CN111676402A - 一种铝合金压铸工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铝合金压铸工艺,包括以下步骤:S1、熔炼:将铝合金材料得到熔清,然后进行精炼、除气,撇去浮渣,静置炉体得到铝合金溶体;S2、模具处理:固定模具并预热保温1小时;S3、压铸:将铝合金熔体降温后压入预热后的模具型腔中;S4、冷却脱模:待铝合金溶体充满模具型腔后,向模具外侧相应的施加冷却介质,使模具逐渐冷却,然后脱模得到压铸件;S5、清洗:对冷却脱模后的压铸件表面进行清洗;S6、固溶、淬火:将清洗后的压铸件经过冷轧或热轧加工后得到铝合金板材,再将铝合金板材盐浴固溶处理后进行水淬冷却。本发明的工艺提高了铝合金的拉伸强度和屈服强度,增加了铝合金硬度,抗腐蚀性能好,从而可以提高铝合金产品的质量。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金铸造工艺的技术领域,尤其涉及一种铝合金压铸工艺。
背景技术
铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。近年来铝合金在汽车、船舶、家电等行业应用越来越多,随着产品制造的升级以及终端产品性能要求的提高,各行各业对铝合金性能提出了更高的要求,不但要求铸件结构复杂、高强度、薄壁、成型和加工性能及导热性能好的特点,而且要求铸件具备良好的成型加工性能,流动性好,易脱模等。
目前铝合金铸件产品生产多采用低压铸造工艺,低压铸造具有模具成本低、寿命长等优点,一般工艺流程为:首先在保温桶上将铝棒融化成铝液;接着通入干燥的压缩气体,使融化的铝液在低压下进入模具型腔内,并充满型腔;最后等铝液凝固成型后将铸件顶出。但低压铸造生产的铸件硬度低、致密性差、抗拉强度小和延伸率低也是低压铸造的明显缺点。因此,本领域仍需一种能够提高铝合金产品性能的铸造工艺。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺点和不足,提供一种铝合金压铸工艺。
本发明所采用的技术方案如下:
一种铝合金压铸工艺,包括以下步骤:
S1、熔炼:将铝合金材料放入电阻炉中,加热至700-720℃,得到熔清;然后进行精炼、除气;撇去浮渣,静置炉体,得到铝合金溶体;
S2、模具处理:固定模和活动模保持接触形成型腔,并锁定合上模具;将模具预热至510-530℃,并保温1小时;
S3、压铸:将铝合金熔体降温至650℃后压入预热后的模具型腔中,其中充型开始时的熔体流速为1.2-1.5m/s、铸造压力为50-60Mpa,充型率超过60%后,降低熔体的流速至0.5-0.8m/s、铸造压力为65-70Mpa,直至充型压铸结束;
S4、冷却脱模:待铝合金溶体充满模具型腔后,向模具外侧相应的施加冷却介质,使模具逐渐冷却至室温,然后脱模得到压铸件;
S5、清洗:对冷却脱模后的压铸件表面进行初步清洗;
S6、固溶、淬火:将清洗后的压铸件经过冷轧或热轧加工后得到铝合金板材,再将铝合金板材在500-550℃条件下盐浴固溶处理1-3min后进行水淬冷却。
本发明所述的压铸工艺步骤S3中,在初始充型时的速度越快,已充入的熔体成型越快,冷却成型后的压铸件质量越高;充型开始时的铸造压力为50-60Mpa,使得熔融状态的铝合金在高温高压下可以缓慢冷却;充型率超过60%后,降低熔体流速为0.5-0.8m/s,收尾充型速度变慢,利于型腔内气泡的排出,减少了型腔内壁的缩孔;充型率超过60%后,铸造压力增大为65-70Mpa,收尾时增大铸造压力有利于型腔内剩余熔体的沉淀融合,避免了型腔内气泡及内壁处的缩孔产生。
进一步地,所述步骤S1的电阻炉炉口处加盖有石棉布。石棉布可以保证炉内温度均匀,减少吸气氧化现象。
进一步地,步骤S1所述精炼的具体步骤为:将电阻炉升温至680-750℃,加入精炼剂进行精炼8~15分钟。
