CN109622909B - 一种高固相半固态减震塔的成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高固相半固态减震塔的成型方法，其基于SEED高固相制浆单元和EMS电磁搅拌单元或GISS电磁搅拌单元，包括以下步骤：铝液浇注，将制浆用铝液送入SEED高固相制浆单元处进行铝液浇注；浆料制备，将铝液在SEED高固相制浆单元中制备成高固相半固态浆料；浆料转移，将制备好的浆料转移至安装于模具上的料管内；压铸成型，启动压铸机用冲头将浆料压铸成减震塔工件。该成型方法，改变了原材料，减小零件的质量，有助于汽车轻量化；相较传统技术，通过制浆工艺改变了原材料的组织状态，接近固相线温度的浇注温度及平稳的填充速度，降低了填充过程卷气的几率，增加了产品的致密度，铸态产品就能满足其力学性能；节约了减震塔压铸成本。
Description
技术领域
本发明涉及减震塔成型技术领域，尤其涉及一种高固相半固态减震塔的成型方法。
背景技术
目前减震塔一般车型是采用钢板焊接；豪华车型采用高真空铝合金压铸工艺成型。
上述的第一种方法钢板焊接，因材料比重大不符合汽车轻量化发展的趋势。
第二种方法高真空铝合金压铸工艺，工艺路线：材料熔炼→高压压铸+高真空→T6热处理；产品铸态情况下延伸率很难达到10％，需要热处理，成本持高不下，约120元/公斤；减震塔的含气量要控制在0.5cc/100g以内，这对整个充型过程中的高真空度有严格的要求(真空度在50毫巴以下)，要在充满挑战的压铸生产环境下稳定地实现不容易。类似这种大型而且形状复杂的压铸件，要保证模腔能达到高真空状态，铝料才能填满盲孔位置并减少铸件含气量，因此模具要使用高效的真空阀(大抽气面积)。一般高效的真空机械阀有很多移动部件，需要经常保养清理才能保证生产畅顺，使用很不方便；除了模具，压室，整体冲头系统(包括冲头、料管、润滑、分流锥)等密封性好之外，还要有专门的高真空设备才能保证压射速度的稳定性和最低的气体产生量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高固相半固态减震塔的成型方法，其解决了现有的成型方法工艺复杂，成本高，产品质量差的技术问题。
为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：
第一方面、本发明的一种高固相半固态减震塔的成型方法，其基于SEED高固相制浆单元和EMS电磁搅拌单元，其包括以下步骤：
第一步、铝液浇注，将制浆用铝液送入SEED高固相制浆单元处进行铝液浇注；
第二步、浆料制备，将铝液在SEED高固相制浆单元中制备成高固相半固态浆料；
第三步、浆料转移，将制备好的浆料转移至安装于模具上的料管内；
第四步、压铸成型，启动压铸机用冲头将浆料压铸成减震塔工件。
其中，所述第二步浆料制备的步骤包括：
步骤A1、将铝液浇注入SEED高固相制浆单元的坩埚筒内；
步骤A2、将EMS电磁搅拌单元的搅拌装置移动并环绕至坩埚筒外部；
步骤A3、同步启动SEED高固相制浆单元和EMS电磁搅拌单元，坩埚筒在水平面内旋转的同时被电磁搅拌以进行制浆。
其中，所述步骤A1将铝液浇注入SEED高固相制浆单元的坩埚筒内的步骤包括：
步骤A11、将坩埚筒倾斜45°浇注铝液；
步骤A12、将坩埚筒竖直并将铝液摇匀。
其中，所述步骤A2中将EMS电磁搅拌单元的搅拌装置移动并环绕至坩埚筒外部的步骤中，EMS电磁搅拌单元仅作用于坩埚筒的中部以上位置的铝液。
其中，所述步骤A3同步启动SEED高固相制浆单元和EMS电磁搅拌单元，坩埚筒在水平面内旋转的同时被电磁搅拌以进行制浆的步骤中，坩埚筒在水平面内旋转，且相对于EMS电磁搅拌单元的搅拌装置做偏心转动。
