一种用于铝合金组织细化的成型装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于铝合金组织细化的成型装置；装置包括斜斜坡蛇形通道、给料漏斗、振动平台及配套模具。斜坡蛇形通道角度30°～50°，斜坡长度1000mm，弯道2～6个，弯道角度100°～150°，振动频率100～200Hz。本成型工艺将蛇形斜坡和振动工艺联合，可有效细化铝合金组织。经过精炼扒渣以后将铝合金熔体倒进给料漏斗中，熔体经过具有一定倾斜角度的斜坡蛇形通道后注入与振动铸造平台相连接的金属模具中，在某一振动频率下冷却凝固成型。

A forming device for refining aluminum alloy

The utility model discloses a forming device for refining the microstructure of aluminum alloy, which comprises a slanted slope snake channel, a feeding funnel, a vibration platform and a supporting mold. The slope serpentine channel angle is 30 to 50 degrees, the slope length is 1000mm, the bend is 2~6, the bend angle is 100 ~ 150 degrees, and the vibration frequency is 100 to 200Hz. The forming process combines the serpentine slope and the vibration process to effectively refine the aluminum alloy structure. After refining the slag, the aluminum alloy melts are poured into the feed hopper, and the melt passes through a sloping snake channel with a certain angle of angle and then inject into the metal mold connected with the vibrating casting platform to cool and solidify at a certain vibration frequency.