进一步地,所述精炼剂使用喷射机,用惰性气体喷入熔清内,且所述精炼剂的添加量为熔炼合金总质量的0.5%~0.6%。
进一步地,步骤S1所述除气的具体步骤为:向电阻炉中加入覆盖剂,保护气氛中搅拌5~10分钟,获得铝合金熔体。覆盖剂可以造成一定的防护性气氛,隔绝大气,不致吸氢,且可促使铝液中的氢顺畅的逸出,并能有效地去除氧化杂质。
优选地,所述覆盖剂为NaCl和KCl的混合物,且其质量比为1:1,所述覆盖剂的添加量为熔体总质量的0.3%~0.7%。
进一步地,所述步骤S4具体为:模具以1.5~2℃/s的速度进行冷却至400℃,然后再以0.6~0.8℃/s的速度冷却至280℃,再空冷至室温。
进一步地,所述步骤S5具体为:使用浓度为5-16wt%的氢氧化钠溶液对压铸件进行浸泡10-20min后,使用清水冲洗3-5min即可。
进一步地,所述步骤S6中铝合金板材水淬的时间小于3秒且冷却水的温度小于25℃。
本发明与现有技术相比,具有以下优点:
1、采用本发明的的压铸工艺参数,可以获得性能优异的铝合金,包括提高了拉伸强度和屈服强度,增加了铝合金硬度等。
2、浇注速度是可控的,铝合金熔体可以相对平稳地进入铸型,可以减少铸件的热裂倾向,在一定程度上消除了热裂的隐患。
3、铝合金板材出炉入水的时间小于3秒且冷却水的温度小于25℃,进一步优化工艺参数,得到性能优异的铝合金。
4、通过清洗步骤,可以提高铝合金产品的质量,抗腐蚀性能好,从而提高产品合格率。
具体实施方式
本发明中选用的所有材料、试剂和仪器都为本领域熟知的,但不限制本发明的实施,其他本领域熟知的一些试剂和设备都可适用于本发明以下实施方式的实施。
实施例1
一种铝合金压铸工艺,包括以下步骤:
S1、熔炼:将铝合金材料放入电阻炉中,加热至700℃,得到熔清;然后进行精炼、除气;撇去浮渣,静置炉体,得到铝合金溶体;在电阻炉炉口处加盖有石棉布,可以保证炉内温度均匀,减少吸气氧化现象。
本实施例中铝合金原料按质量百分比为:Si 6%、Cu 1%、Zn 8%、Mg 0.1%、Fe0.1%、余量为Al。
其中,精炼的具体步骤为:将电阻炉升温至680℃,加入精炼剂进行精炼8分钟。精炼剂使用喷射机,用惰性气体喷入熔清内,且所述精炼剂的添加量为熔炼合金总质量的0.5%%。
除气的具体步骤为:向电阻炉中加入覆盖剂,保护气氛中搅拌5分钟,获得铝合金熔体。覆盖剂可以造成一定的防护性气氛,隔绝大气,不致吸氢,且可促使铝液中的氢顺畅的逸出,并能有效地去除氧化杂质。本实施例中,覆盖剂为NaCl和KCl的混合物,且其质量比为1:1,所述覆盖剂的添加量为熔体总质量的0.3%。
S2、模具处理:固定模和活动模保持接触形成型腔,并锁定合上模具;将模具预热至510℃,并保温1小时。
S3、压铸:将铝合金熔体降温至650℃后压入预热后的模具型腔中,其中充型开始时的熔体流速为1.2m/s、铸造压力为50Mpa,充型率超过60%后,降低熔体的流速至0.5m/s、铸造压力为65Mpa,直至充型压铸结束。
S4、冷却脱模:待铝合金溶体充满模具型腔后,向模具外侧相应的施加冷却介质,使模具逐渐冷却至室温,然后脱模得到压铸件。
具体的,模具以1.5℃/s的速度进行冷却至400℃,然后再以0.6℃/s的速度冷却至280℃,再空冷至室温。
S5、清洗:对冷却脱模后的压铸件表面进行初步清洗。具体的,使用浓度为5wt%的氢氧化钠溶液对压铸件进行浸泡10min后,使用清水冲洗3min即可。
S6、固溶、淬火:将清洗后的压铸件经过冷轧或热轧加工后得到铝合金板材,再将铝合金板材在500℃条件下盐浴固溶处理1min后进行水淬冷却。铝合金板材水淬的时间小于3秒且冷却水的温度小于25℃。
实施例2
一种铝合金压铸工艺,与实施例1基本类似,不同之处在于铝合金原料以及具体工艺参数不同,具体如下:
