專利名稱:一種制漿－成形分離式鋁合金流變成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半固態(tài)合金漿料的快速制備系統(tǒng)與工件成形系統(tǒng)分離鋁合金流變成形方法，屬于半固態(tài)合金成形方法技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
半固態(tài)合金成形技術(shù)通常分為流變成形和觸變成形兩大類。由于半固態(tài)觸變成形技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，暴露出工藝流程長(zhǎng)、制坯成本高(坯料成本占零件成本約40％)、重熔能耗高、坯料表面氧化嚴(yán)重、加熱過(guò)程坯料流失嚴(yán)重(流失高達(dá)10％)、生產(chǎn)廢料無(wú)法在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)回收等諸多問(wèn)題，從20世紀(jì)90年代以來(lái)，流變成形技術(shù)逐漸成為國(guó)內(nèi)外半固態(tài)成形技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向，并取得了一定進(jìn)展。
在現(xiàn)有的流變成形技術(shù)中，機(jī)械攪拌式流變射鑄技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究眾多，但存在漿料易污染、攪拌強(qiáng)度低等問(wèn)題，尚處于實(shí)驗(yàn)室階段(Wang K K，Peng H，Wang N，et al.Method andapparatus for injection molding of semi-solid metals.US Patent 5501266，1996；彭暄.半固態(tài)合金射出成型的方法和裝置.中國(guó)專利97120579.5，1997；JiS，F(xiàn)an Z，BevisM J.Semi-solid processing of engineering alloys by a twin-screw rheomoulding process.Materials Science and Engineering，2001，299A 210-217；羅吉榮，吳樹(shù)森，宋象軍，等.半固態(tài)合金漿料的制備裝置.中國(guó)專利01212744.2，2001；康永林，安林，孫建林.轉(zhuǎn)筒式半固態(tài)合金漿料制備與成形設(shè)備.中國(guó)專利01109074.X，2001)。射室制備漿料式流變鑄造技術(shù)雖然可以保證半固態(tài)漿料的質(zhì)量，但存在電磁攪拌的效率較低、壓鑄機(jī)壓室機(jī)構(gòu)改造復(fù)雜、費(fèi)用巨大等不足(Shibata R，Kaneuchi T，Soda T，et al.Formation of sphericalsolid phase in die casting shot sleeve without any agitation.InDardano C，F(xiàn)ranciscoM，Proud J，eds.Processings of the Fifth International Conference on Semi-SolidProcessing of Alloys and Composites.SheffieldUniversity of Sheffeild，1998.465-470)。液相線鑄造(模鍛)通過(guò)低過(guò)熱度澆注和整體加壓效應(yīng)，使整個(gè)合金液同時(shí)進(jìn)入過(guò)冷狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)形核和同時(shí)長(zhǎng)大，但只能用于簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)件的成形，且生產(chǎn)效率較低(崔建忠.鎂合金超低溫鑄造制取半固態(tài)漿方法.中國(guó)專利 03133389.3，2003；羅守靖.液相線模鍛制備半固態(tài)坯料方法.中國(guó)專利01116406.9，2001)。這三類方法屬于制漿-成形一體化技術(shù)，雖然巧妙地避免了漿料從制備系統(tǒng)到成形系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移過(guò)程，但各自具有很大的局限性，因此應(yīng)用前景不大樂(lè)觀。
