[發明專利]一種離心鑄造生產鎂合金大型環件的方法

有效

• 申請號: 201210075519.7
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN102601338A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 彭曉東;王艷光;劉軍威;楊艷;謝衛東;李兆楠
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B22D13/04
• 分類號: B22D13/04;B22D13/10;B22C3/00;C22C1/06;C22C1/02
• 代理公司: 重慶大學專利中心 50201
• 代理人: 郭吉安

1.一種離心鑄造生產大型鎂合金環件的方法，其特征是工藝步驟如下：

第1步：根據鎂合金大型環件尺寸規格設計模具；

第2步：對模具進行掛隔熱涂料

1）清理模具表面的銹、灰塵、殘存涂料等，并嚴格控制油污；

2）制備隔熱涂料：隔熱涂料組成為：以ZnO為基礎的水基涂料,加入質量分數為1.5%的硼酸(?H₃BO₃)、1.1%的烷基磺酸鈉、2.0%的Na₂SiO₃；

3）用涂料漿滾掛法把上述涂料均勻地掛在模具內表面上，涂料厚度3~7mm，涂掛后將模具烘干保溫１小時；

第3步：將第２步涂掛后的模具預熱至200~250℃；?

第4步：熔煉

1）中頻爐或者電阻爐加熱到710~740℃，在坩堝內壁及底部均勻地撒上一層1號熔劑使坩堝內表面形成一層均勻的保護層，1號溶劑中各種成分質量分數為：MgCl₂為45%?、KCl?為40%、CaF₂為5%、?BaCl₂為10%，加入經過預熱的合金錠，盡量緊實，加料后向坩堝內不斷通入經過均勻混合、干燥的體積比為Ar?：SF₆=60%：40%的混合保護氣，然后在其表面撒一層1號熔劑，待部分合金錠熔化后再向坩堝內加入合金錠，在其上方均勻撒一層1號熔劑，重復上述工序，直至爐料加完為止，在熔化過程中1號熔劑的使用量為總爐料的1~1.2%；

2）精煉：熔化溫度至710℃~750℃停止加溫，扒除坩堝底部的臟物，清除金屬液面的熔渣，撒上一層1號熔劑，再用攪勺進行攪拌5～8分鐘，將2號精煉熔劑（2號精煉溶劑為0.4%的菱鎂礦（主要成分為MgCO₃），粒度10~15）分2包用鋁箔包好，預熱至120℃～200℃裝入鐘罩浸入鎂合金液的2/3深處，垂直方向攪動15分鐘，同時不斷在合金液流波峰上撒2號精煉熔劑，直到鎂液表面不再有白色氧化物從熔池下部翻上來，液面干凈為止，徹底扒渣，再撒上一層新的1號熔劑；變質處理后，仔細清除坩堝壁上和液面的熔渣，再攪拌8～10分鐘，攪拌時翻動的波面要大，但不得破壞金屬液面，攪拌動作要準確而迅速，使翻起的波浪高度保持不變，攪拌時要經常在波浪前面慢慢的撒入1號熔劑；在精煉過程中2號精煉熔劑的使用量為總爐料的1~1.5%；

3）澆包烘烤至700℃后不斷通入步驟3中的混合保護氣以排除包內空氣；

4）當爐內測溫為700℃時保溫靜置約30～40分鐘后轉移到澆包內靜置待澆；

第5步：澆注

１）澆注時鑄型初始溫度為200~250℃，澆注溫度680℃；在整個澆注過程中不斷向模具和澆包內通入步驟4中的干燥Ar?和SF₆混合保護氣；

２）啟動離心動力裝置進行澆鑄

離心轉速n按照重力系數公式（魯布左夫公式）計算：

式中n為鑄型轉速（r/min），R為鑄件內表面半徑（m），G為重力系數；

澆注前先從澆包嘴倒出占澆包現盛合金量的2～3%的合金液，然后將澆嘴接近澆口杯的上邊緣30～10mm處使合金液流平穩，均勻而不間斷地澆入鑄型，澆口杯內不可產生漩渦；

在澆注期間澆口杯內應始終保持充滿，以免雜質、氧化皮等落入鑄型中使鑄件報廢，澆鑄后澆包內應留下不少于20%的合金液，以避免沉入澆包底部的雜質進入模具型腔；

第6步：澆注完成后繼續通入步驟4中的干燥Ar?和SF₆混合保護氣，離心機器繼續旋轉40~60min后停車脫模后得到鎂合金大型環形鑄件。

2.根據權利要求1所述的一種離心鑄造制備鎂合金大型環件的方法，其特征在于，所述的鎂合金大型環件尺寸在1000mm-5000mm之間。

3.根據權利要求1所述的一種離心鑄造制備鎂合金大型環件的方法，其特征在于，所述的覆蓋溶劑成分質量分數分別為：MgCl₂為45%?、KCl?為40%、CaF₂為5%、?BaCl₂為10%，精煉溶劑為0.4%的菱鎂礦，其主要成分為MgCO₃，粒度10~15。

4.根據權利要求1所述的一種離心鑄造制備鎂合金大型環件的方法，其特征在于，所述的鎂合金可以是AZ系列，AJ系列，Mg-Li-Al-Sr鎂合金。