其中，所述步骤A3同步启动SEED高固相制浆单元和EMS电磁搅拌单元，坩埚筒在水平面内旋转的同时被电磁搅拌以进行制浆的步骤中，保持坩埚筒的外壁与EMS电磁搅拌单元的电磁搅拌装置的内壁分离状态。
其中，坩埚筒的外壁与EMS电磁搅拌单元的搅拌装置的内壁之间的距离范围为：30-40mm。
第二方面，本发明的高固相半固态减震塔的成型方法，其基于SEED高固相制浆单元和GISS低固相制浆单元，包括以下步骤：
步骤一、铝液浇注，将制浆用铝液送入SEED高固相制浆单元的坩埚内；
步骤二、浆料制备，将铝液在SEED高固相制浆单元中制备成高固相半固态浆料；
步骤三、浆料转移，将制备好的浆料转移至安装在模具上的料管内；
步骤四、压铸成型，启动压铸机用冲头将浆料压铸成减震塔工件。
其中，所述步骤二浆料制备包括以下步骤：
步骤B1、启动SEED高固相制浆单元开始制浆；
步骤B2、在SEED高固相制浆单元制浆初期，启动GISS低固相制浆单元，使GISS低固相制浆单元的石墨管插入SEED坩埚中；
步骤B3、在制浆的过热铝液温度开始降入半固态区间范围，停止GISS低固相制浆单元；
步骤B4、保持旋转摇晃SEED高固相制浆单元的坩埚直至浆料达到所需的固相率，制浆完成。
其中，所述步骤B2在SEED高固相制浆单元制浆初期，启动GISS低固相制浆单元，使GISS低固相制浆单元的石墨管插入SEED坩埚中的步骤中，制浆初期为铝液处于过热液相温度之上，所述过热液相温度范围为：620-640℃。
其中，所述步骤B2在SEED高固相制浆单元制浆初期，启动GISS低固相制浆单元，使GISS低固相制浆单元的石墨管插入SEED坩埚中的步骤中，石墨管插入SEED坩埚中后，石墨管与SEED坩埚同步旋转，同时吹入氮气催生制浆。
其中，所述步骤B3中在制浆的过热铝液温度开始降入半固态区间范围，停止GISS低固相制浆单元的步骤中过热铝液温度降入半固态区间范围的参数范围为：铝液温度590-620℃，固相率10-15％。
其中，所述步骤B3中在制浆的过热铝液温度开始降入半固态区间范围，停止GISS低固相制浆单元的步骤中需要保持铝液的流动性。
其中，所述步骤B3中在制浆的过热铝液温度开始降入半固态区间范围，停止GISS低固相制浆单元的步骤中停止GISS低固相制浆单元具体为停止吹入氮气并将石墨管从SEED高固相制浆单元的坩埚中提升出坩埚外。
其中，所述步骤B4保持旋转摇晃SEED高固相制浆单元的坩埚直至浆料达到所需的固相率，制浆完成的步骤中，固相率范围为：40-60％。
与现有技术相比，本发明的高固相半固态减震塔的成型方法，改变了原材料，减小零件的质量，有助于汽车轻量化；相较前述传统技术二的主要区别是：通过制浆工艺改变了原材料的组织状态，接近固相线温度的浇注温度及平稳的填充速度，降低了填充过程卷气的几率，增加了产品的致密度，铸态产品(不需要热处理)就能满足其力学性能；节约了减震塔压铸成本。
附图说明
图1为本发明的高固相半固态减震塔的成型方法的主流程图。
具体实施方式
以下参考附图，对本发明予以进一步地详尽阐述。
请参阅图1，在本实施例中，该高固相半固态减震塔的成型方法，其基于SEED高固相制浆单元和EMS电磁搅拌单元，其包括以下步骤：
第一步S1、铝液浇注，将制浆用铝液送入SEED高固相制浆单元处进行铝液浇注；
第二步S2、浆料制备，将铝液在SEED高固相制浆单元中制备成高固相半固态浆料；
第三步S3、浆料转移，将制备好的浆料转移至安装在模具上的料管内；
第四步S4、压铸成型，启动压铸机用冲头将浆料压铸减震塔工件。
其中，所述第二步S2浆料制备的步骤包括：
步骤A1、将铝液浇注入SEED高固相制浆单元的坩埚筒内；
步骤A2、将EMS电磁搅拌单元的搅拌装置移动并环绕至坩埚筒外部；
步骤A3、同步启动SEED高固相制浆单元和EMS电磁搅拌单元，坩埚筒在水平面内旋转的同时被电磁搅拌以进行制浆。