UBE New Rheocasting(UNRC)技術(shù)、Semi-Solid Rheocasting(SSRTM)技術(shù)和ContinuousRheoconversion Proces(CRP)技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了漿料制備系統(tǒng)與工件成形系統(tǒng)分離，無(wú)須對(duì)成形機(jī)構(gòu)進(jìn)行大的改造，并分別實(shí)現(xiàn)了試生產(chǎn)。這兩種流變成形技術(shù)具有較高的知識(shí)創(chuàng)新和實(shí)用價(jià)值，但由于知識(shí)保護(hù)等原因，各自的具體技術(shù)細(xì)節(jié)沒(méi)有公開(kāi)(Haga T，Kapranos P.Simple rheocasting processes.Journal of Materials Processing Technology，2002，130-131594-598Masashi Uchida.Feature of UBE squeeze process and UNRC process(semi solid casting).見(jiàn)李榮德，編.第三屆中國(guó)國(guó)際壓鑄會(huì)議論文集.沈陽(yáng)東北大學(xué)出版社，2002.207-219；Flemings M C，Martinez R A，de Figueredo A M.Metal alloycompositions and process.US Patent 20020096231，2002；Findon M，Apelian D.Continuousrheoconversion processs for semi-solid slurry production.Transactions of theAmerican Foundrymen’s Society，2004，112305-322)。
本發(fā)明人課題組的前期研究表明，如果保證半固態(tài)漿料在轉(zhuǎn)移過(guò)程中溫度下降不超過(guò)5℃，則不會(huì)對(duì)其流變性能、顯微組織和工件的力學(xué)性能產(chǎn)生太大的影響，因此，在傳統(tǒng)壓鑄技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制制漿-成形分離的流變成形系統(tǒng)是完全可行的。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種制漿-成形分離式鋁合金流變成形方法，本發(fā)明采用“熔體處理+雙向電磁攪拌”復(fù)合技術(shù)快速制備出流變性能較好、具有近球形晶粒形貌的半固態(tài)合金漿料，并采用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)移裝置將其從制備系統(tǒng)平穩(wěn)地輸送至工件成形設(shè)備，最后通過(guò)壓力鑄造或液態(tài)模鍛的方法獲得組織均勻、力學(xué)性能良好的工件，是在對(duì)傳統(tǒng)成形設(shè)備改造較小的情況下，實(shí)現(xiàn)制漿-成形分離的新型鋁合金流變成形方法。
一種制漿-成形分離式鋁合金流變成形方法，該方法包括以下步驟1、制備過(guò)熱液體合金1.1采用現(xiàn)有技術(shù)，比如電阻熔化爐和PID控溫技術(shù)，將合金坯料熔煉制備得到過(guò)熱液體合金；液態(tài)合金的溫度滿足后續(xù)熔體處理要求，并且化學(xué)成分均勻、恒定，偏析盡可能??；熔化爐的容積保證隨時(shí)可以提供足夠液態(tài)合金；1.2對(duì)所述過(guò)熱液態(tài)合金進(jìn)行熔體處理用澆包將熔化爐中的液態(tài)合金轉(zhuǎn)入電阻保溫爐，根據(jù)合金坯料選擇中間合金作為粉末態(tài)細(xì)化劑和變形態(tài)變質(zhì)劑加入到過(guò)熱液態(tài)合金中；在熔體處理過(guò)程中控制過(guò)熱液態(tài)合金的溫度，注意保溫；2、攪拌2.1將攪拌坩堝預(yù)熱至350～400℃；2.2在步驟1.2中進(jìn)行熔體處理后所得的液態(tài)合金送入攪拌器之前5s開(kāi)啟攪拌器；
