專利名稱：低溫剪切流變壓鑄工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半固態(tài)漿料流凌成形工藝，尤其涉及一種低溫剪切流 變壓鑄工藝。
背景技術(shù)：
半固態(tài)成形技術(shù)被公認(rèn)為21世紀(jì)最有前途的輕合金近凈成形技術(shù)，包
括觸變成形和流變成形兩條成形路線。雖然觸變成形在工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)取 得了成功應(yīng)用，但經(jīng)過多年的生產(chǎn)實(shí)踐和深入研究發(fā)現(xiàn)觸變成形存在三大
工藝缺陷(1)生產(chǎn)成本高，電磁攪拌功率大，效率低，能耗高，制備半 固態(tài)坯料時(shí)額外高出約^%的費(fèi)用；重熔加熱能耗高，坯料表面氧化嚴(yán)重， 流失金屬約占坯料重量的5-/2%;鋸屑、重熔加熱期間的流湯、澆注系統(tǒng) 和廢品廢料不能馬上回收，必須返回坯料制備車間或坯料供應(yīng)商的生產(chǎn)廠， 增加生產(chǎn)成本。(2)坯料的液相成分不能過高，成形復(fù)雜零件時(shí)遇到困難， 否則坯料的搬運(yùn)難以實(shí)現(xiàn)。(3)生產(chǎn)過程中控制任務(wù)重，除了對半固態(tài)漿 料和坯料質(zhì)量嚴(yán)格控制外，還需要對重熔加熱過程進(jìn)行嚴(yán)格控制。為了解 決上述問題，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，近年來，半固態(tài)成形技術(shù)領(lǐng)先國家將 半固態(tài)漿料直接成形技術(shù)作為降低成本的主攻方向，因該工藝具有流程短、 材料損失少、節(jié)能低耗，易被中小型生產(chǎn)廠接受，被認(rèn)為更具有工業(yè)應(yīng)用 目U景。
在流變成形中，半固態(tài)漿料的質(zhì)量(固相的形態(tài)、尺寸、多少和分布， 固相間的體積粘合度)必須在制備階段控制，如果半固態(tài)漿料的質(zhì)量達(dá)不 到要求，就會(huì)出現(xiàn)充型不完整、液相偏析等缺陷。半固態(tài)成形技術(shù)的優(yōu)越 性完全依賴于漿料(坯料)所具有的特殊組織結(jié)構(gòu)，即細(xì)小球狀固態(tài)顆粒
均勻懸浮于液態(tài)基體中而形成的固液共存的半固態(tài)組織。所以半固態(tài)漿料 直接成形的關(guān)鍵技術(shù)之一是如何快速獲得與觸變成形中重熔加熱后相近的 半固態(tài)組織。流變成形未能得到大規(guī)模應(yīng)用的另一主要原因是半固態(tài)漿料 的保存和運(yùn)輸很不方便，關(guān)鍵是漿料質(zhì)量在保存和運(yùn)輸期間會(huì)發(fā)生惡化。 因此如何有效處理制漿設(shè)備和漿料成形設(shè)備間的連接是解決問題的關(guān)鍵， 目前還沒有適合于工業(yè)生產(chǎn)的成熟技術(shù)和設(shè)備，需要自主開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低溫剪切流變壓鑄(RDC)工藝，將低轉(zhuǎn)速 輸送管制備近球晶鋁合金半固態(tài)漿料與常規(guī)壓鑄技術(shù)(HPDC)結(jié)合，制備 高質(zhì)量的流變壓鑄件。
本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，其工藝方法步驟如下
1、 合金熔體通過送料裝置進(jìn)入轉(zhuǎn)動(dòng)輸送管，采用低轉(zhuǎn)速輸通管控制冷 卻實(shí)現(xiàn)急冷金屬液和凝固初期的攪拌，使流經(jīng)輸送管后的熔體溫度達(dá)到合 金液線土3。C，達(dá)到激發(fā)熔體形核，加強(qiáng)晶粒游離，減少游離晶粒的熔化；
2、 攜帶大量晶核的熔體流入結(jié)晶爐內(nèi)，通過漿料微觀結(jié)構(gòu)在線檢測技 術(shù)，控制和檢測初生相的生長形態(tài)和漿料的固相率，獲得優(yōu)質(zhì)半固態(tài)漿料；
3、 當(dāng)固相率達(dá)到20%-40%時(shí)，漿料注入壓鑄機(jī)壓室進(jìn)行直接成型。
本發(fā)明的有益效果是1、實(shí)現(xiàn)了半固態(tài)漿料制備和直接成形一體化， 降低了生產(chǎn)成本，解決了流變成形中漿料保存和運(yùn)輸難的問題；2、漿料制 備工藝流程短、能耗低、效率高、設(shè)備簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、適用性強(qiáng)，特別
