CN111375739B - 高效可控式半固态压铸工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明高效可控式半固态压铸工艺，其将制浆步骤去除，减少生产资源的浪费，提高产品制备效率；同时通过后期的恒温搅拌、通过于搅拌棒的辅助物质添加，在搅拌棒溶解过程中均匀的将添加物质溶解于合金溶液，使制备的产品性能一致可控，保证产品性能。
Description
本申请要求于2019年12月11日提交中国专利局、申请号为2019112669160、申请名称为“高效可控式半固态压铸工艺”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及压铸成型制备技术，特别涉及高强度铝镁合金压铸成型技术，具体的，其展示一种高效可控式半固态压铸工艺。
背景技术
汽车零部件是常见的压铸成型部件，但随着社会生产的发展，对汽车零部件的性能参数要求进一步提高，半固态压铸成型的提出进一步满足现所需产品所需达到要求。
现阶段的半固态压铸成型，其步骤基本为：熔炼、制浆、保温、压铸。
其中：
1)制浆工艺所需时间较长，影响产品制备效率，且需要设置众多设备对应进行，严重浪费生产资源；
2)由于较长时间的制浆过程，熔融状态的金属液存在材质发生过度反应的现象，制备后产品所能达到性能处于不可控状态，无法保证产品质量。
因此，有必要提供一种高效可控式半固态压铸工艺来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效可控式半固态压铸工艺，其可将制浆步骤去除，减少生产资源的浪费，提高产品制备效率；同时通过后期的恒温搅拌、通过于搅拌棒的辅助物质添加，在搅拌棒溶解过程中均匀的将添加物质融捷于合金溶液，使制备的产品性能一致可控，保证产品性能。
技术方案如下：
一种高效可控式半固态压铸工艺，步骤如下：
1)配置产品原料：根据所制备产品，进行基础材料的配置；
2)合金熔炼：对基础材料进行熔炼，直至完全熔融，获得合金溶液；
3)合金溶液半固化：
3-1)转移顶层合金溶液至保温炉，对应保温炉设置升降转动组件；
3-2)通过进料组件进行搅拌棒上料，升降转动组件抓取搅拌棒于保温炉内进行匀速转动搅拌及缓慢下降，搅拌棒为异形棒体，其材质由产品的基材材料及添加物质构成，搅拌棒在搅拌及下降过程中溶解于合金溶液，由于搅拌作用使合金溶液材质更为均匀，同时将添加物质均匀的溶解于合金溶液中；
3-3)匀速降温，直至合金溶液处于半熔融状态；
4)进行真空压铸；
5)脱模成型。
进一步的，步骤2)具体为：将基础材料填入倾转式熔化炉加热至650-750℃，加热时通入惰性气体且进行搅拌并震荡熔融金属液中的气体。
进一步的，步骤3)的顶层合金溶液温度控制于680-720℃。
进一步的，步骤3-2)中，添加物质为稀土、或其他稀有金属，其添加量可根据产品所需性能进行微量添加。
进一步的，搅拌棒可使用便于搅拌的异形柱体，其中之一可为三角形柱体，同时可进行柱体中空设定，转动速度和下降速度根据搅拌棒溶解速率而定，一种设定方式为：转动速度为3-5r/min，下降速度为12-18cm/min。
进一步的，步骤3)中，保温炉为温控式定量炉，同时对应设置超声波振子。
进一步的，步骤3)还包括：通过石墨管往合金熔液内通入干燥的氯气，除去合金熔液内的氢气，氯气的流量是0.8-1.2升/秒，处理时间为3-4分钟。
进一步的，通入氯气处理后对保温炉施加低频机械振动，振动频率为20-80Hz，最大振动幅度为3-5mm，时间为3-5分钟。
进一步的，步骤3)中，需通入惰性气体进行保护，惰性气体可选取纯度为99.99％的氩气。
进一步的，步骤4)包括：
4-1)模具闭合形成型腔及浇道，通过设置在浇注口下游侧的注气孔向压铸模具的压射室和型腔内注入氧气，驱除压射室和型腔内的空气，清洁压射室和型腔，注入氧气时间持续10秒，压力为0.8MPa；
