[發(fā)明專(zhuān)利]變徑分級(jí)強(qiáng)冷制備半固態(tài)金屬漿料或坯料的工藝

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010199589.4
• 申請(qǐng)日: 2010-06-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102274954A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭志強(qiáng);熊新根;陳克明;徐靜;裴志昆
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南昌大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B22D27/04
• 分類(lèi)號(hào): B22D27/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及變徑分級(jí)強(qiáng)冷制備半固態(tài)金屬漿料或坯料的工藝，屬金屬成形技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，我國(guó)汽車(chē)工業(yè)正從載重卡車(chē)向輕型汽車(chē)和轎車(chē)發(fā)展的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移。鑄件在汽車(chē)工業(yè)中占有重要地位，鑄件重量約占汽車(chē)自重的20％--30％。當(dāng)前，隨著全球性的能源緊張和生態(tài)環(huán)境的日益惡化，要求汽車(chē)的重量輕、油耗省和尾氣排放低的呼聲越來(lái)越高。因此，汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是用輕合金取代傳統(tǒng)的黑色金屬材料，如鋼和鑄鐵，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的輕量化和節(jié)能化。因此，發(fā)達(dá)國(guó)家汽車(chē)工業(yè)對(duì)鋁合金和鎂合金等輕金屬的需求量越來(lái)越大。轎車(chē)工業(yè)中鋁合金鑄件在2001年占整個(gè)鑄件總量的50％左右，甚至出現(xiàn)全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)和全鋁車(chē)身。現(xiàn)在我國(guó)已將汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展正式列入國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，可以相信在不久的將來(lái)，我國(guó)的汽車(chē)用鋁合金鑄件的需求量將大大增加，而現(xiàn)在使用的鋁合金鑄件所占份額還不到發(fā)達(dá)國(guó)家的四分之一。我國(guó)四大引進(jìn)轎車(chē)車(chē)型(桑塔納、捷達(dá)、富康、夏利)的汽缸蓋、制動(dòng)泵和變速箱箱體等鑄件是國(guó)產(chǎn)化的關(guān)鍵零件。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)鋁鑄件大多采用較復(fù)雜的低壓鑄造工藝，廢品率高達(dá)25％，這種工藝生產(chǎn)率低。對(duì)鋁合金鑄件在鑄型中的凝固特性及其鑄造工藝的研究也較薄弱。

半固態(tài)金屬加工技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種金屬成形新工藝，它將制備的非枝晶半固態(tài)金屬坯料，經(jīng)再次加熱到半固態(tài)進(jìn)行擠壓或壓鑄成形。由于半固態(tài)金屬在成形前已是固液兩相共存，易于均質(zhì)變形，且高粘度的半固態(tài)漿料可以在填充時(shí)不發(fā)生紊流而平穩(wěn)充型，同時(shí)半固態(tài)金屬坯料的初生相為球狀而使變形抗力顯著下降，使鑄件的加工性能和內(nèi)在質(zhì)量都優(yōu)于常規(guī)鑄件；該工藝還可以制造近終形制品。

半固態(tài)成形的工藝路線(xiàn)有兩條：一條是將獲得的半固態(tài)金屬漿料在保持其半固態(tài)溫度的條件下直接進(jìn)行半固態(tài)成形，通常被稱(chēng)為流變鑄造(Rheocasting)；另一條是將半固態(tài)漿料冷卻凝固成坯料后，根據(jù)產(chǎn)品尺寸下料，再重新加熱到半固態(tài)溫度，然后進(jìn)行成形加工，通常被稱(chēng)為觸變成形(Thixoforming)。在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，主要采用后一種工藝。最近又研究和開(kāi)發(fā)成功幾種直接觸變成形(Thixomolding)的新工藝。

實(shí)現(xiàn)上述的兩種半固態(tài)成形方法的首要條件是要獲得理想的半固態(tài)金屬漿料，為此，國(guó)內(nèi)外開(kāi)展了廣泛的研究與競(jìng)爭(zhēng)，目前已有制漿方法有以下幾種：新M?I?T工藝、冷卻斜槽法、雙螺旋流變注射成形法、剪切-冷卻-軋制法、不同液體混合法、近液相線(xiàn)鑄造法、電磁攪拌和應(yīng)變誘發(fā)熔化激活等方法。這些方法雖各具有不同的特點(diǎn)的同時(shí)，在工業(yè)化生產(chǎn)中，還存在一定困難，如金屬液體的氧化(冷卻斜槽法、剪切-冷卻-軋制法)，工藝控制的難度大、工藝的穩(wěn)定性差(如近液相線(xiàn)鑄造法、不同液體混合法)，設(shè)備的投資大、坯料尺寸受限制(如電磁攪拌和應(yīng)變誘發(fā)熔化激活)，同時(shí)有些技術(shù)還受到技術(shù)壟斷因素的影響，這些因素導(dǎo)致了半固態(tài)漿料或坯料的制備成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種變徑分級(jí)強(qiáng)冷制備半固態(tài)金屬漿料或坯料的工藝，它具有投資少，設(shè)備制作簡(jiǎn)單，易控制和工藝穩(wěn)定等特點(diǎn)。

本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案來(lái)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在水冷外套內(nèi)連接兩種不同直徑的鋼管，根據(jù)金屬液體不同的狀態(tài)分別用不同流量的循環(huán)水快速冷卻通過(guò)鋼管的金屬液體。其工藝步驟如下：

(1)將中間包內(nèi)熔化的金屬液體通過(guò)直徑為8～25mm，長(zhǎng)度為200～600mm的冷卻鋼管進(jìn)行一級(jí)強(qiáng)冷；

(2)將經(jīng)一級(jí)冷卻后金屬液體通過(guò)連接器后進(jìn)入到直徑為16～35mm，長(zhǎng)度為200～600mm的冷卻鋼管進(jìn)行二級(jí)強(qiáng)冷；

(3)以每秒鐘5～2000毫升的流量分別對(duì)一、二級(jí)鋼管外施加冷卻介質(zhì)(如循環(huán)水)，加強(qiáng)對(duì)鋼管內(nèi)的金屬液體的冷卻；

(4)根據(jù)金屬液體的成分、中間包液體的溫度和連接器中的溫度，分別調(diào)節(jié)一、二級(jí)冷卻介質(zhì)的流量，使連接器內(nèi)的金屬液體的溫度達(dá)到該合金液相線(xiàn)溫度以上5～15攝氏度，而二級(jí)冷卻管的出口溫度達(dá)到該合金液相線(xiàn)溫度以下1～15攝氏度，形成半固態(tài)成型的漿料或在鑄模中形成半固態(tài)成型的坯料。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是：

(1)工藝具有投資少，設(shè)備制作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)；

(2)金屬液體冷卻過(guò)程中無(wú)二次氧化，保證半固態(tài)金屬坯料的質(zhì)量；(3)工藝穩(wěn)定，易控制掌握；

(4)半固態(tài)金屬坯料尺寸不受限制；

(5)適用范圍廣。

附圖說(shuō)明

附圖為本發(fā)明的變徑分級(jí)強(qiáng)冷制備半固態(tài)金屬坯料專(zhuān)用裝置工作結(jié)構(gòu)示意圖；