CN111676404B - 一种改进的压铸件成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改进的压铸件成型方法，包括以下步骤：S1、熔炼：将铝合金材料放入加热炉内持续加热得到熔液；然后以压缩氩气或压缩氮气为载体，向熔液中均匀添加强化粒子，除渣静置得到第一熔体；S2、搅拌：用电磁搅拌方式将第一熔体进行搅拌得到铸锭；S3、再溶料：把铸锭切割成胚料，重新加热，得到第二熔体；S4、模具处理：将模具预热并保温1小时；S5、压铸：将第二熔体转入低压铸造机保温炉保温；然后在低压条件下将第二熔体压铸到模具型腔中，得到压铸件；S6、热处理：对获得的压铸件，进行固溶处理加不完全人工时效的热处理工艺。由本发明工艺得到的铝合金制品组织致密、具有良好的综合力学性能和理化性能，且材料利用率高，成本低。

Description

一种改进的压铸件成型方法
技术领域
本发明涉及合金压铸技术领域，尤其涉及一种改进的压铸件成型方法。
背景技术
铝及其合金因其具有优异的力学性能、抗腐蚀性能、成型性能等受到青睐。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，本领域仍需在现有低压铸造工艺的基础上进行改造，以提升铝合金产品的性能。
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，提供一种改进的压铸件成型方法。
本发明所采用的技术方案如下：
一种改进的压铸件成型方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：将铝合金材料放入加热炉内持续加热至730-820℃，得到熔液；然后以压缩氩气或压缩氮气为载体，向熔液中均匀添加强化粒子，除渣静置，得到第一熔体；
S2、搅拌：用电磁搅拌方式将第一熔体进行搅拌，逐渐降温冷却得到铸锭；
S3、再溶料：把铸锭切割成胚料，重新放入加热炉内进行加热，加热炉的温度控制在750-850℃，得到第二熔体；
S4、模具处理：将模具预热至510-530℃，并保温1小时；
S5、压铸：将第二熔体在720～750℃开始出炉，之后转入低压铸造机保温炉670～695℃保温1小时；然后在低压条件下将第二熔体压铸到预热的模具型腔中，直至充型压铸结束，得到压铸件；
S6、热处理：对获得的压铸件，进行固溶处理加不完全人工时效的热处理工艺。
进一步地，步骤S1所述的强化粒子为纳米级TiC或纳米级SiC颗粒。
进一步地，步骤S1中在添加强化粒子的同时，对熔体进行超声波振动，以提高均匀度。
具体地，所述强化粒子的添加量为熔液重量的0.5％～3％。
进一步地，步骤S5具体为：加压至0.04～0.06Mpa的第二熔体进入升液管进行升液，升液时间为5～10s；加压至0.08～0.1MPa至第二熔体充满模具型腔，然后将压力调整至0.06～0.07MPa进行保压，保压时间为200～300s。
更进一步地，所述步骤S5中，在第二熔体转入低压铸造机保温炉之前，要对其进行高纯度氮气除气15分钟。
进一步地，步骤S6具体为：将压铸件放入铝合金固溶处理设备中，加热到550-580℃，保温时间6h～8h，然后浸入水中30s，水温应控制70℃以上，将经过时效处理后的压铸件冷却至室温，并在室温状态下停留8h，再转入铝合金时效处理设备中，时效温度130-150℃，保温时间6h～8h，取出空冷即可。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、采用低压铸造工艺制备的铝合金，加工余量少，材料利用率高，降低了制造成本；
2、由于压铸件在较高的气体压力下凝固、结晶成型，可以有效防止压铸件内部气孔、缩松、缩孔铸造缺陷的形成，压铸件具有良好的组织致密性，提高产品质量。
3、低压铸造工艺是从低压铸造机保温炉的中、底部吸取铝合金熔体，熔体纯净，在可控的压力作用下充型，能有效的控制充型速度，使合金充型平稳，减少或避免熔体在充型时的翻腾、冲击、飞溅现象，从而减少夹渣的形成，避免或减少铸件的缺陷，提高了铸件质量。
4、采用搅拌、再溶料步骤，可以提高合金精度，提高了合金表面质量，提高了铝合金材料的延伸强度和抗拉强度，延长了铝合金的使用寿命。
5、本发明强加强化粒子，可以使得到的铝合金制品组织致密、具有良好的综合力学性能和理化性能，得到的铝合金制品尺寸精度较高。
