CN112048645A - 压铸铝合金材料制备方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压铸铝合金材料制备方法及设备，压铸铝合金成分配料包括硅7.0~12.5％；镁0.15~0.65％；锶100‑1450ppm；钠50‑1400ppm；铁0.08‑0.65％；锰≤0.45％；铜≤0.65％；钛0.01~0.05％；铬≤0.45％；锌≤0.8％；其余为铝；同时，碱金属钠含量的10倍加上锶含量的10倍在0.3%‑1.5%之间，即0.3%≤(Na)wt.%×10+(Sr)wt.%×10≤1.5%；本发明设计合理、结构紧凑且使用方便。

Description

压铸铝合金材料制备方法及设备

技术领域

本发明涉及压铸铝合金材料制备方法及设备。

背景技术

压力铸造成型技术是铝及铝合金铸件最为常用的成型方法之一，广泛的应用于汽车，通讯，能源，消费电子等行业。通常来说，压力铸造铝合金部件具有结构复杂，薄壁轻量化，易回收等优点。如今，随着汽车轻量化和电气化，以及交通运输行业，通讯技术的快速发展，高集成度一体成型部件的应用越来越广泛，例如，乘用车车身减震塔和纵梁等部件采用压铸一体成型工艺后，可替代传统冲压10个以上的焊接总成，对于整车性能，物流管理和成本优化都有巨大的贡献。但是，这类零件具有压铸工艺参数控制难度大，工艺窗口小，产品合格率低的特点，这限制了大型结构部件更为广泛的推广和应用。

从压铸工艺优化出发，高真空压铸是大型薄壁结构件近20年来主要的发展方向，也实现了规模量产和应用。从原理上来讲，模具型腔内的高真空度，有利于铝合金熔体的迅速充填和避免卷气现象的发生，对产品的机械性能提升具有巨大的贡献。不过，高真空度的实现，需要模具技术，压铸机技术，和真空管理技术的有效匹配，这也是薄壁结构件工艺控制最难的地方。

因此，需要一种能够高效提升铝合金流动性的技术，能够避免类似于超真空技术对压铸工艺复杂性的要求，而且不能够对产品机械性能和连接性能产生负面的影响。从新材料开发和优化的角度，是最容易实现上述要求的，例如，发明专利CN201510955863.9中提到在铸造铝-硅合金中添加0.02-0.04wt.%的稀土元素Er, 能够提升流动性和耐腐蚀性能。文献Metallurgical and Materials Transaction A, 2019, Vol. 50A, page: 5935-5944中提到，在铸造铝合金A356中添加0.1-0.3wt.%的稀土元素Ce，可提升合金在重力条件下的流动性。但是，这两种提升铝合金流动性能的元素都是稀土元素，对铝合金材料和产品的成本影响较大，不易广泛推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种压铸铝合金材料制备方法及设备。本发明是为了解决上述不足，从铸造铝合金的组分设计开始，采用热力学和动力学计算方法，提出一种新型流动性提升的评价方法，同时根据实验结果优化材料的流动和凝固特性。提出了一种合金流动性好、机械性能优异、成型性能良好的压铸用铝合金材料及其制备方法。本发明的技术原理，是通过在铝合金熔体充填过程中，形成一层氧化膜，用于抵抗熔体与模具之间的热量损失与熔损的发生，特别是压力铸造工艺过程中，熔体是以30~50m/s的速度，高速喷射进入模具型腔内的，充填时间只有十几毫秒到几十毫秒之间，铝合金熔体在这个过程中如果能抵抗温降，避免过早的进入半固态糊状凝固区间，就可以大幅提升流动距离，实现超大型薄壁压铸产品的充填。同时，这层氧化膜还可以阻隔高温铝合金熔体与模具钢之间的冲刷与熔损，减少粘模（die soldering）倾向，流动距离和抗粘模倾向，一直都是衡量铝合金压铸成型性能的最重要的两个指标，往往都是相互制约需要做出平衡的，引入氧化膜这一新型合金设计思路，可以同时兼顾流动距离和抗粘模倾向的发生，具有很强的实际应用特征。通常，铝合金材料中，容易形成氧化膜的合金元素是Mg，以及碱金属元素Sr，从下面各个元素的氧化动力学计算来看，Sr是铝合金中最容易形成氧化膜的合金元素，其次是Mg和Al熔体本身。另外，Na和Sr等碱金属元素，具有良好的对硅元素变质效果，良好的变质效果，能降低熔体在模具的充填前端的熔体粘度，进一步提升合金的流动性，因此，综合氧化膜形成和变质效果，提出了一种新型具有优异流动性能的压铸铝合金体系，

一种压铸铝合金材料制备方法 ，压铸铝合金成分配料包括硅7.0～12.5％；镁0.15～0.65％；锶100-1450ppm；钠50-1400ppm；铁0.08-0.65％；锰≤0.45％；铜≤0.65％；钛0.01～0.05％；铬≤0.45％；锌≤0.8％；其余为铝；同时，碱金属钠含量的10倍加上锶含量的10倍在0.3%-1.5%之间，即0.3%≤（Na） wt.%×10+（Sr） wt.%×10≤1.5%；