4-2)从浇料口向压射室内注入半熔融状态合金熔液，压射室内的合金熔液经浇道进入型腔，当冲头行进至压射室容积的三分之一时，停止抽真空并使冲头线性加速，至冲头行进至压射室容积的三分之二时，冲头的压入速度加速至3米/秒，冲头压入完成后，保持冲头压力12MPa，直至压铸零件固化。
与现有技术相比，本发明将制浆步骤去除，减少生产资源的浪费，提高产品制备效率；同时通过后期的恒温搅拌、通过于搅拌棒的辅助物质添加，在搅拌棒溶解过程中均匀的将添加物质溶解于合金溶液，使制备的产品性能一致可控，保证产品性能。
具体实施方式
实施例1：
一种高效可控式半固态压铸工艺，步骤如下：
1)配置产品原料：根据所制备产品，进行基础材料的配置；
2)合金熔炼：对基础材料进行熔炼，直至完全熔融，获得合金溶液；
3)合金溶液半固化：
3-1)转移顶层合金溶液至保温炉，对应保温炉设置升降转动组件；
3-2)通过进料组件进行搅拌棒上料，升降转动组件抓取搅拌棒于保温炉内进行匀速转动搅拌及缓慢下降，搅拌棒为异形棒体，其材质由产品的基材材料及添加物质构成，搅拌棒在搅拌及下降过程中溶解于合金溶液，由于搅拌作用使合金溶液材质更为均匀，同时将添加物质均匀的溶解于合金溶液中；
3-3)匀速降温，直至合金溶液处于半熔融状态；
4)进行真空压铸；
5)脱模成型。
其中：
步骤2)具体为：
将基础材料填入倾转式熔化炉加热至750℃，加热时通入惰性气体且进行搅拌并震荡熔融金属液中的气体。
步骤3)的顶层合金溶液温度控制于720℃；
步骤3-2)中，添加物质为稀土、或其他稀有金属，其添加量可根据产品所需性能进行微量添加。
搅拌棒可使用便于搅拌的异形柱体，其中之一可为三角形柱体，同时可进行柱体中空设定，转动速度和下降速度根据搅拌棒溶解速率而定，一种设定方式为：转动速度为5r/min，下降速度为18cm/min；
升降转动组件可选用多轴机械手或线性转动下降装置；
在下降至距离搅拌棒抓取处5cm时，搅拌停止；
进料组件可使用常规棒料上料设备。
步骤3)中，保温炉为温控式定量炉：
通过温控式定量炉进行合金溶液的温度控制，一种表现形式为：保温炉内温度可控制于600℃；
同时定量转移半熔融合金溶液。
同时对应设置超声波振子，辅助进行超声波振动，提高合金溶液的均匀性；
步骤3)还包括：通过石墨管往合金熔液内通入干燥的氯气，除去合金熔液内的氢气，氯气的流量是0.8升/秒，处理时间为3分钟；
通入氯气处理后对保温炉施加低频机械振动，振动频率为20Hz，最大振动幅度为3mm，时间为3分钟；
步骤3)中，需通入惰性气体进行保护，惰性气体可选取纯度为99.99％的氩气。
步骤4)，具体为：
4-1)模具闭合形成型腔及浇道，通过设置在浇注口下游侧的注气孔向压铸模具的压射室和型腔内注入氧气，驱除压射室和型腔内的空气，清洁压射室和型腔，注入氧气时间持续10秒，压力为0.8MPa；
4-2)从浇料口向压射室内注入半熔融状态合金熔液，压射室内的合金熔液经浇道进入型腔，当冲头行进至压射室容积的三分之一时，停止抽真空并使冲头线性加速，至冲头行进至压射室容积的三分之二时，冲头的压入速度加速至3米/秒，冲头压入完成后，保持冲头压力12MPa，直至压铸零件固化。
实施例2：
一种高效可控式半固态压铸工艺，步骤如下：
1)配置产品原料：根据所制备产品，进行基础材料的配置；
2)合金熔炼：对基础材料进行熔炼，直至完全熔融，获得合金溶液；
3)合金溶液半固化：
3-1)转移顶层合金溶液至保温炉，对应保温炉设置升降转动组件；
3-2)通过进料组件进行搅拌棒上料，升降转动组件抓取搅拌棒于保温炉内进行匀速转动搅拌及缓慢下降，搅拌棒为异形棒体，其材质由产品的基材材料及添加物质构成，搅拌棒在搅拌及下降过程中溶解于合金溶液，由于搅拌作用使合金溶液材质更为均匀，同时将添加物质均匀的溶解于合金溶液中；
3-3)匀速降温，直至合金溶液处于半熔融状态；
4)进行真空压铸；
5)脱模成型。
其中：
步骤2)具体为：
将基础材料填入倾转式熔化炉加热至650℃，加热时通入惰性气体且进行搅拌并震荡熔融金属液中的气体。
步骤3)的顶层合金溶液温度控制于680℃；
