[發明專利]過共晶鋁硅合金半固態觸變成形過程中二次加熱工藝

無效

• 申請號: 200910243053.5
• 申請日: 2009-12-22
• 公開（公告）號: CN101716674A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 劉建朝;王亞寶;張志峰;徐駿;白月龍;李大全
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: B22D27/04
• 分類號: B22D27/04
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 郭佩蘭

技術領域

本發明屬于金屬半固態加工技術領域，特別涉及到過共晶鋁硅合金半固態觸變成形過程中的二次加熱工藝。

背景技術

金屬半固態加工技術是介于傳統的固態加工技術(如軋制、擠壓、鍛造等)和液態成形技術(如鑄造等)之間的一種新型加工成形方法。其核心的技術特征包括：1)成形溫度介于固液相線溫度之間；2)晶粒形態不同于一般凝固組織中的樹枝狀晶粒形態，而是表現為非樹枝狀的、近球形的晶粒形態。由于具有以上特征，半固態加工技術具有鑄造缺陷少、氣孔率低、易于加工成形、模具壽命高等優點。這些優點使得半固態加工技術與壓鑄、擠壓鑄造、重力鑄造等傳統加工成形方法相比在成本、性能方面均具有相當的競爭優勢。另外，半固態加工技術在以鑄代鍛、變形合金的直接近凈成形、改善難鑄造合金的鑄造性能等方面也具有廣泛的應用前景。

觸變加工技術是最早獲得工業應用的半固態加工技術，該方法可分為半固態坯料制備、二次加熱、觸變加工三個工藝階段。半固態觸變成形工藝對坯料的二次加熱工藝的加熱溫度及其分布要求相當苛刻，即要求升溫速度快，溫度控制精確，分布均勻，且過程易于自動控制，另外還要求氧化少。因此，設計出合理的二次加熱方法和工藝是目前在半固態加工領域的廣大科技人員關心和研究的重大課題。

目前，在半固態觸變加工領域的二次加熱環節主要通過立式電磁感應二次加熱裝置實施。該方法的主要特點是感應線圈的放置方式采用了立式布置，也即將半固態坯料呈垂直方式置于感應線圈中進行加熱。如果對于高徑比小的半固態坯料而言，采用立式加熱裝置也可將坯料加熱到半固態進行成形，也不會發生坍塌和“象足”等缺陷。但是對于高徑比大的半固態坯料，如果采用立式裝置，在加熱后期坯料的形狀會發生變化，形成“象足”，坯料在運送轉移過程中會發生坍塌、流湯，影響坯料的加熱效果和坯料的運送、操作和成形，因此坯料的液相分數不能很高，難以成形復雜零件，尤其對于高徑比很大的半固態坯料更為如此。如果采用臥式放置，由于坯料與支撐部位接觸面積大，因此不會發生坍塌流湯，坯料的運送也簡單方便的多，而且允許坯料有更高的液相分數，便于觸變成形更復雜的零件。此外，對于半固態二次加熱立式裝置而言，采用的機械傳動方式也很復雜，往往包括傳動機構的升降、旋轉等復雜機構，造成裝置龐大復雜，投資成本也較高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種過共晶鋁硅合金半固態觸變成形過程中二次加熱工藝，該工藝可使被加熱過共晶鋁硅合金坯料的內外溫差小、溫度場均勻且能夠滿足合金坯料加熱效率高、控溫準確、易于自動控制、適用于大規模工業生產的過共晶鋁硅合金半固態觸變成形技術中的二次加熱工藝。

為達到上述發明的目的，本發明采用以下技術方案：

一種過共晶鋁硅合金半固態觸變成形技術中的二次加熱工藝，通過半固態觸變成形技術中的二次加熱裝置實施，其特點是：首先根據需要二次加熱的過共晶鋁硅合金坯料的大小選擇好適配的加熱線圈，其次將需要二次加熱的坯料放在加料工位，通過氣動裝置推入加熱工位，然后按以下工藝步驟進行加熱：

a、快速加熱階段：將坯料置于第一快速加熱工位進行加熱，控制加熱線圈的電流頻率、電壓和電流大小，加熱10-100秒鐘后，通過氣動裝置推入下一加熱工位，合金坯料在快速加熱階段進行1-5次快速加熱；

b、慢速加熱階段：將經過快速加熱的合金坯料通過氣動裝置推入慢速加熱工位進行加熱，控制加熱線圈的電流頻率、電壓和電流大小，加熱10-100秒鐘后，通過氣動裝置推入下一加熱工位，合金坯料在慢速加熱階段進行1-5次慢速加熱；

c、慢速加熱階段完成后使坯料最終加熱到所需的半固態溫度范圍，取出已加熱到所需的半固態溫度范圍的坯料，完成坯料的二次加熱。

上述的過共晶鋁硅合金半固態觸變成形技術中的二次加熱工藝，其中所述的加熱線圈與坯料的適配范圍為：坯料的直徑等于線圈內徑的0.4-0.85倍，坯料的長度等于每個加熱工位長度的0.4-0.95倍。

上述的過共晶鋁硅合金半固態觸變成形技術中的二次加熱工藝，其中：所述的電流頻率控制在600-1000HZ，在同一坯料的各加熱步驟中采用相同的電流頻率。

上述的過共晶鋁硅合金半固態觸變成形技術中的二次加熱工藝，其中：所述的電壓控制在220-480V，在同一坯料的各加熱步驟中采用相同的電壓。

上述的過共晶鋁硅合金半固態觸變成形技術中的二次加熱工藝，其中：所述的電流大小控制在100-200A，在同一坯料的各加熱步驟中采用相同的電流大小。