该方法包括以下步骤：

S1， 根据成分配料；

S2， 在720℃-740℃，将Al-10Sr和Al-10Na中间合金添加进入到熔化好的熔体中；

S3，采用氩气进行旋转喷吹10-15分钟对铝合金熔体进行精炼除气，熔体温度控制在680-700℃静止保温15分钟；

S4，采用压铸工艺控制，首先，将压铸模具表面温度控制在180-250度之间；然后，在料筒内采用速度0.2-0.35m/s低速充填；其次，待熔体进入内浇口后，采用速度3.0-5.0m/s高速充填，铸造压力在30-60MPa 。

作为上述技术方案的进一步改进：

在S4中，熔体输送采用定量泵的方式；在S4中，在压铸模具型腔中通入氧气；该合金压的铸铝合金体系；

Al （l） + 3/4 O2（v） = 1/2Al2O3 （s） 𝛥G° = -162，688 cal/mole

Mg （l） + 1/2 O2 （v） = MgO （l） 𝛥G° = -119，116 cal/mol

2 Na （l） + 1/2 O2 （v） = Na2O （l） 𝛥G° = -68，058 cal/mol

Sr （l） + 1/2 O2 （v） = SrO （s） 𝛥G° = -492，300 cal/mol 。

一种压铸铝合金材料制备方法 ，该方法包括以下步骤；

S1，首先， 固料传送带将固体配料输出；然后，固料下落通道向下输出承接固体配料给预加热熔炉；

S2，首先，将配料在各个上料在加热熔炉中加热到熔融态；然后，熔融态的配料通过配料输出管从豁口滴入到定量存储罐中；其次，当定量存储罐中配料到达设定重量后，定量存储罐在定量支架摆动为头重脚轻，熔融态配料从进料上开口下流到对应工位电加热炉中；再次，根据设定温度，对各个工位的电加热炉加热至设定条件，在定量存储罐的搅拌釜对其搅拌；紧接着，在下出料工位将配置好的配料输出；

S3，首先，驱动轴驱动偏心轴在吊装孔中转动，带动倾斜底部网框在分装加热炉中晃动，从而对分装加热炉内熔融配件进行搅拌，同时避免杂物堵塞网孔；然后，伸缩杆驱动偏心轴与吊装孔分离，同时，吊耳将存在大于网孔的杂物的倾斜底部网框取出；其次，对分装加热炉进行静置加热；

S4，首先，将安装有压铸模具的承载载具送到空载托盘上；然后，空载托盘旋转到工位传送带的输入端；其次，空载推杆将承载载具送至压铸工位；再次，上顶推杆将承载载具上顶离开工位传送带；之后，喂料L弯臂插入到载具下槽道中并横向前伸；随后，喂料推杆将承载载具从喂料L弯臂推出到压铸载台上；紧接着，电加热器对压铸模具加热保温，浇口对压铸模具进行压铸浇液；后来，吐料推杆将承载载具从压铸载台上送回工位传送带上；再后来，在输出工位，输出载台承接工位传送带送入的承载载具；再往后，旋转输出旋转升降托手旋转；输出推杆将承载载具从输出载台推送到下一工位。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤S2中，对于各个配料的电加热炉， 还有称量步骤；首先，称量升降转臂将称量下托盘送到电加热炉下方，利用称量上倾斜托盘逐渐与电加热炉底面接触承载重力，使得悬挂轴在导向长槽中上升，通过连接弹簧实现力的传递。

一种压铸铝合金材料制备设备，包括传送部、熔炉部、除杂部及压铸部；

传送部，用于将固体配料送入并将配料定量输出；

熔炉部，逐次承接传送部输出的配料并将配料混合熔融；

除杂部，将熔炉部中的杂物进行除杂；

压铸部，输出载有压铸模具的承载载具，对压铸模具压铸熔融液。

作为上述技术方案的进一步改进：

传送部包括固料传送带、固料下落通道及搅拌轴；

固料传送带，输入端输入固体配料，输出端将固体配料输出；

固料下落通道，位于固料传送带输出端下方，承接固体配料的下落；

熔炉部，在其中设置有搅拌轴，用于对加热熔融配料搅拌；

压铸部包括具有传送带中空的工位传送带；在工位传送带上依次设置有空载工位、压铸工位及输出工位；

在空载工位，具有空载旋转升降底座，在空载旋转升降底座上旋转设置有空载托盘，在空载托盘上设置有空载推杆；

在承载载具上顶部设置有载具上槽道，在承载载具下顶部设置有载具下槽道；

在压铸工位，设置在位于传送带中空处的上顶推杆；在工位传送带一侧设置有喂料L弯臂，以插入载具下槽道中；在喂料L弯臂上设置有喂料推杆，用于将承载载具从喂料L弯臂推出；

在工位传送带另一侧设置有位于熔炉部浇口下方且用于承载喂料L弯臂推出的承载载具的压铸载台，在压铸载台上设置有吐料推杆及电加热器；浇口对压铸模具进行压铸浇液；

吐料推杆用于将承载载具从压铸载台上送回工位传送带上，电加热器对压铸模具加热保温；

在输出工位，具有输出旋转升降托手，在输出旋转升降托手上设置有输出载台，在输出载台一端设置有输出推杆。

称量部，对熔炉部呈添加的配料进行称量；称量部，位于熔融配料电炉下方，以称量电炉重量；其包括称量升降转臂、设置在称量升降转臂端部的称量下托盘、倾斜设置在称量下托盘上的称量上倾斜托盘、设置在称量下托盘与称量上倾斜托盘之间的若干称量连接弹簧及分布在称量上倾斜托盘上且用于与电炉下表面滚动接触的支撑滚轮；