步骤3-2)中，添加物质为稀土、或其他稀有金属，其添加量可根据产品所需性能进行微量添加。
搅拌棒可使用便于搅拌的异形柱体，其中之一可为三角形柱体，同时可进行柱体中空设定，转动速度和下降速度根据搅拌棒溶解速率而定，一种设定方式为：转动速度为3r/min，下降速度为12cm/min；
升降转动组件可选用多轴机械手或线性转动下降装置；
在下降至距离搅拌棒抓取处5-7cm时，搅拌停止；
进料组件可使用常规棒料上料设备。
步骤3)中，保温炉为温控式定量炉：
通过温控式定量炉进行合金溶液的温度控制，一种表现形式为：保温炉内温度可控制于550℃；
同时定量转移半熔融合金溶液。
同时对应设置超声波振子，辅助进行超声波振动，提高合金溶液的均匀性；
步骤3)还包括：通过石墨管往合金熔液内通入干燥的氯气，除去合金熔液内的氢气，氯气的流量是1.2升/秒，处理时间为4分钟；
通入氯气处理后对保温炉施加低频机械振动，振动频率为80Hz，最大振动幅度为5mm，时间为5分钟；
步骤3)中，需通入惰性气体进行保护，惰性气体可选取纯度为99.99％的氩气。
步骤4)，具体为：
4-1)模具闭合形成型腔及浇道，通过设置在浇注口下游侧的注气孔向压铸模具的压射室和型腔内注入氧气，驱除压射室和型腔内的空气，清洁压射室和型腔，注入氧气时间持续15秒，压力为1.2MPa；
4-2)从浇料口向压射室内注入半熔融状态合金熔液，压射室内的合金熔液经浇道进入型腔，当冲头行进至压射室容积的三分之一时，停止抽真空并使冲头线性加速，至冲头行进至压射室容积的三分之二时，冲头的压入速度加速至4米/秒，冲头压入完成后，保持冲头压力15MPa，直至压铸零件固化。
实施3：
一种高效可控式半固态压铸工艺，步骤如下：
1)配置产品原料：根据所制备产品，进行基础材料的配置；
2)合金熔炼：对基础材料进行熔炼，直至完全熔融，获得合金溶液；
3)合金溶液半固化：
3-1)转移顶层合金溶液至保温炉，对应保温炉设置升降转动组件；
3-2)通过进料组件进行搅拌棒上料，升降转动组件抓取搅拌棒于保温炉内进行匀速转动搅拌及缓慢下降，搅拌棒为异形棒体，其材质由产品的基材材料及添加物质构成，搅拌棒在搅拌及下降过程中溶解于合金溶液，由于搅拌作用使合金溶液材质更为均匀，同时将添加物质均匀的溶解于合金溶液中；
3-3)匀速降温，直至合金溶液处于半熔融状态；
4)进行真空压铸；
5)脱模成型。
其中：
步骤2)具体为：
将基础材料填入倾转式熔化炉加热至700℃，加热时通入惰性气体且进行搅拌并震荡熔融金属液中的气体。
步骤3)的顶层合金溶液温度控制于690℃；
步骤3-2)中，添加物质为稀土、或其他稀有金属，其添加量可根据产品所需性能进行微量添加。
搅拌棒可使用便于搅拌的异形柱体，其中之一可为三角形柱体，同时可进行柱体中空设定，转动速度和下降速度根据搅拌棒溶解速率而定，一种设定方式为：转动速度为4r/min，下降速度为15cm/min；
升降转动组件可选用多轴机械手或线性转动下降装置；
在下降至距离搅拌棒抓取处6cm时，搅拌停止；
进料组件可使用常规棒料上料设备。
步骤3)中，保温炉为温控式定量炉：
通过温控式定量炉进行合金溶液的温度控制，一种表现形式为：保温炉内温度可控制于580℃；
同时定量转移半熔融合金溶液。
同时对应设置超声波振子，辅助进行超声波振动，提高合金溶液的均匀性；
步骤3)还包括：通过石墨管往合金熔液内通入干燥的氯气，除去合金熔液内的氢气，氯气的流量是1升/秒，处理时间为3.5分钟；
通入氯气处理后对保温炉施加低频机械振动，振动频率为50Hz，最大振动幅度为4mm，时间为4分钟；
步骤3)中，需通入惰性气体进行保护，惰性气体可选取纯度为99.99％的氩气。
步骤4)，具体为：
4-1)模具闭合形成型腔及浇道，通过设置在浇注口下游侧的注气孔向压铸模具的压射室和型腔内注入氧气，驱除压射室和型腔内的空气，清洁压射室和型腔，注入氧气时间持续12秒，压力为1MPa；