2.3將步驟1.2熔體處理后的過(guò)熱熔體轉(zhuǎn)入半固態(tài)合金漿料攪拌坩堝內(nèi)，并立即檢測(cè)熔體溫度，轉(zhuǎn)移到攪拌坩堝內(nèi)的熔體溫度應(yīng)高于液相線30～35℃； 將攪拌坩堝置入電磁攪拌裝置的制備室中；2.4按照設(shè)定攪拌方式開(kāi)啟攪拌器進(jìn)行電磁攪拌，主要工藝參數(shù)有開(kāi)始攪拌溫度 液相線以上5～15℃，單向項(xiàng)攪拌時(shí)間 3s，正轉(zhuǎn)-反轉(zhuǎn)換向方式采用無(wú)間歇換向，攪拌頻率 30Hz，攪拌電壓 設(shè)定攪拌頻率下最大容許電壓；在攪拌過(guò)程中對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，當(dāng)攪拌過(guò)程中固相率達(dá)到5％時(shí)，即停止攪拌；3、壓鑄成型3.1合金漿料的平穩(wěn)快速轉(zhuǎn)移待步驟(2.4)合金漿料制備結(jié)束后，將攪拌坩堝從電磁攪拌裝置的制備室取出，在3s內(nèi)轉(zhuǎn)移至壓鑄機(jī)壓射筒，將合金漿料直接倒入壓鑄機(jī)壓射筒；3.2工件的流變成形3.2.1成形設(shè)備選用冷室或熱室壓鑄機(jī)；模具的澆道流程短，澆道、澆口均采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)；沖頭與壓室之間的單邊間隙為0.08mm；模具預(yù)留加熱系統(tǒng)的位置；模具溫度為220℃；3.2.2增壓壓力為180MPa，采用二級(jí)快壓射成形，完成鋁合金流變成形。
本發(fā)明原理在制備過(guò)熱液態(tài)合金時(shí)采用電阻熔化爐和PID控溫技術(shù)，保證液態(tài)合金的溫度完全滿足后續(xù)熔體處理要求，并且化學(xué)成分均勻、恒定，偏析盡可能小。熔化爐的容積保證隨時(shí)可以提供足夠液態(tài)合金。對(duì)液態(tài)合金進(jìn)行精煉、細(xì)化、變質(zhì)等熔體處理時(shí)用澆包將熔化爐中的液態(tài)合金轉(zhuǎn)入電阻保溫爐，進(jìn)行熔體處理。此時(shí)(a)在熔體處理過(guò)程中控制液態(tài)合金的溫度；(b)選擇細(xì)粉末態(tài)細(xì)化劑和變形態(tài)變質(zhì)劑，以A356合金為例，可選用微米級(jí)Al-5Ti-B合金粉末作為細(xì)化劑，變形量為50％左右的擠壓態(tài)Al-10Sr二元合金作為變質(zhì)劑；(c)熔體處理使在電磁攪拌階段獲得盡可能多的初晶晶核和最佳的共晶變質(zhì)效果。雙向電磁攪拌快速制備半固態(tài)合金漿料時(shí)將經(jīng)過(guò)熔體處理的液態(tài)合金送入雙向多級(jí)速電磁攪拌裝置中進(jìn)行攪拌制漿。此時(shí)(a)雙向電磁攪拌機(jī)構(gòu)在合金液送入之前啟動(dòng)，一則可以促進(jìn)合金液形核，從而縮短制漿時(shí)間，提高制漿效率，二則可以保證料筒的中央和內(nèi)壁處的合金得到充分的攪拌，使得料筒內(nèi)熱流傳遞充分，保證料筒內(nèi)各部分漿料組織均勻，抑制料筒內(nèi)壁處因激冷而出現(xiàn)枝晶；(b)雙向電磁攪拌機(jī)構(gòu)通過(guò)調(diào)頻來(lái)調(diào)節(jié)攪拌強(qiáng)度，采用瞬間變向，使合金漿料受到強(qiáng)烈的慣性沖擊作用，獲得最大的晶核彌散分布效果和晶核自旋行為；(c)本裝置無(wú)須配置專門的加熱保溫措施，保證冷卻速度較快，采取較低的澆注溫度，以盡可能縮短半固態(tài)漿料的制備時(shí)間；(d)采用攪拌結(jié)束溫度控制攪拌時(shí)間，攪拌結(jié)束溫度稍低于合金液相線(即5％固相率)即可結(jié)束攪拌。