喷嘴，对压铸模具送入氩气并进行旋转喷吹除气 。

熔炉部包括旋转中心架；在旋转中心架上圆周阵列分布有若干加长臂的根部；

在加长臂悬臂端设置有端铰接轴，在端铰接轴上铰接有悬挂架，在悬挂架下端两侧设置有导向长槽，在导向长槽中设置有悬挂轴，在悬挂轴之间安装有电加热炉，在电加热炉一侧设置有拨动臂；

在旋转中心架上分布有第一配料工位、第二配料工位、第三配料工位、第N配料工位及下出料工位；

第一配料工位、第二配料工位、第三配料工位、第N配料工位用于对应的配料的上料部；下出料工位位于旋转中心架下方；

上料部包括预加热熔炉，用于将配料加热至熔融态；在预加热熔炉下端输出口设置有带有加热丝的配料输出管，在配料输出管下端设置有定量支架，在定量支架上通过铰接轴铰接有定量存储罐的中前部，在定量存储罐的进料上开口上部具有豁口，该豁口对应配料输出管的下出口且具有截止阀；

在定量存储罐上设置有配重件，根据所加入配料重量配置对应重量的配重件；

当定量存储罐空载的时候，定量存储罐头轻脚重；当配料输出管加入定量存储罐的熔融液态的配料，当配料加入重量达到所设重量后，定量存储罐在定量支架摆动为头重脚轻，熔融态配料从进料上开口下流到电加热炉中；

在定量存储罐上设置有定量加热线圈，在定量支架的铰接轴上套装有与定量加热线圈连接的定量电滑环，在定量支架上设置有与定量电滑环接触的端子；

在下出料工位进入侧设置有导向斜板，导向斜板用于与拨动臂接触，在加热熔炉下降的过程，拨动臂在导向斜板上滑动，使得定量存储罐向下倾翻出料；

在下出料工位设置有加热熔炉，加热熔炉具有下排料口；

除杂部，包括位于下出料工位下方的分装加热炉，在分装加热炉中设置有带有起吊耳的倾斜底部网框；在倾斜底部网框上方设置有支耳座，在支耳座上设置有吊装孔，在吊装孔上活动有由振动电机的驱动轴通过伸缩杆驱动的偏心轴；

偏心轴在吊装孔中转动，带动倾斜底部网框在分装加热炉中晃动 。本发明的铝合金铸件，具有良好的成型性，特别适合生产大型复杂薄壁类零件，例如车门压铸内板，行李箱后盖压铸内板，大型车身构件等。相对于传统压铸合金和工艺，具有一下优点：

(1) 良好的成型性能，流动距离远，可实现投影面积1.2平方米以上，同时壁厚在2.5毫米一下的铸件。

(2) 工艺简单，无需超真空的设备和模具支持也能实现大型薄壁零部件的量产。

(3) 与常规的铸造铝合金体系相比，成本低廉，容易实现大规模量产。同时机械性能优异，可全面替代热处理型铝硅合金薄壁压铸件。

本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。

附图说明

图1是本发明的某车门内板产品结构示意图。

图2是本发明的某车身产品1结构示意图。

图3是本发明的某车身产品2结构示意图。

图4是本发明的实施例3的X射线衍射结果图。

图5是本发明的配料部分使用结构示意图。

图6是本发明的熔融部分结构示意图。

图7是本发明的除杂部分结构示意图。

图8是本发明的吊耳结构示意图。

图9是本发明的总体使用爆炸结构示意图。

图10是本发明的上料部分结构示意图。

图11是本发明的成型结构示意图。

其中：1、旋转中心架；2、加长臂；3、端铰接轴；4、悬挂架；5、导向长槽；6、悬挂轴；7、电加热炉；8、拨动臂；9、预加热熔炉；10、配料输出管；11、定量支架；12、定量存储罐；13、进料上开口；14、配重件；15、导向斜板；16、定量加热线圈；17、定量电滑环；18、第一配料工位；19、第二配料工位；20、第三配料工位；21、第N配料工位；22、下出料工位；23、加热熔炉；24、下排料口；25、分装加热炉；26、支耳座；27、吊装孔；28、偏心轴；29、驱动轴；30、倾斜底部网框；31、起吊耳；32、固料传送部；33、称量部；34、喷嘴；35、压铸部；36、固料传送带；37、固料下落通道；38、搅拌轴；39、称量升降转臂；40、称量下托盘；41、称量上倾斜托盘；42、称量连接弹簧；43、支撑滚轮；44、工位传送带；45、传送带中空；46、空载旋转升降底座；47、空载托盘；48、空载推杆；49、压铸工位；50、承载载具；51、载具上槽道；52、载具下槽道；53、喂料L弯臂；54、喂料推杆；55、压铸载台；56、吐料推杆；57、电加热器；58、输出工位；59、输出旋转升降托手；60、输出载台；61、输出推杆；固料。

具体实施方式

如图1-11所示，本实施例的压铸铝合金材料制备方法 ，该方法包括以下步骤；S1，首先， 固料传送带36将固体配料输出；然后，固料下落通道37向下输出承接固体配料给预加热熔炉9；

S2，首先，将配料在各个上料在加热熔炉9中加热到熔融态；然后，熔融态的配料通过配料输出管10从豁口滴入到定量存储罐12中；其次，当定量存储罐12中配料到达设定重量后，定量存储罐12在定量支架11摆动为头重脚轻，熔融态配料从进料上开口13下流到对应工位电加热炉7中；再次，根据设定温度，对各个工位的电加热炉7加热至设定条件，在定量存储罐12的搅拌釜对其搅拌；紧接着，在下出料工位22将配置好的配料输出；

