一种铝合金高真空压铸件混合淬火装置及其方法制造方法及图纸

技术编号:35563263 阅读:20 留言:0更新日期:2022-11-12 15:46
本发明专利技术公开了一种铝合金高真空压铸件混合淬火装置及其方法,该装置包括热处理炉、喷雾系统和水循环系统;该方法采用铝合金高真空压铸件混合淬火装置,将铝合金高真空压铸件在热处理炉中进行固溶热处理,固溶处理完成后由热处理炉炉门快速带入下方淬火区,根据压铸件不同部位的性能要求,对其进行喷雾冷却或吹气冷却,通过调节气压和水压大小以及喷嘴与压铸件的距离,从而有效控制淬火冷却速度,使压铸件在固溶处理后既可以形成过饱和固溶体,又能降低其淬火过程残余应力、减小变形,然后进行人工时效处理,得到强度高、变形小和残余应力低的铝合金高真空压铸件。低的铝合金高真空压铸件。低的铝合金高真空压铸件。

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金高真空压铸件混合淬火装置及其方法


[0001]本专利技术涉及压铸铝合金构件热处理领域,尤其涉及一种铝合金高真空压铸件混合淬火装置及其方法。

技术介绍

[0002]为实现汽车轻量化,促进节能减排,具有良好比强度和耐腐蚀性能的铝合金材料在车身结构件上的应用日益广泛。压铸是铝合金精确成形的主要工艺之一,具有尺寸精度高、生产效率高等优点,但传统的压铸容易在成型过程中卷气,造成压铸件内部气孔等缺陷,一方面降低了力学性能,另一方面,由于高温时气孔内的气体膨胀会使压铸件表面鼓包,使得压铸件在热处理强化方面受到限制。
[0003]高真空压铸可以有效降低压铸件内部气孔缺陷,提高产品质量,并且能使用固溶和时效热处理进一步强化。固溶和人工时效(即T6处理)是铝合金最常用的强化手段,固溶后得到的过饱和固溶体,时效过程中在基体内析出第二相,该第二相通常为纳米尺度,它们与基体保持共格或半共格关系,产生晶格畸变,从而使材料得到强化,一般来说,析出相数量越多,强化效果越好。
[0004]时效过程中析出相数量依赖于材料固溶处理后的过饱和度,而淬火时足够快的冷却速度是得到过饱和固溶体的关键,一般来说速度要达到100℃/s以上。传统上,铸造铝合金固溶处理使用水作为淬火介质,这种方法冷却速度快,在材料内部形成过饱和固溶体的效果最好,增加了时效过程析出相数量,得到的压铸件强度高,但由于水淬过程激冷,会导致构件变形,残余应力较大。高真空压铸铝合金构件相比于普通铸造铝合金构件,其形状更为复杂、壁厚更薄,采用水淬变形更大,且后期整形恢复困难,大大影响了这些压铸件的尺寸精度与装配。因此,现有高真空压铸件生产中多采用风冷(Kang H J,Jang H S,Oh SH,et al.Effects of solution treatment temperature and time on the porosities and mechanical properties of vacuum die