S1、熔炼:将铝合金材料放入电阻炉中,加热至710℃,得到熔清;然后进行精炼、除气;撇去浮渣,静置炉体,得到铝合金溶体;在电阻炉炉口处加盖有石棉布,可以保证炉内温度均匀,减少吸气氧化现象。
本实施例中铝合金原料按质量百分比为:Si 9%、Cu 2%、Zn 13%、Mg 0.2%、Fe0.5%、余量为Al。
其中,精炼的具体步骤为:将电阻炉升温至710℃,加入精炼剂进行精炼11分钟。精炼剂使用喷射机,用惰性气体喷入熔清内,且所述精炼剂的添加量为熔炼合金总质量的0.5%。
除气的具体步骤为:向电阻炉中加入覆盖剂,保护气氛中搅拌8分钟,获得铝合金熔体。覆盖剂可以造成一定的防护性气氛,隔绝大气,不致吸氢,且可促使铝液中的氢顺畅的逸出,并能有效地去除氧化杂质。本实施例中,覆盖剂为NaCl和KCl的混合物,且其质量比为1:1,所述覆盖剂的添加量为熔体总质量的0.5%。
S2、模具处理:固定模和活动模保持接触形成型腔,并锁定合上模具;将模具预热至520℃,并保温1小时。
S3、压铸:将铝合金熔体降温至650℃后压入预热后的模具型腔中,其中充型开始时的熔体流速为1.3m/s、铸造压力为55Mpa,充型率超过60%后,降低熔体的流速至0.7m/s、铸造压力为68Mpa,直至充型压铸结束。
S4、冷却脱模:待铝合金溶体充满模具型腔后,向模具外侧相应的施加冷却介质,使模具逐渐冷却至室温,然后脱模得到压铸件。
具体的,模具以1.7℃/s的速度进行冷却至400℃,然后再以0.7℃/s的速度冷却至280℃,再空冷至室温。
S5、清洗:对冷却脱模后的压铸件表面进行初步清洗。具体的,使用浓度为11wt%的氢氧化钠溶液对压铸件进行浸泡15min后,使用清水冲洗4min即可。
S6、固溶、淬火:将清洗后的压铸件经过冷轧或热轧加工后得到铝合金板材,再将铝合金板材在525℃条件下盐浴固溶处理2min后进行水淬冷却。铝合金板材水淬的时间小于3秒且冷却水的温度小于25℃。
实施例3
一种铝合金压铸工艺,与实施例1基本类似,不同之处在于铝合金原料以及具体工艺参数不同,具体如下:
S1、熔炼:将铝合金材料放入电阻炉中,加热至20℃,得到熔清;然后进行精炼、除气;撇去浮渣,静置炉体,得到铝合金溶体;在电阻炉炉口处加盖有石棉布,可以保证炉内温度均匀,减少吸气氧化现象。
本实施例中铝合金原料按质量百分比为:Si 11%、Cu 3%、Zn 19%、Mg 0.3%、Fe0.7%、余量为Al。
其中,精炼的具体步骤为:将电阻炉升温至50℃,加入精炼剂进行精炼15分钟。精炼剂使用喷射机,用惰性气体喷入熔清内,且所述精炼剂的添加量为熔炼合金总质量的0.6%。
除气的具体步骤为:向电阻炉中加入覆盖剂,保护气氛中搅拌10分钟,获得铝合金熔体。覆盖剂可以造成一定的防护性气氛,隔绝大气,不致吸氢,且可促使铝液中的氢顺畅的逸出,并能有效地去除氧化杂质。本实施例中,覆盖剂为NaCl和KCl的混合物,且其质量比为1:1,所述覆盖剂的添加量为熔体总质量的0.7%。
S2、模具处理:固定模和活动模保持接触形成型腔,并锁定合上模具;将模具预热至530℃,并保温1小时。
S3、压铸:将铝合金熔体降温至650℃后压入预热后的模具型腔中,其中充型开始时的熔体流速为1.5m/s、铸造压力为60Mpa,充型率超过60%后,降低熔体的流速至0.8m/s、铸造压力为70Mpa,直至充型压铸结束。
S4、冷却脱模:待铝合金溶体充满模具型腔后,向模具外侧相应的施加冷却介质,使模具逐渐冷却至室温,然后脱模得到压铸件。
具体的,模具以2℃/s的速度进行冷却至400℃,然后再以0.8℃/s的速度冷却至280℃,再空冷至室温。
S5、清洗:对冷却脱模后的压铸件表面进行初步清洗。具体的,使用浓度为16wt%的氢氧化钠溶液对压铸件进行浸泡20min后,使用清水冲洗5min即可。
S6、固溶、淬火:将清洗后的压铸件经过冷轧或热轧加工后得到铝合金板材,再将铝合金板材在500-550℃条件下盐浴固溶处理3min后进行水淬冷却。铝合金板材水淬的时间小于3秒且冷却水的温度小于25℃。