合金漿料的平穩(wěn)快速轉(zhuǎn)移時(shí)利用半固態(tài)合金漿料攪拌坩堝直接把合金漿料從制備設(shè)備倒入壓鑄機(jī)壓射筒。此時(shí)(a)為保證合金漿料在倒入壓射筒時(shí)不與坩堝壁發(fā)生粘滯，可采用“硅酸鋁纖維粉末+水玻璃(適量)+水”涂料；(b)為使涂料與坩堝結(jié)合牢固，在半固態(tài)合金漿料制備過(guò)程和輸送過(guò)程中涂料不產(chǎn)生剝離，可以在坩堝壁(包括側(cè)壁和地面)間隔10mm加工出φ3mm～φ5mm的通孔；(c)在坩堝內(nèi)涂覆涂料時(shí)，厚度盡可能小且薄厚均勻，以保證漿料受到最大電磁攪拌力，且坩堝內(nèi)徑一致；(d)坩堝從電磁攪拌設(shè)備中取出時(shí)，操作要平穩(wěn)；(e)可以在壓鑄機(jī)的壓射筒外設(shè)置擋渣環(huán)，以拔除合金漿料表面氧化物、夾雜或其它贓物。工件的流變成形時(shí)。此時(shí)(a)成形設(shè)備可選用冷室或熱室壓鑄機(jī)；(b)流變成形模具第一，分型面大部分型腔在動(dòng)模上；第二，澆道流程比液態(tài)壓鑄的模具短，澆道、澆口可以采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)；第三，溢流槽和排氣槽比液態(tài)壓鑄的模具??；第四，沖頭與壓室之間選擇適當(dāng)?shù)呐浜祥g隙；第五，流變壓鑄中，料餅厚度稍大于液態(tài)壓鑄；第六，模具預(yù)留加熱系統(tǒng)的位置；第七，模具型腔材料選擇4Cr5MoSiV1(H13)鋼，其它功能性零件(墊板、壓塊、頂桿等)選擇T10A或45鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，這樣對(duì)制成工件比較好；(c)增壓壓力和快壓射速度均稍大于液態(tài)壓鑄，壓射時(shí)間與液態(tài)壓鑄相當(dāng)，模具溫度在200℃～220℃。本發(fā)明裝置與成形設(shè)備成功分離，設(shè)備結(jié)構(gòu)和工藝控制簡(jiǎn)單，而且與傳統(tǒng)的壓鑄設(shè)備和液壓設(shè)備銜接簡(jiǎn)便，同時(shí)漿料轉(zhuǎn)移過(guò)程操作簡(jiǎn)單快捷；采用“微米級(jí)粉末態(tài)中間合金熔體處理+雙向電磁攪拌”復(fù)合工藝制備的合金漿料，不但組織優(yōu)異(晶粒形貌圓整，尺寸較小)，而且制備效率非常高，可實(shí)現(xiàn)制漿設(shè)備與成形設(shè)備“一對(duì)一”配套，改變了以往多臺(tái)制漿設(shè)備對(duì)應(yīng)一臺(tái)成形設(shè)備的生產(chǎn)設(shè)計(jì)；本發(fā)明實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)采用網(wǎng)孔氏不銹鋼質(zhì)坩堝和“硅酸鋁纖維粉末+水玻璃(適量)+水”涂料，具有很好的使用效果，可保證漿料在3s內(nèi)從制備裝置轉(zhuǎn)移至成形設(shè)備中，且漿料與坩堝不發(fā)生粘滯現(xiàn)象。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明的裝置將制漿裝置與成形設(shè)備分離，無(wú)需對(duì)傳統(tǒng)的壓鑄機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，即可制得質(zhì)量?jī)?yōu)異的球晶制件，解決了制漿-成形一體化流變成形技術(shù)中設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，改造費(fèi)用較高的難題和傳統(tǒng)流變成形技術(shù)中漿料轉(zhuǎn)移過(guò)程中狀態(tài)難于保持的難題；工藝適用性較強(qiáng)，亦可嘗試在液壓機(jī)上進(jìn)行模鍛成形。
(2)漿料制備效率較傳統(tǒng)的電磁攪拌技術(shù)大為提高，可實(shí)現(xiàn)制漿設(shè)備與成形設(shè)備“一對(duì)一”配套。在單純的電磁攪拌工藝中，雖然電磁攪拌使熔體產(chǎn)生強(qiáng)烈的對(duì)流，整個(gè)熔體處于同一溫度或極小溫度波動(dòng)下，保證整個(gè)熔體實(shí)現(xiàn)整體形核，但由于形核是在液相線以下進(jìn)行的，如果攪拌時(shí)間較短，攪拌結(jié)束溫度較高(過(guò)冷度不夠)，就將有一部分晶粒是在電磁攪拌結(jié)束以后才形核而按照發(fā)達(dá)枝晶方式結(jié)晶，最終形成非枝晶和枝晶并存的半固態(tài)組織，因此攪拌時(shí)間較長(zhǎng)。而在“熔體處理+電磁攪拌”工藝中，熔體處理使合金在結(jié)晶前形成大量的有效形核核心，并在隨后的電磁攪拌作用下彌散均布于整個(gè)熔體中，因此在較小的過(guò)冷度下就可完成熔體的整體形核，在以后的生長(zhǎng)過(guò)程中，受到相鄰晶核生長(zhǎng)阻力的影響，不可能(或極少)形成發(fā)達(dá)的枝晶，從而得到完全的非枝晶組織。
(3)采用半固態(tài)合金漿料攪拌坩堝直接輸送，這種方法具有三個(gè)優(yōu)勢(shì)。第一，在合金漿料的制備過(guò)程中，坩堝與漿料之間通過(guò)熱交換溫度相近，解決了輸送工具與漿料之間溫度差過(guò)大可能帶來(lái)的漿料固相率增加、流變性減弱的問(wèn)題。第二，如果采用新的輸送工具，漿料將與新涂覆的低溫涂料接觸，部分涂料將不可避免地掉入漿料，使其受到污染。采用制漿坩堝減少了漿料與低溫涂料接觸的次數(shù)，即減少了漿料受到污染的機(jī)會(huì)。第三，減少了更換工具、涂覆涂料的工序。
圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
圖2是一種雙向多級(jí)速電磁攪拌裝置示意圖。
圖3是一種本發(fā)明攪拌坩堝示意圖。
圖4是流變壓鑄工件不同壁厚處顯微組織示意圖；其中圖(a)壁厚6mm；圖(b)壁厚5mm；圖(c)壁厚4mm。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖具體說(shuō)明本發(fā)明。
圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。本發(fā)明主要包括1、過(guò)熱液體合金的制備(1.1)過(guò)熱熔體的制備。對(duì)設(shè)備無(wú)特殊要求，可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的各種加熱方法，但需要保證熔體溫度均勻，熔體純凈、無(wú)臟化。
(1.2)熔體處理過(guò)程。在傳統(tǒng)的空氣電阻保溫爐中進(jìn)行。第一，要求選用合適的中間合金。以A356合金為例，宜選用微米級(jí)Al-5Ti-B合金粉末作為細(xì)化劑，以及變形量為50％左右的擠壓態(tài)Al-10Sr二元合金作為變質(zhì)劑。第二，與傳統(tǒng)塊體中間合金相比，中間合金粉末的加入量稍多，靜置時(shí)間較短。第三，中間合金粉末粒度不同，則加入溫度不同，粉末顆粒越細(xì)，加入溫度越低。以Al-5Ti-B微細(xì)粉末對(duì)A356合金進(jìn)行熔體處理為例，當(dāng)粉末平均粒度分別為＜100μm、100～200μm、200～250μm、250～500μm時(shí)，加入溫度依次為665℃、680℃、700～720℃、720℃。
2、攪拌圖2是一種雙向多級(jí)速電磁攪拌裝置照片。
第一，可以先在攪拌坩堝內(nèi)壁均勻地涂覆一層“硅酸鋁纖維粉末+水玻璃(適量)+水”涂料；第二，攪拌坩堝預(yù)熱至350～400℃以至更高，以保證熔體進(jìn)入攪拌坩堝后，坩堝壁處熔體的溫度高于攪拌開(kāi)始溫度；第三，在電磁攪拌裝置制備室內(nèi)放置保溫棉，以保證電磁攪拌過(guò)程中不出現(xiàn)坩堝壁部分熔體降溫過(guò)快為準(zhǔn)；第四，在熔體送入攪拌器之前5s開(kāi)啟攪拌器；第五，將熔體處理后的過(guò)熱熔體轉(zhuǎn)入攪拌坩堝內(nèi)，并立即檢測(cè)熔體溫度，轉(zhuǎn)移到攪拌坩堝內(nèi)的熔體溫度應(yīng)高于液相線30～35℃；第六，按照設(shè)定攪拌方式進(jìn)行電磁攪拌，主要工藝參數(shù)有開(kāi)始攪拌溫度(液相線以上5～15℃)、單向項(xiàng)攪拌時(shí)間(3s)、正轉(zhuǎn)-反轉(zhuǎn)換向方式(采用無(wú)間歇換向)、攪拌頻率(30Hz)、攪拌電壓(設(shè)定攪拌頻率下最大容許電壓)。在攪拌過(guò)程中對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，攪拌時(shí)間以最終攪拌溫度設(shè)定，即當(dāng)攪拌過(guò)程中固相率達(dá)到5％時(shí)，即可停止攪拌。圖3是一種本發(fā)明所述攪拌坩堝照片。