4-2)从浇料口向压射室内注入半熔融状态合金熔液，压射室内的合金熔液经浇道进入型腔，当冲头行进至压射室容积的三分之一时，停止抽真空并使冲头线性加速，至冲头行进至压射室容积的三分之二时，冲头的压入速度加速至3.5米/秒，冲头压入完成后，保持冲头压力13MPa，直至压铸零件固化。
与现有技术相比，实施例1-3所展示的技术方案，将制浆步骤去除，减少生产资源的浪费，提高产品制备效率；同时通过后期的恒温搅拌、通过于搅拌棒的辅助物质添加，在搅拌棒溶解过程中均匀的将添加物质溶解于合金溶液，使制备的产品性能一致可控，保证产品性能。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种高效可控式半固态压铸工艺，其特征在于：步骤如下：
1)配置产品原料：根据所制备产品，进行基础材料的配置；
2)合金熔炼：对基础材料进行熔炼，直至完全熔融，获得合金溶液；
3)合金溶液半固化：
3-1)转移顶层合金溶液至保温炉，对应保温炉设置升降转动组件；
3-2)通过进料组件进行搅拌棒上料，升降转动组件抓取搅拌棒于保温炉内进行匀速转动搅拌及缓慢下降，搅拌棒为异形棒体，其材质由产品的基材材料及添加物质构成，搅拌棒在搅拌及下降过程中溶解于合金溶液，由于搅拌作用使合金溶液材质更为均匀，同时将添加物质均匀的溶解于合金溶液中；搅拌棒可使用便于搅拌的异形柱体，其中之一可为三角形柱体，同时可进行柱体中空设定，转动速度和下降速度根据搅拌棒溶解速率而定，一种设定方式为：转动速度为3-5r/min，下降速度为12-18cm/min；
3-3)匀速降温，直至合金溶液处于半熔融状态；
4)进行真空压铸；
5)脱模成型。
2.根据权利要求1所述的一种高效可控式半固态压铸工艺，其特征在于：步骤2)具体为：将基础材料填入倾转式熔化炉加热至650-750℃，加热时通入惰性气体且进行搅拌并震荡熔融金属液中的气体。
3.根据权利要求1或2所述的一种高效可控式半固态压铸工艺，其特征在于：步骤3)的顶层合金溶液温度控制于680-720℃。
4.根据权利要求3所述的一种高效可控式半固态压铸工艺，其特征在于：步骤3-2)中，添加物质为稀土、或其他稀有金属，其添加量可根据产品所需性能进行微量添加。
5.根据权利要求4所述的一种高效可控式半固态压铸工艺，其特征在于：步骤3)中，保温炉为温控式定量炉，同时对应设置超声波振子。
6.根据权利要求5所述的一种高效可控式半固态压铸工艺，其特征在于：步骤3)还包括：通过石墨管往合金熔液内通入干燥的氯气，除去合金熔液内的氢气，氯气的流量是0.8-1.2升/秒，处理时间为3-4分钟。
7.根据权利要求6所述的一种高效可控式半固态压铸工艺，其特征在于：通入氯气处理后对保温炉施加低频机械振动，振动频率为20-80Hz，最大振动幅度为3-5mm，时间为3-5分钟。
8.根据权利要求7所述的一种高效可控式半固态压铸工艺，其特征在于：步骤3)中，需通入惰性气体进行保护，惰性气体可选取纯度为99.99％的氩气。
9.根据权利要求4所述的一种高效可控式半固态压铸工艺，其特征在于：步骤4)包括：
4-1)模具闭合形成型腔及浇道，通过设置在浇注口下游侧的注气孔向压铸模具的压射室和型腔内注入氧气，驱除压射室和型腔内的空气，清洁压射室和型腔，注入氧气时间持续10-15秒，压力为0.8-1.2MPa；
4-2)从浇料口向压射室内注入半熔融状态合金熔液，压射室内的合金熔液经浇道进入型腔，当冲头行进至压射室容积的三分之一时，停止抽真空并使冲头线性加速，至冲头行进至压射室容积的三分之二时，冲头的压入速度加速至3-4米/秒，冲头压入完成后，保持冲头压力12-15MPa，直至压铸零件固化。
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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 | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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