其中，所述步骤A1中将铝液浇注入SEED高固相制浆单元的坩埚筒内的步骤包括：
步骤A11、将坩埚筒倾斜45°浇注铝液；
步骤A12、将坩埚筒竖直并将铝液摇匀。
其中，所述步骤A2将EMS电磁搅拌单元的搅拌装置移动并环绕至坩埚筒外部的步骤中，EMS电磁搅拌单元仅作用于坩埚筒的中部以上位置的铝液。
其中，所述步骤A3同步启动SEED高固相制浆单元和EMS电磁搅拌单元，坩埚筒在水平面内旋转的同时被电磁搅拌以进行制浆的步骤中，坩埚筒在水平面内旋转，且相对于EMS电磁搅拌单元的搅拌装置做偏心转动。
其中，所述步骤A3同步启动SEED高固相制浆单元和EMS电磁搅拌单元，坩埚筒在水平面内旋转的同时被电磁搅拌以进行制浆的步骤中，保持坩埚筒的外壁与EMS电磁搅拌单元的电磁搅拌装置的内壁分离状态。
其中，坩埚筒的外壁与EMS电磁搅拌单元的搅拌装置的内壁之间的距离范围为：30-40mm。
在SEED工作的过程中，由于直立的坩埚筒结构是上部直径小下部直径大(做成上小下大主要是为方便浆料卸出到压室，这种结构相当于坩埚筒内有一个脱模斜度)，而筒内上部铝液的质量分布就比下部小，同时上部是和空气直接接触，这两个方面导致上部的实际散热速度略快于中下部，那么随着温度从过热的液态向半固态温度区间转变时，对中上部的铝液同时采用电磁搅拌的方式，可以使得中上部的浆料的固相率更加均匀一致，同时由于电磁搅拌的特性使得晶粒尺寸更加均匀一致。
本实施例中，在SEED工作的过程中，针对坩埚筒位于坩埚筒内中上部浆料在摇晃制浆的过程中同时使用电磁搅拌设备，对其实施电磁搅拌，即同时使用两种方法制备半固态浆料。当SEED坩埚筒浇注入铝液后，从45度角浇注位转入垂直摇晃位后，电磁搅拌装置从上而下降下，坩埚筒位于圆柱形电磁搅拌工作作用的空间，SEED坩埚筒开启在水平面内旋转，同时开启电磁搅拌装置的磁场(电磁搅拌装置不动)SEED坩埚筒在其内部圆柱形空间呈现绕其轴线做偏心旋转的运动，SEED坩埚筒的外壁与电磁搅拌装置内圆柱形工作工作区间的内壁不接触，保持30～40毫米空间。制浆结束后，电磁搅拌装置的变频器关闭，整个电磁搅拌装置升起，SEED坩埚筒由旋转摇晃位置转为传送位，制浆结束，准备去压铸机卸料位卸料。
与现有技术相比，本实施例一的高固相半固态减震塔的成型方法，采用SEED+EMS复合制浆工艺，改善了SEED工艺所制浆料的固相率的均匀性和晶粒尺寸的一致性，提高了浆料的品质，同时提高了高固相半固态铸件的品质。
在另一第二实施例的高固相半固态减震塔的成型方法，该方法其基于SEED高固相制浆单元和GISS低固相制浆单元，以下以铸造铝357为例说明，其包括以下步骤：
步骤一S10、铝液浇注，将制浆用铝液送入SEED高固相制浆单元处进行铝液浇注；
步骤二S20、浆料制备，将铝液在SEED高固相制浆单元中制备成高固相半固态浆料；
步骤三S30、浆料转移，将制备好的浆料转移至安装在模具上的料管内；
步骤四S40、压铸成型，启动压铸机用冲头将浆料压铸成减震塔工件。
其中，所述步骤二S20浆料制备包括以下步骤：
步骤B1、启动SEED高固相制浆单元开始制浆；
步骤B2、在SEED高固相制浆单元制浆初期，启动GISS低固相制浆单元，使GISS低固相制浆单元的石墨管插入SEED坩埚中；
步骤B3、在制浆的过热铝液温度开始降入半固态区间范围，停止GISS低固相制浆单元；
步骤B4、保持旋转摇晃SEED高固相制浆单元的坩埚直至浆料达到所需的固相率，制浆完成。
其中，所述步骤B2在SEED高固相制浆单元制浆初期，启动GISS低固相制浆单元，使GISS低固相制浆单元的石墨管插入SEED坩埚中的步骤中，制浆初期为铝液处于过热液相温度之上，所述过热液相温度范围为：620-640℃。
其中，所述步骤B2在SEED高固相制浆单元制浆初期，启动GISS低固相制浆单元，使GISS低固相制浆单元的石墨管插入SEED坩埚中的步骤中，石墨管插入SEED坩埚中后，石墨管与SEED坩埚同步旋转，同时吹入氮气催生制浆。
其中，所述步骤B3中在制浆的过热铝液温度开始降入半固态区间范围，停止GISS低固相制浆单元的步骤中过热铝液温度降入半固态区间范围的参数范围为：制浆时间2-10秒，铝液温度590-620℃，固相率10-15％。
其中，所述步骤B3中在制浆的过热铝液温度开始降入半固态区间范围，停止GISS低固相制浆单元的步骤中需要保持铝液的流动性、合适的低固相。
其中，所述步骤B3中在制浆的过热铝液温度开始降入半固态区间范围，停止GISS低固相制浆单元的步骤中停止GISS低固相制浆单元具体为停止喷入氮气并将石墨管从SEED高固相制浆单元的坩埚中提升。
其中，所述步骤B4保持旋转摇晃SEED高固相制浆单元的坩埚直至浆料达到所需的固相率，制浆完成的步骤中，固相率范围为：40-60％。
于其他实施例中，由于具体合金型号不同，其液相线及半固态温度区间有所不同，需要根据实际情况加以调整。
在SEED高固相制浆单元的工作过程中，由于过热浆料是依靠自然冷却，使得过热铝液温度逐步降入半固态区间，整个过程时间较长，使用GISS复合制浆法，可在初期较快地使过热铝液降温并催生出较多的初生α相，从而提高制备浆料的效率和品质。
与现有技术相比，本实施例二的高固相半固态减震塔的成型方法，是在目前两种独立的半固态制浆方式的基础上，结合其优点，将两种工艺叠加，同一时段内形成一种前后“复合”的制浆工艺，提高了SEED单一方法制备浆料的效率，特别是制备大尺寸(超过十公斤)浆料时，可以解决在制浆过程中固相率分布不均匀的问题，同时也提高了高固相半固态压铸的效率。
综上所述，本实施例的改变了原材料，减小零件的质量，有助于汽车轻量化；相较前述传统技术二的主要区别是：通过制浆工艺改变了原材料的组织状态，接近固相线温度的浇注温度及平稳的填充速度，降低了填充过程卷气的几率，增加了产品的致密度，铸态产品(不需要热处理)就能满足其力学性能；据推算原有高真空压铸工艺成型铝合金汽车减震塔价格在120-180元/Kg，用高固相率半固态工艺成型的铝合金减震塔价格约为60-70元/Kg，每公斤降幅超过50％。
上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。
Claims (1)
1.一种高固相半固态减震塔的成型方法，其基于SEED高固相制浆单元和EMS电磁搅拌单元，其包括以下步骤：
第一步、铝液浇注，将制浆用铝液送入SEED高固相制浆单元处进行铝液浇注；
第二步、浆料制备，将铝液在SEED高固相制浆单元中制备成高固相半固态浆料；
第三步、浆料转移，将制备好的浆料转移至安装在模具上的料管内；
第四步、压铸成型，启动压铸机用冲头将浆料压铸成减震塔工件；所述第二步S2浆料制备的步骤包括：
步骤A1、将铝液浇注入SEED高固相制浆单元的坩埚筒内；
步骤A2、将EMS电磁搅拌单元的搅拌装置移动并环绕至坩埚筒外部；
步骤A3、同步启动SEED高固相制浆单元和EMS电磁搅拌单元，坩埚筒在水平面内旋转的同时被电磁搅拌以进行制浆，所述步骤A1中将铝液浇注入SEED高固相制浆单元的坩埚筒内的步骤包括：
步骤A11、将坩埚筒倾斜45°浇注铝液；
步骤A12、将坩埚筒竖直并将铝液摇匀；
其中，所述步骤A2将EMS电磁搅拌单元的搅拌装置移动并环绕至坩埚筒外部的步骤中，EMS电磁搅拌单元仅作用于坩埚筒的中部以上位置的铝液，所述步骤A3同步启动SEED高固相制浆单元和EMS电磁搅拌单元，坩埚筒在水平面内旋转的同时被电磁搅拌以进行制浆的步骤中，坩埚筒在水平面内旋转，且相对于EMS电磁搅拌单元的搅拌装置做偏心转动。
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