[發明專利]一種鋁合金反重力充填液固態局部加載鑄鍛復合成形裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 202110349884.1
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113084126B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 姜巨福;王迎;黃敏杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B22D18/04
• 分類號: B22D18/04;B22D18/02;B21J5/00
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種鋁合金反重力充填液固態局部加載鑄鍛復合成形裝置及其使用方法，涉及一種合金反重力復合成形裝置及其使用方法。本發明是要解決目前低壓鑄造和差壓鑄造無法有效解決大壁厚差類鑄件的缺陷降低的技術問題。本發明利用局部加壓限位塊和局部加壓固定套組成的局部加壓限位系統能夠有效保證沿局部加壓限位塊軸向實施精確的限位功能，保證不同鋁合金產品尺寸特征所需要的局部加載距離，獲得不同尺寸形狀鋁合金產品的局部加載效果；本發明通過氣壓驅動反重力充填和液壓驅動局部加壓的有效結合，能夠實現鋁合金鑄件在充型和凝固過程中缺陷有效調控和控形控性的雙控成形，對提升產品表面質量、保證尺寸精度和提高產品致命性、力學性能都非常有益。

技術領域

本發明涉及一種合金反重力復合成形裝置及其使用方法。

背景技術

鋁合金在航空、航天、汽車、軌道交通等領域得到廣泛應用。鋁合金零件的成形技術是保證鋁合金應用的最為關鍵的環節。鑄造、鍛造和半固態加工技術是目前鋁合金零件成形制造的主要技術。其中鑄造技術以成本低和適應性強的優勢成為大批量低成本鋁合金零件成形制造的首選技術。低壓鑄造技術和差壓鑄造技術就是鋁合金鑄造技術中兩種典型技術之一。傳統低壓鑄造和差壓鑄造技術是利用氣體壓力將液態鋁合金反重力充填至模具型腔，從而成形鋁合金零件的工藝過程。傳統低壓鑄造和差壓鑄造技術通過反重力充填模式和氣體保壓作用，對鋁合金熔體在凝固過程中有一定壓力下凝固結晶效果，對復雜形狀產品充型和缺陷調控有一定積極作用。該技術在航空、航天、汽車等領域內鋁合金零件的成形制造中得到了較廣泛的應用。但是上述技術對于具有大壁厚差的復雜結構件厚壁部分的鑄造缺陷難以有效調控。在大壁厚差類復雜鋁合金構件中，大壁厚處一般是凝固最后發生的部位，這些部位如果沒有有效進行補縮，會導致該處出現縮孔、縮松等鑄造缺陷，從而導致該處力學性能的明顯降低。結果，這會使整個鋁合金零件的綜合性能降低，影響零件的服役安全性。

所以如何通過有效手段使最后凝固部位得到有效補縮，降低縮孔、縮松類鑄造缺陷是低壓鑄造和差壓鑄造成形大壁厚差類鑄件主要面臨的技術瓶頸問題。傳統方法一般采用設置冒口的方式降低鑄造缺陷，但是該方法會導致材料利用率大幅度降低，增加零件制造成本。如果是金屬型模具，設置冒口也會增加模具整體尺寸和模具復雜程度。這將導致金屬型模具的設計成本、材料成本和制造成本都相應增加。結果會使模具成本增加，這也會增加成形零件的成本。

局部加載技術是塑性加工中一種針對大型復雜構件利用局部載荷增加促使局部增加塑性流動能力的方法。該技術在鑄造技術中幾乎未見應用。數值模擬仿真技術可以利用有限元軟件對大壁厚差低壓鑄造或者差壓鑄造過程進行模擬仿真，能夠預先精確預測缺陷產生的位置。將該技術結合局部加載技術對缺陷進行調控是一種非常有前景的技術。

發明內容

本發明是要解決目前低壓鑄造和差壓鑄造無法有效解決大壁厚差類鑄件的缺陷降低的技術問題，而提供一種鋁合金反重力充填液固態局部加載鑄鍛復合成形裝置及其使用方法。

本發明的鋁合金反重力充填液固態局部加載鑄鍛復合成形裝置是由上橫梁1、局部加壓限位塊2、局部加壓固定套3、局部加壓支撐板4、活動橫梁5、上模6、下模7、下橫梁8、加熱電阻絲9、電阻爐10、坩堝11、輸液管12、局部加壓塊15、頂桿16、鎖模塊17、頂桿固定板18、頂桿底板19、鎖模缸20、頂出缸21和局部加壓缸22組成；