[發明專利]低溫剪切流變壓鑄工藝

無效

• 申請號: 200710053642.8
• 申請日: 2007-10-22
• 公開（公告）號: CN101147968A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: 楊湘杰;郭洪民
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: B22D17/32
• 分類號: B22D17/32
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發明涉及一種半固態漿料流變成形工藝，尤其涉及一種低溫剪切流變壓鑄工藝。

背景技術

半固態成形技術被公認為21世紀最有前途的輕合金近凈成形技術，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生產中已經取得了成功應用，但經過多年的生產實踐和深入研究發現觸變成形存在三大工藝缺陷：(1)生產成本高，電磁攪拌功率大，效率低，能耗高，制備半固態坯料時額外高出約40％的費用；重熔加熱能耗高，坯料表面氧化嚴重，流失金屬約占坯料重量的5-12％；鋸屑、重熔加熱期間的流湯、澆注系統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商的生產廠，增加生產成本。(2)坯料的液相成分不能過高，成形復雜零件時遇到困難，否則坯料的搬運難以實現。(3)生產過程中控制任務重，除了對半固態漿料和坯料質量嚴格控制外，還需要對重熔加熱過程進行嚴格控制。為了解決上述問題，進一步降低生產成本，近年來，半固態成形技術領先國家將半固態漿料直接成形技術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、節能低耗，易被中小型生產廠接受，被認為更具有工業應用前景。

在流變成形中，半固態漿料的質量(固相的形態、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，如果半固態漿料的質量達不到要求，就會出現充型不完整、液相偏析等缺陷。半固態成形技術的優越性完全依賴于漿料(坯料)所具有的特殊組織結構，即細小球狀固態顆粒均勻懸浮于液態基體中而形成的固液共存的半固態組織。所以半固態漿料直接成形的關鍵技術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組織。流變成形未能得到大規模應用的另一主要原因是半固態漿料的保存和運輸很不方便，關鍵是漿料質量在保存和運輸期間會發生惡化。因此如何有效處理制漿設備和漿料成形設備間的連接是解決問題的關鍵，目前還沒有適合于工業生產的成熟技術和設備，需要自主開發。

發明內容

本發明的目的是提供一種低溫剪切流變壓鑄(RDC)工藝，將低轉速輸送管制備近球晶鋁合金半固態漿料與常規壓鑄技術(HPDC)結合，制備高質量的流變壓鑄件。

本發明是這樣來實現的，其工藝方法步驟如下：

1、合金熔體通過送料裝置進入轉動輸送管，采用低轉速輸通管控制冷卻實現急冷金屬液和凝固初期的攪拌，使流經輸送管后的熔體溫度達到合金液線±3℃，達到激發熔體形核，加強晶粒游離，減少游離晶粒的熔化；

2、攜帶大量晶核的熔體流入結晶爐內，通過漿料微觀結構在線檢測技術，控制和檢測初生相的生長形態和漿料的固相率，獲得優質半固態漿料；

3、當固相率達到20％-40％時，漿料注入壓鑄機壓室進行直接成型。

本發明的有益效果是：1、實現了半固態漿料制備和直接成形一體化，降低了生產成本，解決了流變成形中漿料保存和運輸難的問題；2、漿料制備工藝流程短、能耗低、效率高、設備簡單、結構緊湊、適用性強，特別適合于我國中小型壓鑄企業；3、應用前景寬廣：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，半固態漿料在模具型腔內發生體積凝固，鑄件橫斷面和縱斷面微觀組織分布很均勻，初生α-Al非常細小，均勻分布在基體中；金屬間化合物和共晶Si細小；5、與HPDC相比，RDC可提高鑄件的致密性和力學性能，尤其延伸率提高明顯。

附圖說明

圖1為本發明的工作示意圖。

在圖中，1、送料裝置2、轉動輸送管機構3、結晶爐4、壓鑄機5、漿料質量在線控制系統

具體實施方式

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進入轉動輸送管機構2，采用低轉速輸送管控制冷卻實現急冷金屬液和凝固初期的攪拌，使流經輸送管后的熔體溫度達到合金液線±3℃，達到激發熔體形核，加強晶粒游離，減少游離晶粒的熔化；

2、攜帶大量晶核的熔體流入結晶爐3內，通過漿料質量在線控制系統5控制和檢測初生相的生長形態和漿料的固相率，獲得優質半固態漿料；

3、當固相率達到20％-40％時，漿料注入壓鑄機4進行直接成型。

以YL112合金制備流變壓鑄實例

YL112合金是較普遍使用的壓鑄合金，其化學成分為(wt％)：Si9.4，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熔煉，熔煉溫度為730℃，用六氯乙烷除氣，扒渣靜置15min后待用。利用低溫剪切工藝進行漿料，漿料蓄積器溫度恒為560℃±1，輸送管溫度控制在450℃左右。流變壓鑄設備為DCC280型280t臥式冷室壓鑄機，本實驗未對壓鑄機結構進行任何變動。