对比例1
一种铝合金压铸工艺,与实施例1基本类似,不同之处在于,步骤S3压铸过程中没有对熔体流速快慢进行设计,压铸中持续流速为1.5m/s。
对比例2
一种铝合金压铸工艺,与实施例1基本类似,不同之处在于,没有实施例1所述的清洗步骤。
性能测试
将实施例1-3以及对比例1-2所得到的铝合金压铸件进行外观观察以及性能测试,具体结果如下表所示。
抗腐蚀 | 硬度(HB) | 抗拉强度(Rm/Mpa) | 延伸率(%) | |
实施例1 | 优秀 | 89 | 322 | 7.8 |
实施例2 | 优秀 | 90 | 328 | 7.5 |
实施例3 | 良好 | 88 | 315 | 7.2 |
对比例1 | 良好 | 75 | 288 | 6.5 |
对比例2 | 较差 | 76 | 311 | 7.2 |
经过测试比较可知,采用本发明的工艺提高铝合金材料的延伸强度、抗拉强度和制品的硬度,而且还有很好的抗腐蚀性能。
本发明并不局限于上述实施方式,如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围,倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变动。
Claims (9)
1.一种铝合金压铸工艺,其特征在于,包括以下步骤:
S1、熔炼:将铝合金材料放入电阻炉中,加热至700-720℃,得到熔清;然后进行精炼、除气;撇去浮渣,静置炉体,得到铝合金溶体;
S2、模具处理:固定模和活动模保持接触形成型腔,并锁定合上模具;将模具预热至510-530℃,并保温1小时;
S3、压铸:将铝合金熔体降温至650℃后压入预热后的模具型腔中,其中充型开始时的熔体流速为1.2-1.5m/s、铸造压力为50-60Mpa,充型率超过60%后,降低熔体的流速至0.5-0.8m/s、铸造压力为65-70Mpa,直至充型压铸结束;
S4、冷却脱模:待铝合金溶体充满模具型腔后,向模具外侧相应的施加冷却介质,使模具逐渐冷却至室温,然后脱模得到压铸件;
S5、清洗:对冷却脱模后的压铸件表面进行初步清洗;
S6、固溶、淬火:将清洗后的压铸件经过冷轧或热轧加工后得到铝合金板材,再将铝合金板材在500-550℃条件下盐浴固溶处理1-3min后进行水淬冷却。
2.根据权利要求1所述的铝合金压铸工艺,其特征在于,所述步骤S1的电阻炉炉口处加盖有石棉布。
3.根据权利要求1所述的铝合金压铸工艺,其特征在于,步骤S1所述精炼的具体步骤为:将电阻炉升温至680-750℃,加入精炼剂进行精炼8~15分钟。
4.根据权利要求3所述的铝合金压铸工艺,其特征在于,所述精炼剂使用喷射机,用惰性气体喷入熔清内,且所述精炼剂的添加量为熔炼合金总质量的0.5%~0.6%。
5.根据权利要求1所述的铝合金压铸工艺,其特征在于,步骤S1所述除气的具体步骤为:向电阻炉中加入覆盖剂,保护气氛中搅拌5~10分钟,获得铝合金熔体。
6.根据权利要求5所述的铝合金压铸工艺,其特征在于,所述覆盖剂为NaCl和KCl的混合物,且其质量比为1:1,所述覆盖剂的添加量为熔体总质量的0.3%~0.7%。
7.根据权利要求1所述的铝合金压铸工艺,其特征在于,所述步骤S4具体为:模具以1.5~2℃/s的速度进行冷却至400℃,然后再以0.6~0.8℃/s的速度冷却至280℃,再空冷至室温。
8.根据权利要求1所述的铝合金压铸工艺,其特征在于,所述步骤S5具体为:使用浓度为5-16wt%的氢氧化钠溶液对压铸件进行浸泡10-20min后,使用清水冲洗3-5min即可。
9.根据权利要求1所述的铝合金压铸工艺,其特征在于,所述步骤S6中铝合金板材水淬的时间小于3秒,且冷却水的温度小于25℃。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200918 |