[发明专利]一种制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法

说明书

本发明提供一种制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法，具体为：密闭坩埚中低过热度的轻合金熔体在低压气体的作用下经过温度可控的输送管道，熔体整体温度迅速降低到液相线附近以上。当合金熔体进入压室时，由于受到压室壁及压射冲头的激冷作用，合金熔体温度降低并形成1％‑5％固相率的浆料。该浆料流经轻合金诱发晶粒发生器后，使浆料内部的枝晶破碎、球化，并产生一定数量的自由初生晶粒，且使轻合金浆料整体温度进一步降低并达到均匀。之后，浆料内部的自由晶在压力作用下被迅速带到铸型中并在整个熔体中快速分布均匀，最终获得高品质半固态轻合金铸件。本发明所述方法流程短、效率高、整个过程连续可控。

技术领域

本发明涉及铸造领域，特别提供一种短流程制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法。

背景技术

在线、快捷制备具有球状初生相、不同固相率的高质量半固态金属浆料是半固态金属成形技术的核心内容。如何将半固态浆料制备、运输及成形过程一体化并数字化智能控制，进而短流程、高效、低成本制造质量稳定的半固态轻合金铸件成为半固态金属流变加工领域的瓶颈。

国内现有轻合金半固态流变压铸及挤压铸造技术普遍存在质量不稳定、生产效率低和制造成本高的共性问题，导致该项技术未能得到工业化应用。现有制浆技术主要包括搅拌和倾斜板浇注两大类技术。搅拌技术存在制备的半固态轻合金浆料易产生氧化、夹渣及引入新杂质、效率低等问题；倾斜板浇注存在浆料飞溅、氧化，挂浆较难清理，获得的半固态组织球化效果差，难以连续批量制备浆料等问题。该两类技术均存在半固态浆料在运输过程中温度难以控制，导致浆料的固相率不可控，且浆料氧化夹渣严重，难以制造高品质轻合金铸件；另外，半固态浆料的制备与成形相互独立，流程长、一体化程度低，连续性差。

国外，美国麻省理工学院(MIT)的Flemings等人提出半固态金属的流变压铸工艺，它是将制备出的半固态金属浆料直接送往压铸机的压室，进行流变压铸。目前我国在半固态流变成形技术的研究处于实验研究阶段，国外已经开发了多种流变成形技术，例如麻省理工学院的SSR^TM(Semi-solid rheocasting)流变成形技术、加拿大Alcan轻业公司的SEED(Swirled enthalpy equilibration device)流变成形技术、日本UBE公司开发的NRC(Newrheocasting process)流变成形技术、南非科学与工业研究委员会开发的CSIR(councilfor scientific and industrial research)流变成形技术、瑞典延雪平大学(JonkopingUniversity)开发的RSF(rapid slurry forming)流变成形技术等，并且部分已经小批量工业化生产。虽然国外开发了多种流变成形技术，但是仍有一些缺点，例如SSR^TM流变成形技术制备的半固态浆料存在卷气、氧化、夹杂、组织较大等缺点；加拿大Alcan轻业公司的SEED流变成形技术其制备的半固态浆料存在量小，只能制备高固相率的半固态浆料，而且制备半固态浆料的设备复杂，成本高。综上所述，国外的流变成形技术虽然已经得到部分应用但仍存在一定的不足，特别是需要额外专门设备提前制备半固态金属浆料，浆料制备过程温度变化灵敏、可控性差；而且在浆料的运输过程中容易导致浆料氧化，浆料温度损失固相率难以控制；浆料微观组织不均匀，生产效率低等问题。

发明内容

为了解决制造半固态轻合金铸件流程长、效率低、成本高、质量不稳定等问题，本发明提供了一种短流程制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法。

本发明技术方案如下：

一种短流程制造高品质半固态轻合金铸件的一体化流变成形方法，其特征在于：采用专用装置进行加工，所述装置包括压射设备1、动模2、模具型腔3、定模4、坩埚电阻炉5、输送管道6、压室7、压室冲头8、底座9以及诱发晶粒发生器10；