3、壓鑄成型(1)合金漿料的平穩(wěn)快速轉(zhuǎn)移。待合金漿料制備結(jié)束后，將攪拌坩堝從雙向多級(jí)速電磁攪拌裝置的制備室取出，在3s內(nèi)轉(zhuǎn)移至壓鑄機(jī)壓射筒，將合金漿料直接倒入壓鑄機(jī)壓射筒。
(2)工件的流變成形。第一，成形設(shè)備選用冷室或熱室壓鑄機(jī)；第二，模具的澆道流程短，澆道、澆口均采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)；第三，沖頭與壓室之間的單邊間隙為0.08mm；第四，模具預(yù)留加熱系統(tǒng)的位置；第四，工藝參數(shù)選擇為采用二級(jí)快壓射成形，增壓壓力為180MPa，模具溫度為220℃。
下面介紹本發(fā)明的具體實(shí)施例。
用電阻爐熔煉A356合金。然后在電阻保溫爐中保溫，待熔體溫度達(dá)到700～720℃后采用Al-5Ti-B微細(xì)粉末和Al-10Sr擠壓桿進(jìn)行熔體處理。熔體處理工藝為(1)Al-5Ti-B粉末粒度要求≤500μm；(2)粉末加入量為0.15％Ti；(3)加入溫度為粗粉采用高溫，細(xì)粉采用低溫，即粉末平均粒度分別為＜100μm、100～200μm、200～250μm、250～500μm時(shí)，加入溫度依次為665℃、680℃、700～720℃、720℃；(4)Al-5Ti-B和Al-10Sr合金間隔10min加入，Al-5Ti-B粉末加入溫度低于720℃時(shí)，采用“先加Sr后加Ti”工藝，否則采用“先加Ti后加Sr”工藝；Al-5Ti-B和Al-10Sr均加入后靜置時(shí)間20min反應(yīng)；在進(jìn)行熔體處理的同時(shí)，在攪拌坩堝內(nèi)表面涂覆“硅酸鋁纖維粉末+水玻璃(適量)+水”涂料，并預(yù)熱至400℃。把經(jīng)過(guò)熔體處理的鋁液倒入攪拌坩堝，同時(shí)開(kāi)啟電磁攪拌裝置，待攪拌坩堝內(nèi)鋁液溫度降至615～625℃時(shí)，將攪拌坩堝立即放入電磁攪拌裝置制備室內(nèi)，開(kāi)始電磁攪拌。電磁攪拌工藝參數(shù)如下攪拌方式為正-反無(wú)間歇雙向攪拌，單向旋轉(zhuǎn)時(shí)間為3s，電源頻率為30Hz，澆注溫度為615℃～620℃，攪拌過(guò)程采用耐火材料保溫。攪拌過(guò)程對(duì)漿料溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，當(dāng)溫度降至607℃～605℃時(shí)，即停止攪拌。整個(gè)攪拌過(guò)大致需要25s～30s左右。
制備出的漿料利用攪拌坩堝直接輸送至壓鑄機(jī)的壓射筒，轉(zhuǎn)移過(guò)程平穩(wěn)，時(shí)間可保證在3s內(nèi)，倒入壓射筒時(shí)，利用壓射筒開(kāi)口處的擋渣環(huán)把除氧化皮和其他贓物。
流變壓鑄工藝選擇為增壓壓力180MPa，模具溫度200～220℃。圖4 流變壓鑄工件不同壁厚處顯微組織；其中圖(a)壁厚6mm；圖(b)壁厚5mm；圖(c)壁厚4mm。在這種工藝下，工件的的抗拉強(qiáng)度和延伸率分別達(dá)到280～310MPa、12～15％，分別比液態(tài)壓鑄提高11.6％～18.2％、42.5％～50％。
權(quán)利要求
