锭的制备方法及凝固系统
BAI et al. Annulus electromagnetic stirring for preparing semisolid A357 aluminum alloy slurry
CN102358922B (zh) 一种轻合金半固态浆料制备装置
CN101733381A (zh) 一种磁脉冲半连续铸造装置及铸造方法
CN107498010B (zh) 一种轻合金半固态浆料的制备工艺
CN109536749A (zh) 一种高温合金的制备方法及其高温合金
CN100574939C (zh) 一种半固态合金浆料的制备与成型装置
CN104249149B (zh) 一种通道式感应加热中间包及其浇铸方法
CN202527690U (zh) 用于制备镁合金铸锭的凝固系统
CN107150109A (zh) 一种双向冷却动态浇注复合铸锭的方法及其装置
CN103639374B (zh) 一种制备半固态金属的振动倒锥形通道方法及装置
CN103691895A (zh) 一种半固态金属的振动蛇形通道制备方法及装置
CN202779647U (zh) 一种半固态的有色金属连铸装置
CN206474651U (zh) 一种制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形装置
CN103170609A (zh) 一种铁合金炉前浇注成型设备和工艺
CN202123223U (zh) 一种钙锭熔炼浇注系统
CN108145099A (zh) 一种旋转插入芯坯制备大型复合钢锭的方法及装置
CN101347833A (zh) 一种制备半固态金属浆料的正弦波形装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination