[发明专利]一种铝合金半固态二次复合挤压铸造方法

摘要

本发明涉及一种铝合金半固态二次复合挤压铸造方法，是针对当前铝合金半固态挤压铸造技术中浆料的质量极难控制，同时很难实现制浆与成型的紧密衔接、稳定性差的弊端，采用铝合金半固态二次复合挤压铸造的方法，通过二次复合挤压铸造技术实现半固态浆料的制备与挤压铸造成型一体化，此制备方法工艺先进，数据精确翔实，二次复合挤压铸造的成型零件形状精确，金相组织致密性好，初生α‑Al由球状和近球状晶粒组成，蔷薇状晶粒较少，且晶粒尺寸明显降低，抗拉强度达235Mpa，延伸率达8.5％，是先进的铝合金半固态二次复合挤压铸造方法。

主权项

1. 一种铝合金半固态二次复合挤压铸造方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：铝合金、无水乙醇、石墨润滑油、氧化锌脱模剂、KCl‑NaCl基体精炼剂，其准备用量如下：以克、毫升为计量单位铝合金：ZL101                            25000g±1g无水乙醇：C2H5OH                         2000mL ±50mL石墨润滑油：                             150mL ±5mL氧化锌脱模剂：                           350mL ±5mLKCl‑NaCl基体精炼剂：                     45g±1g二次复合挤压铸造方法如下：（1）制造二次复合挤压铸造模具二次复合挤压铸造模具用热作模具钢4Cr5MoSiV1制造，固定模、复合成型板、活动模芯型腔表面粗糙度均为：Ra0.08‑0.16μm；（2）熔炼铝合金液铝合金液的熔炼是在中频感应熔炼炉内进行的，是经过铝合金切块、预热、熔炼、精炼、静置过程中完成的；① 清理中频感应熔炼炉的熔炼坩埚，用金属铲、金属刷清理熔炼坩埚，使表面清洁，然后用无水乙醇清洗坩埚内表面，晾干；②切制铝合金块，将铝合金块用机械进行切制，成20mm×15mm×10mm的金属块；③ 预热铝合金块，将切制的铝合金块置于预热炉内，进行预热，预热温度为180℃，备用；④ 预热熔炼坩埚，开启中频感应熔炼炉，预热坩埚，预热温度为200℃，备用；⑤ 将预热后的铝合金块置于预热的熔炼坩埚内，开启中频感应熔炼炉开关，加热熔炼铝合金块，熔炼温度730℃±1℃，在此温度恒温保温20min，然后加入KCl‑NaCl基体精炼剂45g±1g，搅动铝合金液，使精炼剂与铝合金液充分混和；清理铝合金液中熔渣，将温度调至660℃±1℃，静置，恒温保温15min，成精炼铝合金液；（3）二次复合挤压铸造铝合金半固态二次复合挤压铸造是在挤压铸造机上进行的，是在二次复合挤压铸造模具内，铝合金液经过浇道进行搅拌、充填、冲头保压、二次复合挤压、保压、脱模，成型为铝合金半固态铸件；① 安装二次复合挤压铸造模具将二次复合挤压铸造模具的固定模固定于挤压铸造机的工作台上，并与挤压铸造机的料缸、冲头、压射杆垂直连接；将二次复合挤压铸造模具的活动模背板固定在挤压铸造机的活动型板上；将推杆连接在挤压铸造机的副油压缸上；调整下部压射杆与上部推杆在同一中心线上；将固定模油路、复合成型板油路、料缸油路通过油管与油温控制柜连接；② 预热料缸、二次复合挤压铸造模具开启油温控制柜的开关，预热二次复合挤压铸造模具、料缸，二次复合挤压铸造模具预热温度为75℃±1℃，料缸预热温度为280℃±1℃；③ 将石墨润滑油150mL注入料缸与冲头之间的间隙中，进行润滑；④ 将氧化锌脱模剂150mL均匀地喷涂在二次复合挤压铸造模具的固定模、复合成型板、活动模芯表面，涂层厚度0.02mm；⑤ 将铝合金液加入到料缸中，然后合模；⑥ 