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
一种改进的压铸件成型方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：将铝合金材料放入加热炉内持续加热至730℃，得到熔液；然后以压缩氩气或压缩氮气为载体，向熔液中均匀添加强化粒子，除渣静置，得到第一熔体。
所述强化粒子为纳米级TiC或纳米级SiC颗粒，且添加量为熔液重量的0.5％。在添加强化粒子的同时，对熔体进行超声波振动，以提高均匀度。
本实施例中铝合金的原料按质量百分比为：Mg：0.3％，Si：0.3％，Fe：0.2％，Cu：0.45-0.6％，Mn：0.05％，Cr：0.04％，Zn：0.2％，Ti：0.03％，Al：余量。
S2、搅拌：用电磁搅拌方式将第一熔体进行搅拌，逐渐降温冷却得到铸锭。
S3、再溶料：把铸锭切割成胚料，重新放入加热炉内进行加热，加热炉的温度控制在750℃，得到第二熔体。
S4、模具处理：将模具预热至510℃，并保温1小时。
S5、压铸：将第二熔体在720℃开始出炉，进行高纯度氮气除气15分钟之后，转入低压铸造机保温炉670℃保温1小时；然后在低压条件下将第二熔体压铸到预热的模具型腔中，直至充型压铸结束，得到压铸件。
具体步骤为：加压至0.04Mpa的第二熔体进入升液管进行升液，升液时间为5s；加压至0.08MPa至第二熔体充满模具型腔，然后将压力调整至0.06MPa进行保压，保压时间为200s。
S6、热处理：对获得的压铸件，进行固溶处理加不完全人工时效的热处理工艺。
具体此步骤为：将压铸件放入铝合金固溶处理设备中，加热到550℃，保温时间6h，然后浸入水中30s，水温应控制70℃以上，将经过时效处理后的压铸件冷却至室温，并在室温状态下停留8h，再转入铝合金时效处理设备中，时效温度130℃，保温时间6h，取出空冷即可。
实施例2
一种改进的压铸件成型方法，基本与实施例1相同，不同之处在于铝合金的原料以及工艺具体参数不同，具体如下：
S1、熔炼：将铝合金材料放入加热炉内持续加热至760℃，得到熔液；然后以压缩氩气或压缩氮气为载体，向熔液中均匀添加强化粒子，除渣静置，得到第一熔体。
所述强化粒子为纳米级TiC颗粒，且添加量为熔液重量的2％。在添加强化粒子的同时，对熔体进行超声波振动，以提高均匀度。
本实施例中铝合金的原料按质量百分比为：Mg：0.5％，Si：0.6％，Fe：0.5％，Cu：0.5％，Mn：0.08％，Cr：0.2％，Zn：0.4％，Ti：0.2％，Al：余量。
S2、搅拌：用电磁搅拌方式将第一熔体进行搅拌，逐渐降温冷却得到铸锭。
S3、再溶料：把铸锭切割成胚料，重新放入加热炉内进行加热，加热炉的温度控制在800℃，得到第二熔体。
S4、模具处理：将模具预热至520℃，并保温1小时。
S5、压铸：将第二熔体在740℃开始出炉，进行高纯度氮气除气15分钟之后，转入低压铸造机保温炉680℃保温1小时；然后在低压条件下将第二熔体压铸到预热的模具型腔中，直至充型压铸结束，得到压铸件。
具体步骤为：加压至0.05Mpa的第二熔体进入升液管进行升液，升液时间为8s；加压至0.5MPa至第二熔体充满模具型腔，然后将压力调整至0.06MPa进行保压，保压时间为250s。
S6、热处理：对获得的压铸件，进行固溶处理加不完全人工时效的热处理工艺。
具体此步骤为：将压铸件放入铝合金固溶处理设备中，加热到570℃，保温时间7h，然后浸入水中30s，水温应控制70℃以上，将经过时效处理后的压铸件冷却至室温，并在室温状态下停留8h，再转入铝合金时效处理设备中，时效温度140℃，保温时间7h，取出空冷即可。
实施例3
一种改进的压铸件成型方法，基本与实施例1相同，不同之处在于铝合金的原料以及工艺具体参数不同，具体如下：
S1、熔炼：将铝合金材料放入加热炉内持续加热至820℃，得到熔液；然后以压缩氩气或压缩氮气为载体，向熔液中均匀添加强化粒子，除渣静置，得到第一熔体。
所述强化粒子为纳米级SiC颗粒，且添加量为熔液重量的3％。在添加强化粒子的同时，对熔体进行超声波振动，以提高均匀度。
本实施例中铝合金的原料按质量百分比为：Mg：0.7％，Si：0.8％，Fe：0.8％，Cu：0.6％，Mn：0.1％，Cr：0.35％，Zn：0.6％，Ti：0.3％，Al：余量。