【技术实现步骤摘要】
一种用于铝合金组织细化的成型装置
本技术涉及铝合金成型工艺，尤其涉及一种用于铝合金组织细化的成型装置。
技术介绍
铝及其铝合金具有易加工、低密度、强度较高、导电性和抗蚀性好等优点，具有广泛的应用前景。铝制品在交通、机械及航空工业等领域被大量使用。铝已成为当今世界消耗量最大的有色金属。每年铝制品报废的铝合金总量约占全球铝市场总需求量的一半，实现废旧铝合金高效回收再利用对铝合金产业发展具有重要意义。然而，再生铝回收重熔过程中容易会混入大量杂质元素，其中Fe元素在铝硅合金中弥散度最高，是最有害的杂质元素。铁元素在铝熔体中容易形成硬脆的针状相，对铝合金力学性能产生不利影响。富铁相的形貌与铸造工艺和冷却条件密切相关，而通过控制和改变铁相形态，能有效降低其对铝合金力学性能的不利影响，并发挥铁相的高硬耐热的特性，成为合金的增强相，改善再生铝的综合性能。工业生产中变质铁相的常用方法是添加几种元素进行复合变质。元素复合变质法的变质工艺控制难度大，变质效果不稳定，容易产生“毒化”现象。而且添加多种变质元素以后改变合金原有成分，使得铝合金的成分变得更为复杂，不利于再生铝合金的重复利用。而利用铝合金在固液两相转变过程中具有良好的流动性和一定的粘度的特点，可以通过改变浇注方式、铸造工艺条件来有效来改善改善富铁相形貌。公开号为CN201720415U的中国专利公开了一种机械振动铸造机。该机械振动铸造机主要由浇铸系统，振动平台和振动机构三大部分组成，浇注系统、振动机构都紧固在振动平台上。公开号为CN205324708U的中国专利公开了一种半固态坯料制备用电磁搅拌斜坡冷却装置。该专利结合电磁搅拌方法和斜坡冷却法，冷却斜坡的角度可调，斜坡冷却板上具有电磁线圈，熔体经过斜坡时收到电磁搅拌作用。此装置具有电磁搅拌方法、近液相线铸造方法和斜坡冷却法三种制备半固态坯料方法的优点。但是电磁搅拌设备成本昂贵，设备维护费用高，难以应用于工业化批量生产。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种用于铝合金组织细化的成型装置。本技术斜坡蛇形通道与振动铸造联合，能够很好地结合近液相线铸造方法、斜坡冷却法和振动铸造的优点，发挥协同效果，从而有效细化铝合金组织；直接实现斜坡冷却与振动铸造的联合。本技术通过下述技术方案实现：一种用于铝合金组织细化的成型装置，包括通道支架1、斜坡蛇形通道2、模具5、支撑平台6、振动平台7；斜坡蛇形通道2的顶端由通道支架1活动支撑在支撑平台6的一端，斜坡蛇形通道2的底端与支撑平台6的另一端活动铰接；支撑平台6上开设有一衔接口，该衔接口位于斜坡蛇形通道2底端的端部，振动平台7设置在该衔接口的下方，模具5固定在该振动平台7上；斜坡蛇形通道2上的蛇形弯道用于给合金熔体提供一条流动通道，使合金熔体按照蛇形弯道由顶端流至底端，并经过衔接口落入模具5中，落入模具5中的合金熔体在该振动平台7设定的振动频率下逐渐冷却、凝固。斜坡蛇形通道2的倾斜角度为30°～50°；流动通道的弯道个数为2～6个，各弯道的弯折角度为100°～150°。支撑平台6上设有一用于盛装合金熔体的给料漏斗4，给料漏斗4通过漏斗支架3支撑在斜坡蛇形通道2的顶端。振动平台7的振动频率为100Hz～200Hz。为实现本技术，并保证所有实验样品的成分一致性，本技术实施过程中的所有实验样品均由自同一富铁再生A356铝熔体凝固而成。本技术铝合金组织细化的成型方法，其包括如下步骤：调整斜坡蛇形通道2的倾斜角度为30°～50°；流动通道的弯道个数为2～6个，各弯道的弯折角度为100°～150°；斜坡蛇形通道2的直线长度为1000mm，振动平台的频率设为100Hz～200Hz；模具预热温度为200℃；按照成分比例配料，将原材料放进坩埚中，设定电阻炉温度为300℃，预热5min后将温度升高到780℃，原材料熔化，并加入合金元素使得合金熔体达到设计成分要求；对合金熔体进行精炼，扒渣精炼后将合金熔体倒入经200℃预热的给料漏斗4中，合金熔体倒入斜坡蛇形通道2的顶端，合金熔体在自重的作用下沿着蛇形的流动通道自上而下流动，在剪切作用下合金熔体中的晶粒脱落并随着弯道的轨迹曲线向下翻滚；合金熔体中的Mg2Si相不断发生细化和球化，抑制了针状铁相的产生；而合金熔体经过由多个弯折角度为100°～150°弯道的离心力的作用下，晶粒来回翻滚产生了“自搅拌”的效果，增加了溶质元素的均匀度，并阻碍针状相的生成；在振动平台7提供的100Hz～200Hz的振动条件下，Mg2S颗粒生长界面前沿成分分布进一步均匀，降低界面前沿溶质原子浓度梯度，并阻碍Mg和Si原子向Mg2Si相界面前沿富集，Mg2Si颗粒的生长速度得以降低；与此同时，合金熔体在100Hz～200Hz的振动条件下，使得长针状的富铁相折断，抑制Fe相的生长，从而细化β-Fe相。本技术相对于现有技术，具有如下的优点及效果：本技术制备工艺过程中，合金熔体在自重的作用下沿着蛇形的流动通道自上而下流动，在剪切作用下合金熔体中的晶粒脱落并随着弯道的轨迹曲线向下翻滚；合金熔体中的Mg2Si相不断发生细化和球化，抑制了针状铁相的产生；而合金熔体经过由多个弯折角度为100°～150°弯道的离心力的作用下，晶粒来回翻滚产生了“自搅拌”的效果，增加了溶质元素的均匀度，并阻碍针状相的生成；在振动平台(7)提供的100Hz～200Hz的振动条件下，Mg2S颗粒生长界面前沿成分分布进一步均匀，降低界面前沿溶质原子浓度梯度，并阻碍Mg和Si原子向Mg2Si相界面前沿富集，Mg2Si颗粒的生长速度得以降低；与此同时，合金熔体在100Hz～200Hz的振动条件下，使得长针状的富铁相折断，抑制Fe相的生长，从而细化β-Fe相。本技术充分发挥了斜坡蛇形冷却与振动铸造各自的优点，实现了协同细化效果，显著改善了A356再生铝合金的组织。本技术斜坡蛇形通道倾斜角度、振动频率均可调，蛇形通道的弯道数量为2、4、6个三种，对应的蛇形弯道角度为150°、125°、100°，对于不同的铝合金类型可通过调整上述参数以实现组织细化。在本技术工艺能有效细化优化再生铝合金20％Mg2Si/A356-1.5％Fe组织，与普通重力铸造下得到的再生铝合金组织相比，初生Mg2Si的平均尺寸从92.5μm降低到55.8～65.8μm，降低幅度为28.9～39.7％。β-Fe富铁相的尺寸从135.7μm降低到62.1～71.4μm，降低幅度为47.4～54.2％。且两相颗粒更为均匀，具有更小的尺寸偏差。抗拉强度从86.4MPa提高到110.9～119.2MPa，提高幅度为28.4～40.0％。本技术技术手段简便易行，造价低廉，适于实现工业的批量生产。附图说明图1为本技术用于铝合金组织细化的成型装置结构示意图。图2为图1的侧视结构示意图。图3为图1斜坡蛇形通道的平面结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术作进一步具体详细描述。在说明本技术工艺的具体实施过程之前，首先给出普通铸造法、蛇形斜坡铸造、振动铸造制备铝合金的对比例。对比例的目的仅仅在于更好地理解本技术的技术特点和有益效果。对比例1本对比例采用普通铸造法制备20％M本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于铝合金组织细化的成型装置，其特征在于：包括通道支架(1)、斜坡蛇形通道(2)、模具(5)、支撑平台(6)、振动平台(7)；斜坡蛇形通道(2)的顶端由通道支架(1)活动支撑在支撑平台(6)的一端，斜坡蛇形通道(2)的底端与支撑平台(6)的另一端活动铰接；支撑平台(6)上开设有一衔接口，该衔接口位于斜坡蛇形通道(2)底端的端部，振动平台(7)设置在该衔接口的下方，模具(5)固定在该振动平台(7)上；斜坡蛇形通道(2)上的蛇形弯道用于给合金熔体提供一条流动通道，使合金熔体按照蛇形弯道由顶端流至底端，并经过衔接口落入模具(5)中，落入模具(5)中的合金熔体在该振动平台(7)设定的振动频率下逐渐冷却、凝固。

【技术特征摘要】
1.一种用于铝合金组织细化的成型装置，其特征在于：包括通道支架(1)、斜坡蛇形通道(2)、模具(5)、支撑平台(6)、振动平台(7)；斜坡蛇形通道(2)的顶端由通道支架(1)活动支撑在支撑平台(6)的一端，斜坡蛇形通道(2)的底端与支撑平台(6)的另一端活动铰接；支撑平台(6)上开设有一衔接口，该衔接口位于斜坡蛇形通道(2)底端的端部，振动平台(7)设置在该衔接口的下方，模具(5)固定在该振动平台(7)上；斜坡蛇形通道(2)上的蛇形弯道用于给合金熔体提供一条流动通道，使合金熔体按照蛇形弯道由顶端流至底端，并经过衔接口落入模具(5)中，落入模...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜军，黄正阳，史明波，何健松，
申请(专利权)人：华南理工大学，清远市正通金属制品有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44