[發明專利]鎂合金半固態注射成形方法

無效

• 申請號: 200910066566.3
• 申請日: 2009-02-25
• 公開（公告）號: CN101497129A
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發明（設計）人: 崔曉鵬
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: B22F3/22
• 分類號: B22F3/22;B22F3/115
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司
• 代理人: 王 薇

技術領域

本發明涉及一種鎂合金半固態注射成形方法，特別是涉及一種鎂合金半固態漿料制備及其成形方法，屬于金屬加工工藝領域。

背景技術

目前，金屬半固態觸變加工技術的生產過程采取的工藝路線是，以電磁攪拌或是機械攪拌+連續鑄造的方法制備金屬半固態坯料，根據零件要求將坯料定尺切割成錠料，把錠料放入二次加熱設備進行二次加熱部分重熔，待錠料恢復到半固態狀態時，將其放入壓鑄機的壓室中進行半固態壓鑄成形。該工藝的加工流程較長，工藝較復雜，需要二次加熱，耗能高，且工藝過程難以有效控制，成本較高，在一定程度上限制了半固態工藝的大范圍應用。

與上述工藝過程相反，鎂合金半固態注射成形由于工藝過程的穩定性、可一步成型等優點具有良好的應用前景。注射成形是一種新的金屬成形技術，其工藝過程是先將合金原料轉化成一種在連續液相金屬中彌散著球形或類球形金屬顆粒的半固態漿料，然后再將此漿料注射到模具內成形。與傳統的高壓壓鑄工藝相比，經注射成形的零件具有如下的優點：1)無氣孔，因為半固態漿料具有非牛頓粘性(即粘性與切變速率成反比)；2)收縮率小，因為漿料中含有固相成分，充模溫度較低。由于半固態漿料的腐蝕性要比液態金屬小，注射成形還可以增加諸如模具、螺旋輸送桿和套筒等工具部件的使用壽命。一般來說，注射成形要比傳統壓鑄技術更適用于制造具有更高強度、更好韌性和更高尺寸精度的優質模鑄件。近年來，注射成形已經在多種工業部門中獲得日益廣泛的應用，特別是用來制造各類鎂合金制品。事實上，美國金屬協會已于最近將注射成形技術列為制造鎂合金制品的技術標準之一

目前的注射成形工藝是借助于一種在美國專利號5040589中所描述的與普通尼龍注塑機結構相類似的設備來完成的。在此工藝過程中，屑狀原料被投放到內部安裝有旋轉螺旋輸送桿的外熱式套筒中并在那里被加熱到其固相線和液相線之間的某一溫度。處于半熔融狀態的原料在被旋轉螺旋輸送桿攪拌推進的同時也被轉化為含有退化樹枝晶粒的半固態漿料并被收集在注射噴嘴和螺旋輸送桿頂端之間的空間內。當收集的漿料足夠多時，螺旋輸送桿被快速推進并將漿料射注進一模腔內。

盡管現有的注射成形方法和設備已被成功地使用著，但還具有下述的不足和缺陷：

(1)半固態漿料是由未熔化的切屑形成的，在半固態漿料的制備過程中固相經歷了高溫過程，固相內部會發生晶粒長大和晶界熔化，嚴重影響了材料的機械性能和抗腐蝕能力。此外在漿料中的固相成分太高的情況下，固相形態差，而且固相內枝晶可能會退化不充分，這會導致在鑄件中，特別是在薄壁件中，生成縮孔缺陷以及尺寸穩定性差等問題；

(2)完全采用枝晶屑料還存在著充填密度低的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鎂合金半固態注射成形的方法，利用鎂合金切屑和鎂(鋁)合金球形金屬粉末熔化速度的差異，采用金屬切屑和球形金屬粉末的混合金屬粉末制備半固態漿料，其中鎂合金切屑不僅能夠采用亞共晶合金，而且能夠采用共晶合金，擴大了半固態合金的加工范圍；即高固相體積分數的鎂和鎂鋁合金半固態注射成形方法，顯著提高鎂合金半固態成品率及產品質量。

本發明的另一個目的在于提供一種用于鎂合金半固態注射成形方法的裝置，該裝置結構緊湊，易于加工制造，使用和維護方便。

本發明的技術方案是這樣實現的：鎂合金半固態注射成形方法，其特征在于具體步驟如下：

第一步?在金屬粉末混合裝置中對按照比例加入的鎂合金切屑和鎂(鋁)合金球形金屬粉末進行混合，在混合過程中通入氬氣進行保護，將混合均勻的金屬粉末送入注射機加料斗中；

第二步?料斗中的金屬粉末經螺桿定量供給裝置定量送入金屬套筒中；

第三步?在集注射、攪拌、輸送功能為一體的金屬套筒裝置內，采用螺旋輸送桿對金屬套筒中的金屬粉末施以剪切力，并通過剪切過程中的溫度調整，將鎂合金切屑完全熔化，鎂(鋁)合金球形金屬粉末表面微熔狀態，形成為固液混合狀態；

第四步?利用注射機將上述的半固態漿料射出至一模具內成形，形成半固態注射成形產品。

本發明中所敘述的鎂(鋁)合金球形金屬粉末由氣體霧化方法制備成尺寸為10-30μm的球形金屬顆粒，內部晶粒尺寸為3-8μmm；鎂合金切屑由鎂合金鑄錠切削制成，其空間形態為扭曲的柱狀長方體，尺寸為(1-1.5)mm×(1-1.5)mm×(2-3)mm，整個切屑具有強烈的加工硬化。