CN109954858A - 一种半固态制浆成形一体化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半固态制浆成形一体化方法，属于半固态成形技术领域；该发明能够将制浆和成形工序结合起来，不需要通过浆料的转移，将制备出的半固态浆料直接成形，有利于半固态成形技术发展；该方法是将熔炼好的高于液相线温度20～50℃的合金熔体通过带有剪切激冷通道的半固态浆料剪切激冷制备器，合金熔体经过半固态浆料剪切激冷制备器的激冷剪切作用制备半固态浆料，然后在成型腔中成型，完成半固态制浆和成形一体化；本发明工艺简单、操作方便、成本低、生产效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种半固态制浆成形一体化方法，属于半固态成形技术领域，可适用于铝、镁等易氧化的合金的半固态成形。
背景技术
半固态成形技术，简称SSM，由于成形温度低，变形抗力小、充型平稳、晶粒细小等特点，被誉为21世纪最有前途的金属材料加工技术之一。半固态成形技术包括浆料的制备和后续浆料成形技术。半固态浆料的制备是半固态成形的关键，其制备方法主要主要包括机械搅拌法、电磁搅拌法、等温热处理法、倾斜板冷却法、超声震动法等。根据其工艺的不同，半固态成形可分为触变成形和流变成形。在工艺流程上，触变成型必须获得具有非枝晶组织的合金坯锭，才能进行后续的压铸成型，而流变成型将半固态合金熔体直接压铸成型，在工业应用上，成本要小得多。现有的半固态流变成形技术，在浆料的制备过程中，易于造成浆料的卷气、氧化、夹渣等缺陷，并且浆料转移温度不易控制。在实际铸造成型过程中产生氧化夹渣等缺陷影响材料的力学性能。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种半固态制浆成形一体化方法，该方法将半固态浆料制备和成型结合起来，可有效解决浆料制备过程中氧化问题，克服浆料转移过程温度难以控制，耗时较长等缺点，节约成本并且提高生产效率。
本发明通过以下技术方案实现本发明目的：
（1）在中频炉中进行合金熔炼，待合金熔体温度高于液相线温度80℃以上时，将合金熔体转移到坩埚内，对合金熔体进行精炼、扒渣处理，然后保温30～40min，将合金熔体温度控制在高于液相线温度20～50℃；
（2）在常规压铸模具的料筒底部安装一个半固态浆料剪切激冷制备器，该半固态浆料剪切激冷制备器为圆形铜板或钢板，其上开有进料槽，进料槽一侧开有剪切激冷通道，剪切激冷通道通过压铸模具的内浇道与压铸模具的成型腔连通，将步骤（1）合金熔体放入料筒内，在冲头压力作用下，合金熔体进入进料槽，通过剪切激冷通道流入成型腔中，在此过程中液态的合金熔体在半固态浆料剪切激冷制备器的激冷剪切作用下形成半固态浆料，然后在成型腔中成型，完成半固态制浆和成形一体化。
所述半固态浆料剪切激冷制备器与料筒底部紧密配合，其厚度为3～5cm，其上剪切激冷通道长度为料筒底部直径的2/5～3/5，直径为5～10mm。
所述压铸模具在安装半固态浆料剪切激冷制备器之前预热。
所述半固态浆料铜质剪切激冷制备器内壁、进料槽、型芯与成型腔接触处均用石墨润湿。
本发明利用半固态浆料剪切激冷制备器，将半固态制浆过程和成形过程结合起来；该方法是将熔炼好的高于液相线温度20～50℃的合金熔体通过带有剪切激冷通道的半固态浆料剪切激冷制备器，合金熔体经过半固态浆料剪切激冷制备器的激冷剪切作用，较大的过冷度降低了形核功，合金熔体内晶粒快速形核，且由于在流淌的过程中合金熔体内部晶粒间不断相互剪切、碰撞、摩擦，最终得到细小、均匀的细小组织；半固态浆料通过内浇道直接进入到成型腔中成型，冷却一段时间后，得到半固态合金铸件。
本发明的有益效果：
（1）本发明通过半固态浆料剪切激冷制备器，将半固态制浆过程和成形过程结合起来进行半固态合金的流变成形，可以减少浆料制备过程中的氧化问题，克服浆料转移过程温度难以控制，耗时较长等缺点；
（2）本发明可以通过改变半固态浆料剪切激冷制备器内部剪切激冷通道的长度和直径来改变激冷剪切效果，从而改变半固态浆料的固相率，改变浆料的充型能力；
（3）本发明工艺简单、操作方便、成本低、生产效率高。
附图说明
图1是半固态制浆成形一体化装置结构示意图；
图2是半固态浆料剪切激冷制备器剖视结构示意图；
图3是半固态浆料剪切激冷制备器剖视结构示意图；
图4是Al-Si7%金相组织图，（a）未经半固态浆料剪切激冷制备器处理 （b）经过半固态浆料剪切激冷制备器处理；
图5为Al-Si20%金相组织图，（a）未经半固态浆料剪切激冷制备器处理 （b）经过半固态浆料剪切激冷制备器处理；
1-定模；2-导柱；3-型芯；4-螺钉；5-成型腔；6-内浇道；7-浇口套；8-半固态浆料铜质剪切激冷制备器；9-冲头；10-料筒；11-动模；12-进料槽；13-激冷剪切通道。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
下述实施例采用图1所示的压铸模具及半固态浆料剪切激冷制备器8完成，压铸模具包括定模1、动模11，定模1上固定有导柱2，定模1通过导柱2与动模11连接固定，型芯3通过螺钉4固定在定模1上，型芯3与动模11上的凹槽相配合形成成型腔5，半固态浆料剪切激冷制备器8设置在定模1上的料筒10底部，半固态浆料剪切激冷制备器8为圆形铜板或钢板，其上开有进料槽12，进料槽一侧开有剪切激冷通道13，剪切激冷通道13与内浇道6连通，内浇道6与成型腔5连通，浇口套7设置在料筒10内，冲头9设置在料筒10内且与浇口套紧密配合。
实施例1：本半固态制浆成形一体化方法如下：
（1）在中频炉中进行Al-Si7%合金（固相线温度577℃，液相线温度615℃）熔炼，待合金熔体温度在720℃时转移到坩埚内，在合金熔体中加入六氯乙烷精炼除气、扒渣处理，保温30min，将合金熔体温度控制在640℃左右；
（2）将压铸模具预热至200℃；
（3）根据Al-Si7%合金较窄的固液温度区间，选择开有长度为料筒底部直径的2/5、直径8mm剪切激冷通道的半固态浆料剪切激冷制备器5，半固态浆料剪切激冷制备器为圆形铜板，其上开有圆柱形进料槽12，在其内壁刷好石墨，置于动模11和浇口套7中间后合模；
（4）将合金熔体倒入料筒10中，在冲头压力作用下，合金熔体进入进料槽12，通过剪切激冷通道13流入成型腔5中，在此过程中液态的合金熔体在半固态浆料剪切激冷制备器的激冷剪切作用下形成半固态浆料，然后在成型腔中成型，完成半固态制浆和成形一体化，得到Al-Si7%合金半固态铸件，见图4，从图中可以看出未经过半固态处理的组织粗大存在较多柱状晶，经过半固态处理的组织等轴晶居多。
实施例2：本半固态制浆成形一体化方法如下：
（1）在中频炉中进行Al-Si20%铝硅合金（固相线温度577℃，液相线温度700℃）熔炼，待合金熔体的温度在780℃时转移到坩埚内，在合金熔体中加入六氯乙烷精炼除气、扒渣处理，保温35min，将合金熔体温度控制在730℃左右；
（2）将压铸模具预热至200℃；
（3）根据Al-Si20%合金较宽的固液温度区间，选择开有长度为料筒底部直径的3/5、直径5mm剪切激冷通道的半固态浆料剪切激冷制备器5，半固态浆料剪切激冷制备器为圆形铜板，其上开有圆柱形进料槽12，在其内壁刷好石墨，置于动模和浇口中间后合模；
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Claims (4)
1.一种半固态制浆成形一体化方法，其特征在于，步骤如下：
（1）在中频炉中进行合金熔炼，待合金熔体温度高于液相线温度80℃以上时，将合金熔体转移到坩埚内，对合金熔体进行精炼、扒渣处理，然后保温30～40min，将合金熔体温度控制在高于液相线温度20～50℃；
（2）在压铸模具的料筒底部设置有半固态浆料剪切激冷制备器，该半固态浆料剪切激冷制备器为圆形铜板或钢板，其上开有进料槽（12），进料槽一侧开有剪切激冷通道（13），剪切激冷通道通过内浇道（6）与压铸模具的成型腔（5）连通，将步骤（1）合金熔体放入料筒内，在冲头压力作用下，合金熔体进入进料槽，通过剪切激冷通道流入成型腔中，在此过程中液态的合金熔体在半固态浆料剪切激冷制备器的激冷剪切作用下形成半固态浆料，然后在成型腔中成型，完成半固态制浆和成形一体化。
2.根据权利要求1所述的半固态制浆成形一体化方法，其特征在于：半固态浆料剪切激冷制备器的厚度为3～5cm。
3.根据权利要求1所述的半固态制浆成形一体化方法，其特征在于：剪切激冷通道长度为料筒底部直径的2/5～3/5，直径为5～10mm。
4.根据权利要求1所述的半固态制浆成形一体化方法，其特征在于：压铸模具在安装半固态浆料剪切激冷制备器之前预热。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190702 |