S3，首先，驱动轴29驱动偏心轴28在吊装孔27中转动，带动倾斜底部网框30在分装加热炉25中晃动，从而对分装加热炉25内熔融配件进行搅拌，同时避免杂物堵塞网孔；然后，伸缩杆驱动偏心轴28与吊装孔27分离，同时，吊耳31将存在大于网孔的杂物的倾斜底部网框30取出；其次，对分装加热炉25进行静置加热；

S4，首先，将安装有压铸模具的承载载具50送到空载托盘47上；然后，空载托盘47旋转到工位传送带44的输入端；其次，空载推杆48将承载载具50送至压铸工位49；再次，上顶推杆将承载载具50上顶离开工位传送带44；之后，喂料L弯臂53插入到载具下槽道52中并横向前伸；随后，喂料推杆54将承载载具50从喂料L弯臂53推出到压铸载台55上；紧接着，电加热器57对压铸模具加热保温，浇口对压铸模具进行压铸浇液；后来，吐料推杆56将承载载具50从压铸载台55上送回工位传送带44上；再后来，在输出工位58，输出载台60承接工位传送带44送入的承载载具50；再往后，旋转输出旋转升降托手59旋转；输出推杆61将承载载具50从输出载台60推送到下一工位。

在步骤S2中，对于各个配料的电加热炉7， 还有称量步骤；首先，称量升降转臂39将称量下托盘40送到电加热炉7下方，利用称量上倾斜托盘41逐渐与电加热炉7底面接触承载重力，使得悬挂轴6在导向长槽5中上升，通过连接弹簧42实现力的传递。

本实施例的压铸铝合金材料制备设备，包括传送部32、熔炉部、除杂部及压铸部35；

传送部32，用于将固体配料送入并将配料定量输出；

熔炉部，逐次承接传送部32输出的配料并将配料混合熔融；

除杂部，将熔炉部中的杂物进行除杂；

压铸部35，输出载有压铸模具的承载载具50，对压铸模具压铸熔融液。

传送部32包括固料传送带36、固料下落通道37及搅拌轴38；

固料传送带36，输入端输入固体配料，输出端将固体配料输出；

固料下落通道37，位于固料传送带36输出端下方，承接固体配料的下落；

熔炉部，在其中设置有搅拌轴38，用于对加热熔融配料搅拌；

压铸部35包括具有传送带中空45的工位传送带44；在工位传送带44上依次设置有空载工位、压铸工位49及输出工位58；

在空载工位，具有空载旋转升降底座46，在空载旋转升降底座46上旋转设置有空载托盘47，在空载托盘47上设置有空载推杆48；

在承载载具50上顶部设置有载具上槽道51，在承载载具50下顶部设置有载具下槽道52；

在压铸工位49，设置在位于传送带中空45处的上顶推杆；在工位传送带44一侧设置有喂料L弯臂53，以插入载具下槽道52中；在喂料L弯臂53上设置有喂料推杆54，用于将承载载具50从喂料L弯臂53推出；

在工位传送带44另一侧设置有位于熔炉部浇口下方且用于承载喂料L弯臂53推出的承载载具50的压铸载台55，在压铸载台55上设置有吐料推杆56及电加热器57；浇口对压铸模具进行压铸浇液；

吐料推杆56用于将承载载具50从压铸载台55上送回工位传送带44上，电加热器57对压铸模具加热保温；

在输出工位58，具有输出旋转升降托手59，在输出旋转升降托手59上设置有输出载台60，在输出载台60一端设置有输出推杆61。

称量部33，对熔炉部呈添加的配料进行称量；称量部33，位于熔融配料电炉下方，以称量电炉重量；其包括称量升降转臂39、设置在称量升降转臂39端部的称量下托盘40、倾斜设置在称量下托盘40上的称量上倾斜托盘41、设置在称量下托盘40与称量上倾斜托盘41之间的若干称量连接弹簧42及分布在称量上倾斜托盘41上且用于与电炉下表面滚动接触的支撑滚轮43；

喷嘴34，对压铸模具送入氩气并进行旋转喷吹除气 。

熔炉部包括旋转中心架1；在旋转中心架1上圆周阵列分布有若干加长臂2的根部；

在加长臂2悬臂端设置有端铰接轴3，在端铰接轴3上铰接有悬挂架4，在悬挂架4下端两侧设置有导向长槽5，在导向长槽5中设置有悬挂轴6，在悬挂轴6之间安装有电加热炉7，在电加热炉7一侧设置有拨动臂8；

在旋转中心架1上分布有第一配料工位18、第二配料工位19、第三配料工位20、第N配料工位21及下出料工位22；

第一配料工位18、第二配料工位19、第三配料工位20、第N配料工位21用于对应的配料的上料部；下出料工位22位于旋转中心架1下方；

上料部包括预加热熔炉9，用于将配料加热至熔融态；在预加热熔炉9下端输出口设置有带有加热丝的配料输出管10，在配料输出管10下端设置有定量支架11，在定量支架11上通过铰接轴铰接有定量存储罐12的中前部，在定量存储罐12的进料上开口13上部具有豁口，该豁口对应配料输出管10的下出口且具有截止阀；

在定量存储罐12上设置有配重件14，根据所加入配料重量配置对应重量的配重件14；

当定量存储罐12空载的时候，定量存储罐12头轻脚重；当配料输出管10加入定量存储罐12的熔融液态的配料，当配料加入重量达到所设重量后，定量存储罐12在定量支架11摆动为头重脚轻，熔融态配料从进料上开口13下流到电加热炉7中；

在定量存储罐12上设置有定量加热线圈16，在定量支架11的铰接轴上套装有与定量加热线圈16连接的定量电滑环17，在定量支架11上设置有与定量电滑环17接触的端子；

在下出料工位22进入侧设置有导向斜板15，导向斜板15用于与拨动臂8接触，在加热熔炉23下降的过程，拨动臂8在导向斜板15上滑动，使得定量存储罐12向下倾翻出料；

在下出料工位22设置有加热熔炉23，加热熔炉23具有下排料口24；

除杂部，包括位于下出料工位22下方的分装加热炉25，在分装加热炉25中设置有带有起吊耳31的倾斜底部网框30；在倾斜底部网框30上方设置有支耳座26，在支耳座26上设置有吊装孔27，在吊装孔27上活动有由振动电机的驱动轴29通过伸缩杆驱动的偏心轴28；

偏心轴28在吊装孔27中转动，带动倾斜底部网框30在分装加热炉25中晃动 。

固料传送部32实现固体物体的输出，称量部33进行称量，从而实现了称量准确性，喷嘴34实现喷气，压铸部35实现薄壁成形，固料传送带36传送，固料下落通道37实现导向下落，搅拌轴38实现搅拌均匀混合，称量升降转臂39方便称量部离开来到电炉下方，称量下托盘40具有重力传感器，称量上倾斜托盘41方便进出底部，称量连接弹簧42实现弹性连接，从而实现对斜面的兼容，从而对电炉托载而不发生偏斜，其倾斜可根据弹簧长度及弹簧系数，从而保证承载的时候，保证电炉不发生偏斜同时方便进入电炉底部，支撑滚轮43实现滚动接触，工位传送带44实现工位衔接，传送带中空45方便顶杆活动，空载旋转升降底座46实现角度旋转，实现工序衔接，空载托盘47实现托载，空载推杆48实现将载具推送到传送带上，承载载具50实现承载模具，载具上槽道51实现载具的托举，载具下槽道52实现模具的托举，喂料L弯臂53实现推送，喂料推杆54实现推送，压铸载台55进行压铸操作，吐料推杆56实现了推送到传送带上，电加热器57实现对模具的保温加热，避免过冷，可以将其先加热后冷却，输出工位58实现与后续拆箱工艺连接，输出旋转升降托手59带动输出载台60运动，输出推杆61实现推出载具。

本发明通过旋转中心架1实现各个工序的衔接，加长臂2从而扩展空间，实现对各个工位的兼容，端铰接轴3为短轴结构，从而避开中间，而不沾染熔融配料，悬挂架4实现悬挂，导向长槽5从而实现兼容从而减少轴承等部件。同样保证了灵活转动，长槽上优选有开口。从而方便拆装，悬挂轴6，电加热炉7，实现了分装加热，将整个划分为若干单个，从而满足不同区域的加热，降低能耗，拨动臂8上可以带有滚轮，以降低摩擦力，预加热熔炉9实现对各个配料的单独加热为熔融态，从而避免固体加入等待变为熔融态的时间，配料输出管10实现精确输出，定量支架11为支撑，定量存储罐12利用重力与配重件14实现称量，当罐中熔融态配料大于设定重量，罐体的进料上开口13下摆送料，利用豁口进料，导向斜板15与拨动臂8使得电加热炉7逐渐倾倒，从而使得熔融液流出，定量加热线圈16实现持续加热，定量电滑环17实现在摆动中与端子接触通电，第一配料工位18，第二配料工位19，第三配料工位20，第N配料工位21可以根据配料来增减，下出料工位22实现输出，加热熔炉23实现持续加热，下排料口24实现加热，分装加热炉25实现保温加热，支耳座26实现悬挂，吊装孔27与偏心轴28配合实现了倾斜底部网框30在分装加热炉25的晃动搅拌与分离，从而将大颗粒杂质的存留，起吊耳31实现了吊装，驱动轴29实现偏心驱动，通过伸缩杆实现分离，本发明通过上下分布，从而利用热气上升原理，对各个工位件进行热辐射与热对流。将整体加热分为单个加热，提高效率，节能。维修与拆卸方便。本发明压铸铝合金组分，硅7.0~12.5％；镁0.15~0.65％；锶100-1450ppm；钠50-1400ppm；铁0.08-0.65％；锰≤0.45％；铜≤0.65％；钛0.01~0.05％；铬≤0.45％；锌≤0.8％；其余为铝；

同时，碱金属钠含量的10倍加上锶含量的10倍在0.3%-1.5%之间，即0.3%≤(Na) wt.%×10+(Sr) wt.%×10≤1.5%，才具有超高的流动性和良好防粘模特性。

同时，为了充分发挥含碱金属的铝合金流动性能和抗粘模特性，其制备方法必须保证铝合金熔体在充填过程中，与模具型腔中的氧气进行充分的反应，才能实现合金的超高流动特性，因此，不适用于目前结构件采用的超真空压铸（真空度≤50mBar），普通真空压铸如果真空度大于150mBar可以使用。特别适用于充氧压铸铸造工艺，以及各类压力铸造（非真空压铸）工艺条件，例如超低速压铸，层流压铸等。同时也适用于低压铸造，差压铸造和重力铸造条件。

其次，高流动性铝合金材料的制备方法及其成型工艺，包括以下步骤：

S1, 根据成分配料，或者直接购买铝锭熔化（除碱金属元素Sr和Na以外）；

S2, 在720℃-740℃，将Al-10Sr和Al-10Na中间合金添加进入到熔化好的熔体中；

S3，对铝合金熔体进行精炼除气（采用氩气进行旋转喷吹10-15分钟），熔体温度控制在680-700℃静止保温15分钟；

S4， 压铸工艺控制，将大型薄壁压铸模具表面温度控制在180-250度之间，熔体输送采用定量泵的方式，料筒内低速充填速度为0.2-0.35m/s，待熔体进入内浇口后，高速充填速度在3.0-5.0m/s，铸造压力在30-60MPa，由于含碱金属元素的铝合金熔体具有良好的流动和脱模特性，脱模剂的喷涂量可以适当减少。

实施例1

准备如下组分：硅7.85％；镁0.23％；锶230ppm；钠120ppm；铁0.18％；锰0.23％；铜0.61％；钛0.04％；铬0.05％；锌0.08％；其余为铝。(Na) wt.%×10+(Sr) wt.%×10=0.36%

将上述材料按如下步骤：

(1)根据成分配料和熔化；

(2)铝液温度在734℃加入Al-10Sr和Al-10Na中间合金；

(3)氩气旋转喷吹12分钟后，保温温度680℃，静止15分钟；

(4)压铸工艺采用某车门内板产品，如图2所示，流动距离超过0.8米，投影面积1.6平方米，壁厚2毫米。模具温度控制在210-230℃之间，低速0.2m/s，高速4.5m/s，产品合格，无流动缺陷和粘模倾向。

实施例1所获得的大型薄壁铝合金压铸件的本体取样屈服强度135MPa，延伸率11.5%，抗拉强度276MPa。

实施例2

准备如下组分：硅9.6％；镁0.13％；锶460ppm；钠80ppm；铁0.12％；锰0.53％；铜0.11％；钛0.06％；铬0.02％；锌0.03％；其余为铝。(Na) wt.%×10+(Sr) wt.%×10=0.54%

将上述材料按如下步骤：

(1)根据成分配料和熔化；

(2)铝液温度在723℃加入Al-10Sr和Al-10Na中间合金；

(3)氩气旋转喷吹15分钟后，保温温度685℃，静止15分钟；

(4)压铸工艺采用某车身产品，如图2所示，流动距离超过1.3米，投影面积1.2平方米，壁厚2.3毫米。模具温度控制在230-250℃之间，低速0.4m/s，高速4.8m/s，产品合格，无流动缺陷和粘模倾向。

实施例2所获得的大型薄壁铝合金压铸件的本体取样屈服强度125MPa，延伸率13.5%，抗拉强度268MPa.

实施例3

准备如下组分：硅11.4％；镁0.26％；锶1360ppm；钠130ppm；铁0.63％；锰0.13％；铜0.61％；钛0.07％；铬0.07％；锌0.42％；其余为铝。(Na) wt.%×10+(Sr) wt.%×10=1.49%

将上述材料按如下步骤：

(1)根据成分配料和熔化；

(2)铝液温度在720℃加入Al-10Sr和Al-10Na中间合金；

(3)氩气旋转喷吹15分钟后，保温温度700℃，静止15分钟；

(4)压铸工艺采用某车身产品，流动距离超过1.3米，投影面积2.4平方米，壁厚1.8毫米，如图3所示。模具温度控制在220-240℃之间，低速0.3m/s，高速5.5m/s，产品合格，无流动缺陷和粘模倾向。

实施例3所获得的大型薄壁铝合金压铸件的本体取样屈服强度158MPa，延伸率4.5%，抗拉强度298MPa.

根据图4中实施例3的X射线衍射结果 （除了Al和Si的峰意外，最显著的就是SrAlO，即SrO2-Al2O3）。

实施例4

准备如下组分：硅7％；镁0.15％；锶100ppm；钠1400ppm；铁0.08％；锰0.45％；铜0.65％；钛0.01％；铬0.45％；锌0.8％；其余为铝。(Na) wt.%×10+(Sr) wt.%×10=1.5%

将上述材料按如下步骤：

(1)根据成分配料和熔化；

(2)铝液温度在740℃加入Al-10Sr和Al-10Na中间合金；

(3)氩气旋转喷吹15分钟后，保温温度680℃，静止15分钟；

(4)压铸工艺采用某车身产品，流动距离超过1.3米，投影面积2.4平方米，壁厚1.8毫米，如图3所示。模具温度控制在220-240℃之间，低速0.3m/s，高速5.5m/s，产品合格，无流动缺陷和粘模倾向。

实施例4所获得的大型薄壁铝合金压铸件的本体取样屈服强度160MPa，延伸率4.1%，抗拉强度300MPa。

实施例5

准备如下组分：硅12.5％；镁0.65％；锶1450ppm；钠50ppm；铁0.65％；锰0.05％；铜0.05％；钛0.05％；铬0.05％；锌0.1％；其余为铝。(Na) wt.%×10+(Sr) wt.%×10=1.5%

将上述材料按如下步骤：

(1)根据成分配料和熔化；

(2)铝液温度在735℃加入Al-10Sr和Al-10Na中间合金；

(3)氩气旋转喷吹15分钟后，保温温度700℃，静止15分钟；

(4)压铸工艺采用某车身产品，流动距离超过1.3米，投影面积2.4平方米，壁厚1.8毫米，如图3所示。模具温度控制在220-240℃之间，低速0.3m/s，高速5.5m/s，产品合格，无流动缺陷和粘模倾向。

实施例4所获得的大型薄壁铝合金压铸件的本体取样屈服强度157MPa，延伸率4.3%，抗拉强度294MPa。

本发明充分描述是为了更加清楚的公开，而对于现有技术就不再一一列举。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种压铸铝合金材料制备方法 ，其特征在于：压铸铝合金成分配料包括硅7.0~12.5％；镁0.15~0.65％；锶100-1450ppm；钠50-1400ppm；铁0.08-0.65％；锰≤0.45％；铜≤0.65％；钛0.01~0.05％；铬≤0.45％；锌≤0.8％；其余为铝；同时，碱金属钠含量的10倍加上锶含量的10倍在0.3%-1.5%之间，即0.3%≤(Na) wt.%×10+(Sr) wt.%×10≤1.5%；

该方法包括以下步骤：

S1, 根据成分配料；

S2, 在720℃-740℃，将Al-10Sr和Al-10Na中间合金添加进入到熔化好的熔体中；

S3，采用氩气进行旋转喷吹10-15分钟对铝合金熔体进行精炼除气，熔体温度控制在680-700℃静止保温15分钟；

S4，采用压铸工艺控制，首先，将压铸模具表面温度控制在180-250度之间；然后，在料筒内采用速度0.2-0.35m/s低速充填；其次，待熔体进入内浇口后，采用速度3.0-5.0m/s高速充填，铸造压力在30-60MPa 。

2.根据权利要求1所述的压铸铝合金材料制备方法 ，其特征在于：

在S4中，熔体输送采用定量泵的方式；在S4中，在压铸模具型腔中通入氧气；

该合金压的铸铝合金体系；

Al (l) + 3/4 O2(v) = 1/2Al2O3 (s) 𝛥G° = -162,688 cal/mole

Mg (l) + 1/2 O2 (v) = MgO (l) 𝛥G° = -119,116 cal/mol

2 Na (l) + 1/2 O2 (v) = Na2O (l) 𝛥G° = -68,058 cal/mol

Sr (l) + 1/2 O2 (v) = SrO (s) 𝛥G° = -492,300 cal/mol 。

3.一种压铸铝合金材料制备方法 ，其特征在于：该方法包括以下步骤；

S1，首先， 固料传送带（36）将固体配料输出；然后，固料下落通道（37）向下输出承接固体配料给预加热熔炉（9）；

S2，首先，将配料在各个上料在加热熔炉（9）中加热到熔融态；然后，熔融态的配料通过配料输出管（10）从豁口滴入到定量存储罐（12）中；其次，当定量存储罐（12）中配料到达设定重量后，定量存储罐（12）在定量支架（11）摆动为头重脚轻，熔融态配料从进料上开口（13）下流到对应工位电加热炉（7）中；再次，根据设定温度，对各个工位的电加热炉（7）加热至设定条件，在定量存储罐（12）的搅拌釜对其搅拌；紧接着，在下出料工位（22）将配置好的配料输出；

S3，首先，驱动轴（29）驱动偏心轴（28）在吊装孔（27）中转动，带动倾斜底部网框（30）在分装加热炉（25）中晃动，从而对分装加热炉（25）内熔融配件进行搅拌，同时避免杂物堵塞网孔；然后，伸缩杆驱动偏心轴（28）与吊装孔（27）分离，同时，吊耳（31）将存在大于网孔的杂物的倾斜底部网框（30）取出；其次，对分装加热炉（25）进行静置加热；

S4，首先，将安装有压铸模具的承载载具（50）送到空载托盘（47）上；然后，空载托盘（47）旋转到工位传送带（44）的输入端；其次，空载推杆（48）将承载载具（50）送至压铸工位（49）；再次，上顶推杆将承载载具（50）上顶离开工位传送带（44）；之后，喂料L弯臂（53）插入到载具下槽道（52）中并横向前伸；随后，喂料推杆（54）将承载载具（50）从喂料L弯臂（53）推出到压铸载台（55）上；紧接着，电加热器（57）对压铸模具加热保温，浇口对压铸模具进行压铸浇液；后来，吐料推杆（56）将承载载具（50）从压铸载台（55）上送回工位传送带（44）上；再后来，在输出工位（58），输出载台（60）承接工位传送带（44）送入的承载载具（50）；再往后，旋转输出旋转升降托手（59）旋转；输出推杆（61）将承载载具（50）从输出载台（60）推送到下一工位。

4.根据权利要求3所述的压铸铝合金材料制备方法 ，其特征在于：在步骤S2中，对于各个配料的电加热炉（7）， 还有称量步骤；首先，称量升降转臂（39）将称量下托盘（40）送到电加热炉（7）下方，利用称量上倾斜托盘（41）逐渐与电加热炉（7）底面接触承载重力，使得悬挂轴（6）在导向长槽（5）中上升，通过连接弹簧（42）实现力的传递。

5.一种压铸铝合金材料制备设备，其特征在于：包括传送部（32）、熔炉部、除杂部及压铸部（35）；

传送部（32），用于将固体配料送入并将配料定量输出；

熔炉部，逐次承接传送部（32）输出的配料并将配料混合熔融；

除杂部，将熔炉部中的杂物进行除杂；

压铸部（35），输出载有压铸模具的承载载具（50），对压铸模具压铸熔融液。

6.根据权利要求5所述的压铸铝合金材料制备设备，其特征在于：传送部（32）包括固料传送带（36）、固料下落通道（37）及搅拌轴（38）；

固料传送带（36），输入端输入固体配料，输出端将固体配料输出；

固料下落通道（37），位于固料传送带（36）输出端下方，承接固体配料的下落；

熔炉部，在其中设置有搅拌轴（38），用于对加热熔融配料搅拌；

压铸部（35）包括具有传送带中空（45）的工位传送带（44）；在工位传送带（44）上依次设置有空载工位、压铸工位（49）及输出工位（58）；

在空载工位，具有空载旋转升降底座（46），在空载旋转升降底座（46）上旋转设置有空载托盘（47），在空载托盘（47）上设置有空载推杆（48）；

在承载载具（50）上顶部设置有载具上槽道（51），在承载载具（50）下顶部设置有载具下槽道（52）；

在压铸工位（49），设置在位于传送带中空（45）处的上顶推杆；在工位传送带（44）一侧设置有喂料L弯臂（53），以插入载具下槽道（52）中；在喂料L弯臂（53）上设置有喂料推杆（54），用于将承载载具（50）从喂料L弯臂（53）推出；

在工位传送带（44）另一侧设置有位于熔炉部浇口下方且用于承载喂料L弯臂（53）推出的承载载具（50）的压铸载台（55），在压铸载台（55）上设置有吐料推杆（56）及电加热器（57）；浇口对压铸模具进行压铸浇液；

吐料推杆（56）用于将承载载具（50）从压铸载台（55）上送回工位传送带（44）上，电加热器（57）对压铸模具加热保温；

在输出工位（58），具有输出旋转升降托手（59），在输出旋转升降托手（59）上设置有输出载台（60），在输出载台（60）一端设置有输出推杆（61）。

7.根据权利要求5所述的压铸铝合金材料制备设备，其特征在于：

称量部（33），对熔炉部呈添加的配料进行称量；称量部（33），位于熔融配料电炉下方，以称量电炉重量；其包括称量升降转臂（39）、设置在称量升降转臂（39）端部的称量下托盘（40）、倾斜设置在称量下托盘（40）上的称量上倾斜托盘（41）、设置在称量下托盘（40）与称量上倾斜托盘（41）之间的若干称量连接弹簧（42）及分布在称量上倾斜托盘（41）上且用于与电炉下表面滚动接触的支撑滚轮（43）；

喷嘴（34），对压铸模具送入氩气并进行旋转喷吹除气 。

8.根据权利要求5所述的压铸铝合金材料制备设备，其特征在于：熔炉部包括旋转中心架（1）；在旋转中心架（1）上圆周阵列分布有若干加长臂（2）的根部；

在加长臂（2）悬臂端设置有端铰接轴（3），在端铰接轴（3）上铰接有悬挂架（4），在悬挂架（4）下端两侧设置有导向长槽（5），在导向长槽（5）中设置有悬挂轴（6），在悬挂轴（6）之间安装有电加热炉（7），在电加热炉（7）一侧设置有拨动臂（8）；

在旋转中心架（1）上分布有第一配料工位（18）、第二配料工位（19）、第三配料工位（20）、第N配料工位（21）及下出料工位（22）；

第一配料工位（18）、第二配料工位（19）、第三配料工位（20）、第N配料工位（21）用于对应的配料的上料部；下出料工位（22）位于旋转中心架（1）下方；

上料部包括预加热熔炉（9），用于将配料加热至熔融态；在预加热熔炉（9）下端输出口设置有带有加热丝的配料输出管（10），在配料输出管（10）下端设置有定量支架（11），在定量支架（11）上通过铰接轴铰接有定量存储罐（12）的中前部，在定量存储罐（12）的进料上开口（13）上部具有豁口，该豁口对应配料输出管（10）的下出口且具有截止阀；

在定量存储罐（12）上设置有配重件（14），根据所加入配料重量配置对应重量的配重件（14）；

当定量存储罐（12）空载的时候，定量存储罐（12）头轻脚重；当配料输出管（10）加入定量存储罐（12）的熔融液态的配料，当配料加入重量达到所设重量后，定量存储罐（12）在定量支架（11）摆动为头重脚轻，熔融态配料从进料上开口（13）下流到电加热炉（7）中；

在定量存储罐（12）上设置有定量加热线圈（16），在定量支架（11）的铰接轴上套装有与定量加热线圈（16）连接的定量电滑环（17），在定量支架（11）上设置有与定量电滑环（17）接触的端子；

在下出料工位（22）进入侧设置有导向斜板（15），导向斜板（15）用于与拨动臂（8）接触，在加热熔炉（23）下降的过程，拨动臂（8）在导向斜板（15）上滑动，使得定量存储罐（12）向下倾翻出料；

在下出料工位（22）设置有加热熔炉（23），加热熔炉（23）具有下排料口（24）；

除杂部，包括位于下出料工位（22）下方的分装加热炉（25），在分装加热炉（25）中设置有带有起吊耳（31）的倾斜底部网框（30）；在倾斜底部网框（30）上方设置有支耳座（26），在支耳座（26）上设置有吊装孔（27），在吊装孔（27）上活动有由振动电机的驱动轴（29）通过伸缩杆驱动的偏心轴（28）；

偏心轴（28）在吊装孔（27）中转动，带动倾斜底部网框（30）在分装加热炉（25）中晃动。

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