挤压铸造机下部的压射杆、冲头推动铝合金液进入主浇口、波浪主浇道、分浇道、弯形浇道、波浪直浇道、铸件型腔，冲头的顶出距离为300mm，0mm‑65mm时冲头顶出速度为38mm/s，65mm‑115mm时冲头顶出速度为75mm/s，115mm‑300mm时冲头顶出速度为275mm/s，然后冲头加压，压力为125Mpa，恒压保压时间12s；⑦ 挤压铸造机上部的副油压缸拉动上部推杆上移，推杆通过上推板、下推板及连接导柱拉动复合成型板上移，当上推板接触上限位块后，副油压缸停止运动，同时挤压铸造机主油压缸施压，推动活动模芯继续运动与固定模进行合模，活动模芯向下进行二次挤压，二次挤压距离为5mm，然后上部的主油缸进行保压，保压压力为235MPa，保压时间20s；⑧ 挤压铸造机上部的主油压缸拉动活动模背板开模，冲头顶出铝合金半固态铸件，副油压缸顶出，推动推杆下移，推杆通过上推板、下推板及连接导柱推动复合成型板下移，当下推板接触下限位块后，副油压缸停止运动；⑨ 冷却，铝合金半固态铸件在空气中冷却至25℃；（4）清理铸件用机械将成型零件从铝合金半固态铸件上切下，将成型零件置于钢质平板上，用机械清理各部及周边；（5）清洁铸件将清理后的成型零件置于钢质平板上，用砂纸打磨表面及内孔，然后用无水乙醇洗涤，洗涤后晾干；（6）检测、分析、表征对制备的成型零件的形貌、色泽、金相组织结构、力学性能进行检测、分析、表征；用金相分析仪进行金相组织分析；用微机控制的电子万能试验机进行抗拉强度及延伸率分析；结论：成型零件金相组织致密性好，初生α‑Al由球状和近球状晶粒组成，蔷薇状晶粒较少，且晶粒尺寸明显降低，抗拉强度达235Mpa，延伸率达8.5%；所述的模具由固定模（2）、活动模（3）和二次复合挤压装置组成；固定模（2）通过左导柱（5）、右导柱（6）与活动模（3）连接；活动模芯（4）固定安装在活动模（3）上，活动模（3）与支撑模架（12）、活动模背板（9）固定连接；二次复合挤压装置由推杆（8）、上推板（13）、下推板（14）、上限位块（15）、下限位块（16）、左连接导柱（10）、右连接导柱（11）、复合成型板（7）组成；推杆（8）固定在上推板（13）、下推板（14）之间，上推板（13）、下推板（14）通过左连接导柱（10）、右连接导柱（11）与复合成型板（7）固定连接，上限位块（15）固定在活动模背板（9）下部，下限位块（16）固定在活动模（3）上部；当推动或拉动推杆（8）时，二次复合挤压装置整体做上下运动，上下运动的距离由上限位块（15）和下限位块（16）限制；固定模（2）中心部位设有主浇口（23），固定模波浪主浇道（24）与主浇口（23）相连，固定模第一分浇道（25）、固定模第二分浇道（28）与固定模波浪主浇道（24）相连，固定模第一分浇道（25）、固定模第一弯形浇道（26）、固定模第一波浪直浇道（27）相互连接，固定模第二分浇道（28）、固定模第二弯形浇道（29）、固定模第二波浪直浇道（30）相互连接，固定模第一波浪直浇道（27）、固定模第二波浪直浇道（30）与固定模铸件型腔（31）连接；复合成型板（7）上设有复合成型板波浪主浇道（32）、分流岛（33），复合成型板第一分浇道（34）、复合成型板第二分浇道（37）与复合成型板波浪主浇道（32）相连，复合成型板第一分浇道（34）、复合成型板第一弯形浇道（35）、复合成型板第一波浪直浇道（36）相互连接，复合成型板第二分浇道（37）、复合成型板第二弯形浇道（38）、复合成型板第二波浪直浇道（39）相互连接，复合成型板第一波浪直浇道（36）、复合成型板第二波浪直浇道（39）与活动模芯孔（40）连接；固定模（2）、复合成型板（7）、活动模芯（4）合模后组成了主浇口（23）、波浪主浇道（42）、第一分浇道（43）、第二分浇道（44）、第一弯形浇道、第二弯形浇道、第一波浪直浇道（45），第二波浪直浇道（46），铸件型腔（47）；在固定模（2）上设有固定模进油孔（19）、固定模出油孔（20）、固定模油路（22），在复合成型板（7）上设有复合成型板进油孔（17）、复合成型板出油孔（18）、复合成型板油路（21）。