適合于我國中小型壓鑄企業(yè)；3、應(yīng)用前景寬廣適用的鋁合金包括變形鋁 合金和鑄造鋁合金。4、流變壓鑄二次凝固中，半固態(tài)漿料在模具型腔內(nèi)發(fā) 生體積凝固，鑄件橫斷面和縱斷面微觀組織分布很均勻，初生a-Al非常細(xì)
小，均勻分布在基體中；金屬間化合物和共晶Si細(xì)小；5、與HPDC相比，
RDC可提高鑄件的致密性和力學(xué)性能，尤其延伸率提高明顯。


圖l為本發(fā)明的工作示意圖。
在圖中，1、送料裝置2、轉(zhuǎn)動(dòng)輸送管機(jī)構(gòu)3、結(jié)晶爐4、壓鑄機(jī)5、 漿料質(zhì)量在線控制系統(tǒng)
具體實(shí)施方式
如圖1所示，其工藝制備方法步驟如下
1、 合金熔體通過送料裝置1進(jìn)入轉(zhuǎn)動(dòng)輸送管機(jī)構(gòu)2，采用低轉(zhuǎn)速輸送 管控制冷卻實(shí)現(xiàn)急冷金屬液和凝固初期的攪拌，使流經(jīng)輸送管后的熔體溫 度達(dá)到合金液線土3T:，達(dá)到激發(fā)烙體形核，加強(qiáng)晶粒游離，減少游離晶粒 的熔化；
2、 攜帶大量晶核的熔體流入結(jié)晶爐3內(nèi)，通過漿料質(zhì)量在線控制系統(tǒng) 5控制和檢測初生相的生長形態(tài)和漿料的固相率，獲得優(yōu)質(zhì)半固態(tài)漿料；
3、當(dāng)固相率達(dá)到20%-40%時(shí)，漿料注入壓鑄機(jī)4進(jìn)行直接成型。 以YL112合金制備流變壓鑄實(shí)例
YL112合金是較普遍使用的壓鑄合金，其化學(xué)成分為(wty。) Si 9.4， Cu3.47, Mg0.34， Mn0.27, Fe0.72， Zn0.72, Cr0.04,其余是Al.。
將YL112合金錠在坩堝電阻爐內(nèi)熔煉，熔煉溫度為730°C，用六氯乙 烷除氣，扒渣靜置15min后待用。利用低溫剪切工藝進(jìn)行漿料，漿料蓄積 器溫度恒為560°C±1，輸送管溫度控制在45(TC左右。流變壓鑄設(shè)備為 DCC280型280t臥式冷室壓鑄機(jī)，本實(shí)驗(yàn)未對壓鑄機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行任何變動(dòng)。
權(quán)利要求
1、一種低溫剪切流變壓鑄工藝，其特征是工藝方法步驟如下(1)合金熔體通過送料裝置進(jìn)入轉(zhuǎn)動(dòng)輸送管，采用低轉(zhuǎn)速輸送管控制冷卻實(shí)現(xiàn)急冷金屬液和凝固初期的攪拌，使流經(jīng)輸送管后的熔體溫度達(dá)到合金液線±3℃，達(dá)到激發(fā)熔體形核，加強(qiáng)晶粒游離，減少游離晶粒的熔化；(2)攜帶大量晶核的熔體流入結(jié)晶爐內(nèi)，通過漿料微觀結(jié)構(gòu)在線檢測技術(shù)，控制和檢測初生相的生長形態(tài)和漿料的固相率，獲得優(yōu)質(zhì)半固態(tài)漿料；(3)當(dāng)固相率達(dá)到20％-40％時(shí)，漿料注入壓鑄機(jī)壓室進(jìn)行直接成型。
全文摘要
一種低溫剪切流變壓鑄工藝，其特征是方法步驟如下(1)合金熔體通過送料裝置進(jìn)入轉(zhuǎn)動(dòng)輸送管，采用低轉(zhuǎn)速輸送通管控制冷卻實(shí)現(xiàn)急冷金屬液和凝固初期的攪拌；(2)攜帶大量晶核的熔體流入結(jié)晶爐內(nèi)，通過漿料微觀結(jié)構(gòu)在線檢測技術(shù)，控制和檢測初生相的生長形態(tài)和漿料的固相率；(3)漿料注入壓鑄機(jī)壓室進(jìn)行直接成型。本發(fā)明的有益效果是1.實(shí)現(xiàn)了半固態(tài)漿料制備和直接成形一體化，降低了生產(chǎn)成本；2.漿料制備工藝流程短、能耗低、效率高、設(shè)備簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、適用性強(qiáng)，特別適合于我國中小型壓鑄企業(yè)。
文檔編號(hào)B22D17/32GK101147968SQ20071005364
公開日2008年3月26日 申請日期2007年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月22日
發(fā)明者楊湘杰, 郭洪民 申請人:南昌大學(xué)