S2、搅拌：用电磁搅拌方式将第一熔体进行搅拌，逐渐降温冷却得到铸锭。
S3、再溶料：把铸锭切割成胚料，重新放入加热炉内进行加热，加热炉的温度控制在850℃，得到第二熔体。
S4、模具处理：将模具预热至530℃，并保温1小时。
S5、压铸：将第二熔体在750℃开始出炉，进行高纯度氮气除气15分钟之后，转入低压铸造机保温炉695℃保温1小时；然后在低压条件下将第二熔体压铸到预热的模具型腔中，直至充型压铸结束，得到压铸件。
具体步骤为：加压至0.06Mpa的第二熔体进入升液管进行升液，升液时间为10s；加压至0.1MPa至第二熔体充满模具型腔，然后将压力调整至0.07MPa进行保压，保压时间为300s。
S6、热处理：对获得的压铸件，进行固溶处理加不完全人工时效的热处理工艺。
具体此步骤为：将压铸件放入铝合金固溶处理设备中，加热到580℃，保温时间8h，然后浸入水中30s，水温应控制70℃以上，将经过时效处理后的压铸件冷却至室温，并在室温状态下停留8h，再转入铝合金时效处理设备中，时效温度150℃，保温时间8h，取出空冷即可。
对比例1
一种改进的压铸件成型方法，基本与实施例1相同，不同之处在于，在步骤S1中不添加强化粒子。
对比例2
一种改进的压铸件成型方法，基本与实施例1相同，不同之处在于，没有搅拌、再溶料的步骤，直接将S1中的第一熔体进行低压压铸。
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。
缩孔(个) 布氏硬度 抗拉强度(Rm/Mpa) 延伸率(％)
实施例1 0.1 82 312 7.5
实施例2 0 83 320 7.8
实施例3 0.1 80 315 7.6
对比例1 0.6 62 268 6.8
对比例2 0.8 60 277 7.0
经过测试比较可知，采用本发明的工艺可以有效防止压铸件内部气孔、缩松、缩孔铸造缺陷的形成，且提高了铝合金材料的延伸强度、抗拉强度和制品的硬度，从而大大提高了铝合金制品的性能。
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 (5)

1.一种改进的压铸件成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、熔炼：将铝合金材料放入加热炉内持续加热至730-820℃，得到熔液；然后以压缩氩气或压缩氮气为载体，向熔液中均匀添加强化粒子，除渣静置，得到第一熔体；
S2、搅拌：用电磁搅拌方式将第一熔体进行搅拌，逐渐降温冷却得到铸锭；
S3、再熔 料：把铸锭切割成坯 料，重新放入加热炉内进行加热，加热炉的温度控制在750-850℃，得到第二熔体；
S4、模具处理：将模具预热至510-530℃，并保温1小时；
S5、压铸：将第二熔体在720~750℃开始出炉，之后转入低压铸造机保温炉670~695℃保温1小时；然后在低压条件下将第二熔体压铸到预热的模具型腔中，直至充型压铸结束，得到压铸件；步骤S5具体为：加压至0.04~0.06MP a的第二熔体进入升液管进行升液，升液时间为5~10s；加压至0.08~0.1MPa至第二熔体充满模具型腔，然后将压力调整至0.06~0.07MPa进行保压，保压时间为200~300s；所述步骤S5中，在第二熔体转入低压铸造机保温炉之前，要对其进行高纯度氮气除气15分钟；
S6、热处理：对获得的压铸件，进行固溶处理加不完全人工时效的热处理工艺。
2.根据权利要求1所述的改进的压铸件成型方法，其特征在于，步骤S1所述的强化粒子为纳米级TiC或纳米级SiC颗粒。
3.根据权利要求2所述的改进的压铸件成型方法，其特征在于，步骤S1中在添加强化粒子的同时，对熔体进行超声波振动，以提高均匀度。
4.根据权利要求3所述的改进的压铸件成型方法，其特征在于，所述强化粒子的添加量为熔液重量的0.5%～3%。
5.根据权利要求1所述的改进的压铸件成型方法，其特征在于，步骤S6具体为：将压铸件放入铝合金固溶处理设备中，加热到550-580℃，保温时间6h～8h，然后浸入水中30s，水温应控制70℃以上，将经过时效处理后的压铸件冷却至室温，并在室温状态下停留8h，再转入铝合金时效处理设备中，时效温度130-150℃，保温时间6h～8h，取出空冷即可。
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