1.一種制漿-成形分離式鋁合金流變成形方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)制備過(guò)熱液體合金(1.1)采用電阻熔化爐和PID控溫技術(shù)，將合金坯料熔煉制備得到過(guò)熱液體合金；(1.2)用澆包將熔化爐中的液態(tài)合金轉(zhuǎn)入電阻保溫爐，根據(jù)合金坯料選擇中間合金作為粉末態(tài)細(xì)化劑和變形態(tài)變質(zhì)劑加入到過(guò)熱液態(tài)合金中對(duì)所述過(guò)熱液態(tài)合金進(jìn)行熔體處理；在熔體處理過(guò)程中保持過(guò)熱液態(tài)合金的溫度；(2)攪拌(2.1)將攪拌坩堝預(yù)熱至350～400℃；(2.2)在步驟1.2中進(jìn)行熔體處理后所得的液態(tài)合金送入攪拌器之前5秒開(kāi)啟攪拌器；(2.3)將步驟1.2熔體處理后的過(guò)熱熔體轉(zhuǎn)入半固態(tài)合金漿料攪拌坩堝內(nèi)，并立即檢測(cè)熔體溫度，轉(zhuǎn)移到攪拌坩堝內(nèi)的熔體溫度應(yīng)高于液相線30～35℃；將攪拌坩堝置入電磁攪拌裝置的制備室中；(2.4)按照設(shè)定攪拌方式開(kāi)啟攪拌器進(jìn)行電磁攪拌，主要工藝參數(shù)有開(kāi)始攪拌溫度 液相線以上5～15℃，單向項(xiàng)攪拌時(shí)間 3秒，正轉(zhuǎn)-反轉(zhuǎn)換向方式 采用無(wú)間歇換向，攪拌頻率 30Hz，攪拌電壓 設(shè)定攪拌頻率下最大容許電壓；在攪拌過(guò)程中對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，當(dāng)攪拌過(guò)程中固相率達(dá)到5％時(shí)，停止攪拌；(3)壓鑄成型(3.1)待步驟(2.4)電磁攪拌結(jié)束后，將攪拌坩堝從電磁攪拌裝置的制備室取出，在3s內(nèi)轉(zhuǎn)移至壓鑄機(jī)壓射筒，將合金漿料直接倒入壓鑄機(jī)壓射筒；(3.2)工件的流變成形(3.2.1)成形設(shè)備選用冷室或熱室壓鑄機(jī)；模具的澆道流程短，澆道、澆口均采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)；沖頭與壓室之間的單邊間隙為0.08mm；模具預(yù)留加熱系統(tǒng)的位置；模具溫度為220℃；(3.2.2)增壓壓力為180MPa，采用二級(jí)快壓射成形，完成鋁合金流變成形。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種制漿-成形分離式鋁合金流變成形方法，其特征在于，在攪拌將攪拌坩堝預(yù)熱前先在攪拌坩堝內(nèi)壁均勻地涂覆一層“硅酸鋁纖維粉末+水玻璃+水”涂料。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種制漿-成形分離式鋁合金流變成形方法，其特征在于，在攪拌將攪拌坩堝置入電磁攪拌裝置的制備室中前在電磁攪拌裝置的制備室中放置保溫棉。
專利摘要
一種制漿－成形分離式鋁合金流變成形方法，涉及一種半固態(tài)合金漿料的快速制備系統(tǒng)與工件成形系統(tǒng)分離鋁合金流變成形方法，屬于半固態(tài)合金成形方法技術(shù)領(lǐng)域：
。先制備過(guò)熱液體合金；攪拌坩堝預(yù)熱至350～400℃；將過(guò)熱熔體轉(zhuǎn)入所述半固態(tài)合金漿料攪拌坩堝內(nèi)；將攪拌坩堝置入電磁攪拌裝置制備室中；按照設(shè)定攪拌方式開(kāi)啟攪拌裝置進(jìn)行電磁攪拌，攪拌結(jié)束后，將攪拌坩堝取出，將合金漿料直接倒入壓鑄機(jī)壓射筒，模具溫度220℃壓射成形；即完成所述鋁合金流變成形。本發(fā)明攪拌裝置與成形設(shè)備成功分離，設(shè)備結(jié)構(gòu)和工藝控制簡(jiǎn)單，與傳統(tǒng)的壓鑄設(shè)備和液壓設(shè)備銜接簡(jiǎn)便，同時(shí)漿料轉(zhuǎn)移過(guò)程操作簡(jiǎn)單快捷，合金漿料組織優(yōu)異；制備效率高，工藝適用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)B22D27/00GK1994622SQ200610144010
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年11月24日
發(fā)明者唐靖林, 馮鵬發(fā), 曾大本 申請(qǐng)人:清華大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan