CN112517873A - 一种半固态铝合金浆料制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于压铸成型领域，公开了一种半固态铝合金浆料制备工艺，包括如下步骤：步骤1：将铝合金液注入一上侧开放的筒状体中，所述筒状体的上设有控温单元；步骤2：向筒状体的中央竖直插入一搅拌杆，并恒速搅拌；所述搅拌杆为一圆柱形的杆状体；步骤3：控制筒状体内铝合金液的温度从660‑670℃在85‑90s内逐渐降温到590‑620℃。该工艺提高压铸件的抗拉强度、屈服强度，优化其延伸率。
Description
技术领域
本发明涉及压铸成型领域，特别是一种半固态铝合金浆料制备工艺。
背景技术
申请人苏州金澄精密铸造有限公司于2017年提出了一项发明专利申请ZL201710265528.5，其公开了一种半固态制浆用制浆头，所述制浆头至少包括用于插入待制备浆料中的外胆，所述外胆的至少下部胆体上密布地设置有具有透气功能的微孔。制浆工作时，通过向外胆胆腔中通入具有一定压力的惰性气体，惰性气体能够经外胆胆体上密布的微孔而均匀地渗入浆料中并与浆料之间发生激烈碰撞反应与热交换，从而达到出渣、除气、细化材料内部晶体结构及换热的效果，使得浆料内部的温度均匀及内部晶体组织更均匀。同时，在制浆过程中制浆头可不进行搅拌操作，能够显著地减小制浆头的损耗成本。
该方案通过气体和搅拌同时进行来进行铝合金的性能的控制，该方法操作复杂，设备也比较复杂。在实际试验过程中发现，其延展率有待进一步提升。
申请人中南大学于2019年提出了一项发明专利申请，申请号为201911267370.0，其公开了一种基于电磁搅拌的铝合金熔炼、除杂方法，涉及合金冶炼领域，能够得到一种符合规格，实用性高，且造价相对较低的新式铝合金，包括以下步骤：S1：熔炼炉预处理；S2：向预处理后的熔炼炉加入纯度为99％或99％以上的高纯度铝；S3：对熔炼炉进行加热；S4：加入Al-Si中间合金；S5：将高纯度铝和Al-Si中间合金融合；S6：加入纯度为99％或99％以上的锌、Mn剂、Ti剂和精炼剂；S7：将S5和S6中所有金属融合；S8：将S7得到的铝合金熔体静置后转入流槽进行铸轧。该发明提供的铝合金熔炼、除杂方法能够大幅提高铝合金熔炼过程中的除杂效率和熔体净化效果；铝合金熔炼、除杂方法使用更少的步骤，精简了熔炼过程。
申请人云南云铝润鑫铝业有限公司于2016年提出了一项发明专利，申请号为201611141453.1，其公开了利用中频炉-熔炼炉双联合电磁搅拌熔炼精炼铝合金的方法，先在中频炉中加入固态中间合金及电解原铝液，开启电磁搅拌和加热装置，快速熔化形成中间铝合金熔体；将原铝液虹吸引入熔炼炉，保持原铝液温度730℃～760℃，将中频炉内的中间铝合金熔体转运进入熔炼炉，开启熔炼炉底部的电磁搅拌装置，使中间铝合金熔体均匀充分融入原铝液，形成化学成分合格的铝合金熔体；在熔炼炉中向铝合金熔体内加入打渣剂，扒渣除去杂质；再向扒过渣的铝合金熔体通过氩气吹入精炼剂进行喷粉精炼，再次加入打渣剂并扒渣，得到纯净的铝合金熔体；之后转入溜槽送至浇铸。
可很明显得知的，通过电磁搅拌可作为铝合金制备和提纯的一种方法。
但是如果单纯的使用以上的电磁搅拌技术，无法得到理想的半固态浆料。
本方案所要解决的技术问题是：如何进一步提高压铸件的抗拉强度、屈服强度，优化其延伸率。
发明内容
本发明的目的是提供一种半固态铝合金浆料制备工艺，该工艺提高压铸件的抗拉强度、屈服强度，优化其延伸率。
本发明提供的技术方案为：一种半固态铝合金浆料制备工艺，包括如下步骤：
步骤1：将铝合金液注入一上侧开放的筒状体中；
步骤2：在筒状体的外围套设一感应线圈，将铝合金液控制在660-670℃；
步骤3：控制筒状体内铝合金液的温度从660-670℃在85-90s内逐渐降温到590-620℃；
步骤4：将步骤3得到的半固态铝合金浆料倒出以使半固态铝合金浆料以倒置状态容置在外设的容器中，使用将外设的容器中的半固态铝合金浆料的上半部分作为压铸用原料。
在上述的半固态铝合金浆料制备工艺中，所述感应线圈的参数为：功率为200-230KVA、频率为5-10Hz、电流200-250A。
在上述的半固态铝合金浆料制备工艺中，所述步骤3中，降温幅度为：
至第20s，铝合金液从660-670℃降温到640-645℃；
至第40s，铝合金液从645-640℃降温到630-625℃；
至第85-90s，铝合金液从降温至590-620℃。
在上述的半固态铝合金浆料制备工艺中，所述铝合金液由380号铝合金、356号铝合金、357号铝合金中之一熔化得到。
在上述的半固态铝合金浆料制备工艺中，若铝合金液为380号铝合金，则步骤3的降温后的温度为594-600℃；若铝合金液为356号铝合金，则步骤3的降温后的温度为590-595℃；若铝合金液为357号铝合金，则步骤3的降温后的温度为610-620℃。
本发明在采用上述技术方案后，其具有的有益效果为：
本方案通过搅拌和保温缓慢降温的手段结合，实现铝合金性能的改善和提高，特别是铝合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率均得到明显改善。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1：
一种半固态铝合金浆料制备工艺，包括如下步骤：
步骤1：将铝合金液注入一上侧开放的筒状体中，所述筒状体的上设有控温单元，该控温单元包括至少三个部分，即用于检测筒状体中金属液体温度的探头、加热线圈、风冷模块，风冷模块用于向筒状体的外周吹送压缩空气以达到对筒状体内金属进行快速降温的目的；
铝合金液的温度需要控制在680℃，本实施例的铝合金是380号铝合金。
步骤2：在筒状体的外围套设一感应线圈，将铝合金液控制在660-670℃；
感应线圈通过机械手或者其他动力装置从筒状体的上方套到筒状体上，感应线圈的工作参数为：功率为210KVA、频率为6Hz、电流200A。
步骤3：控制筒状体内铝合金液的温度从660-670℃在90s内逐渐降温到594-600℃。
降温幅度为：
至第20s，铝合金液从660-670℃降温到640-645℃；
至第40s，铝合金液从645-640℃降温到630-625℃；
至第90s，铝合金液从降温至594-600℃
步骤4：将步骤3得到的样品去除掉上层杂质后送入压铸机进行压铸成型，得到铝合金铸件一。
实施例2
一种半固态铝合金浆料制备工艺，包括如下步骤：
步骤1：将铝合金液注入一上侧开放的筒状体中，所述筒状体的上设有控温单元，该控温单元包括至少三个部分，即用于检测筒状体中金属液体温度的探头、加热线圈、风冷模块，风冷模块用于向筒状体的外周吹送压缩空气以达到对筒状体内金属进行快速降温的目的；
铝合金液的温度需要控制在690℃，本实施例的铝合金是356号铝合金。
步骤2：在筒状体的外围套设一感应线圈，将铝合金液控制在660-670℃；
感应线圈通过机械手或者其他动力装置从筒状体的上方套到筒状体上，感应线圈的工作参数为：功率为200KVA、频率为10Hz、电流220A。
步骤3：控制筒状体内铝合金液的温度从660-670℃在90s内逐渐降温到590-595℃。
降温幅度为：
至第30s，铝合金液从660-670℃降温到640-645℃；
至第50s，铝合金液从645-640℃降温到630-625℃；
至第90s，铝合金液从降温至590-595℃
步骤4：将步骤3得到的样品去除掉上层杂质后送入压铸机进行压铸成型，得到铝合金铸件二。
实施例3
一种半固态铝合金浆料制备工艺，包括如下步骤：
步骤1：将铝合金液注入一上侧开放的筒状体中，所述筒状体的上设有控温单元，该控温单元包括至少三个部分，即用于检测筒状体中金属液体温度的探头、加热线圈、风冷模块，风冷模块用于向筒状体的外周吹送压缩空气以达到对筒状体内金属进行快速降温的目的；
铝合金液的温度需要控制在700℃，本实施例的铝合金是357号铝合金。
步骤2：在筒状体的外围套设一感应线圈，将铝合金液控制在660-670℃；
感应线圈通过机械手或者其他动力装置从筒状体的上方套到筒状体上，感应线圈的工作参数为：功率为230KVA、频率为5Hz、电流250A。
步骤3：控制筒状体内铝合金液的温度从660-670℃在85s内逐渐降温到610-620℃。
降温幅度为：
至第20s，铝合金液从660-670℃降温到640-645℃；
至第40s，铝合金液从645-640℃降温到630-625℃；
至第85s，铝合金液从降温至610-620℃
步骤4：将步骤3得到的样品去除掉上层杂质后送入压铸机进行压铸成型，得到铝合金铸件三。
对比例1
一种半固态铝合金浆料制备工艺，包括如下步骤：
步骤1：将铝合金液注入一上侧开放的筒状体中，所述筒状体的上设有控温单元，该控温单元包括至少三个部分，即用于检测筒状体中金属液体温度的探头、加热线圈、风冷模块，风冷模块用于向筒状体的外周吹送压缩空气以达到对筒状体内金属进行快速降温的目的；
铝合金液的温度需要控制在680℃，本实施例的铝合金是380号铝合金。
步骤2：在筒状体的外围套设一感应线圈，将铝合金液控制在660-670℃；
感应线圈通过机械手或者其他动力装置从筒状体的上方套到筒状体上，感应线圈的工作参数为：功率为210KVA、频率为6Hz、电流200A。
步骤3：控制筒状体内铝合金液的温度从660-670℃在60s内逐渐降温到594-600℃。
降温幅度为：
至第20s，铝合金液从660-670℃降温到640-645℃；
至第40s，铝合金液从645-640℃降温到630-625℃；
至第60s，铝合金液从降温至594-600℃
步骤4：将步骤3得到的样品去除掉上层杂质后送入压铸机进行压铸成型，得到铝合金铸件四。
对比例2
一种半固态铝合金浆料制备工艺，包括如下步骤：
步骤1：将铝合金液注入一上侧开放的筒状体中，所述筒状体的上设有控温单元，该控温单元包括至少三个部分，即用于检测筒状体中金属液体温度的探头、加热线圈、风冷模块，风冷模块用于向筒状体的外周吹送压缩空气以达到对筒状体内金属进行快速降温的目的；
铝合金液的温度需要控制在680℃，本实施例的铝合金是380号铝合金。
步骤2：在筒状体的外围套设一感应线圈，将铝合金液控制在660-670℃；
感应线圈通过机械手或者其他动力装置从筒状体的上方套到筒状体上，感应线圈的工作参数为：功率为210KVA、频率为6Hz、电流200A。
步骤3：控制筒状体内铝合金液的温度从660-670℃在120s内逐渐降温到594-600℃。
降温幅度为：
至第40s，铝合金液从660-670℃降温到640-645℃；
至第80s，铝合金液从645-640℃降温到630-625℃；
至第120s，铝合金液从降温至594-600℃
步骤4：将步骤3得到的样品去除掉上层杂质后送入压铸机进行压铸成型，得到铝合金铸件五。
性能测试：
测试结果见下表1
表1样品一至三的性能测试结果
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种半固态铝合金浆料制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将铝合金液注入一上侧开放的筒状体中；
步骤2：在筒状体的外围套设一感应线圈，将铝合金液控制在660-670℃；
步骤3：控制筒状体内铝合金液的温度从660-670℃在85-90s内逐渐降温到590-620℃；
步骤4：将步骤3得到的半固态铝合金浆料倒出以使半固态铝合金浆料以倒置状态容置在外设的容器中，使用将外设的容器中的半固态铝合金浆料的上半部分作为压铸用原料。
2.根据权利要求1所述的半固态铝合金浆料制备工艺，其特征在于，所述感应线圈的参数为功率为200-230KVA、频率为5-10Hz、电流200-250A。
3.根据权利要求1所述的半固态铝合金浆料制备工艺，其特征在于，所述步骤3中，降温幅度为：
至第20s，铝合金液从660-670℃降温到640-645℃；
至第40s，铝合金液从645-640℃降温到630-625℃；
至第85-90s，铝合金液从降温至590-620℃。
4.根据权利要求1所述的半固态铝合金浆料制备工艺，其特征在于，所述铝合金液由380号铝合金、356号铝合金、357号铝合金中之一熔化得到。
5.根据权利要求4所述的半固态铝合金浆料制备工艺，其特征在于，若铝合金液为380号铝合金，则步骤3的降温后的温度为594-600℃；若铝合金液为356号铝合金，则步骤3的降温后的温度为590-595℃；若铝合金液为357号铝合金，则步骤3的降温后的温度为610-620℃。
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