casted and T6 heat

treated Al

Si

Mg alloy[J].Vacuum,2021,193:110536),降低冷却速度、减小变形和残余应力,但因为风冷冷却速度低(一般不超过5℃/s),高真空压铸铝合金构件固溶处理时,高温下的过饱和固溶体在风冷过程中易发生溶质扩散,基体过饱和度下降,导致后续时效过程析出相数量减少,与水淬相比,强度下降,对压铸件服役中高应力部位,通常不得不通过结构加厚来满足工况要求。如何在高真空压铸铝合金构件固溶处理淬火时提高冷却速度,形成足够的溶质过饱和度,在后续时效过程中得到足够的析出相数量,同时降低构件的变形与残余应力,保证构件尺寸精度,对高真空压铸铝合金构件应用具有重要意义。
[0005]喷雾冷却介于水冷和风冷之间,用于固溶处理的淬火,既能为压铸件局部提供足够的冷却速度,保证过饱和固溶体形成,又可降低压铸件整体变形与残余应力。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术的不足和缺点,本专利技术的首要目的在于提供一种铝合金高真空
压铸件混合淬火装置,该装置可以通过喷雾压力、水和空气流量、喷嘴与压铸件距离调节淬火冷却速度和范围,调控压铸件局部变形与残余应力,既可解决传统池浴水淬冷却速度快而导致的变形大和残余应力高的问题,又避免吹气冷却因冷却速度不足导致溶质过饱和度降低、强度不足的缺陷。
[0007]本专利技术的第二目的在于提供一种铝合金高真空压铸件混合淬火方法,该方法能够灵活实现喷雾冷却与吹气冷却,针对铝合金压铸件高强度部位进行喷雾冷却,而对低强度部位进行吹气冷却,解决现有技术无法兼顾固溶处理过饱和度和低残余应力的问题。
[0008]本专利技术的首要目的通过下述技术方案实现:
[0009]一种铝合金高真空压铸件混合淬火装置,由热处理炉、喷雾系统和水循环系统组成,所述喷雾系统和水循环系统均位于热处理炉下方;所述热处理炉炉门开在炉底,热处理炉炉门上固定有支座,用于支承铝合金压铸件;所述喷雾系统包括空压机、压力水箱、PLC控制柜、导轨模组、PLC导轨控制器和喷嘴组;所述压力水箱和空压机均连接PLC控制柜,空压机与压力水箱之间通过气管相连接,PLC控制柜与喷嘴组连接;所述水循环系统由蓄水池、过滤器、水泵依次连接组成,最后接入压力水箱,在压力水箱内无压力时,可将水泵开启,使冷却水回到压力水箱,实现冷却水的循环利用。
[0010]进一步地,所述导轨模组包括若干垂直直线导轨、水平环形导轨和水平直线导轨,所述水平环形导轨与垂直直线导轨滑块相连接,水平直线导轨与水平环形导轨滑块相连接。
[0011]进一步地,所述喷嘴组由若干喷嘴组成,位于水平直线导轨滑块上,其中,每个喷嘴的开合由电磁阀单独控制,每个喷嘴的水压、气压分别由各自进水管和进气管上的调压阀控制,每个喷嘴的水流量、气体流量分别由各自进水管和进气管上的流量计控制,每个喷嘴的喷雾锥角由喷嘴空气帽和断流针阀组件调节。
[0012]本专利技术的第二目的通过下述技术方案实现:
[0013]一种铝合金高真空压铸件混合淬火方法,该方法采用铝合金高真空压铸件混合淬火装置,通过压缩空气或气雾作为淬火介质,压铸件在热处理炉中固溶处理完成后,由热处理炉炉门快速带入下方淬火区,淬火处理,开启喷雾系统,对铝合金高真空压铸件高强度部位进行喷雾冷却,而对铝合金高真空压铸件低强度部位进行吹气冷却,淬火完成后进行时效处理,时效完成后空冷。
[0014]本专利技术所述的铝合金高真空压铸件混合淬火方法,该方法采用铝合金高真空压铸件混合淬火装置,具体包括如下步骤:
[0015](1)、将铝合金高真空压铸件置于热处理炉炉门支座上,使铝合金高真空压铸件随炉门上升,进入炉膛,进行固溶处理;
[0016](2)、将步骤(1)中固溶处理后的铝合金高真空压铸件,由热处理炉炉门快速带入下方淬火区,开启喷雾系统,通过PLC控制柜控制各进水管和进气管的通断,PLC导轨控制器调整喷嘴组的高度和方向,采用喷嘴向铝合金高真空压铸件高强度部位喷雾冷却,而对铝合金压铸件低强度部位,则采用喷嘴进行吹气冷却;喷雾冷却和吹气冷却部位淬火过程中的温度变化通过热电偶测量,由数据采集器记录;
[0017](3)、喷雾冷却过程中产生的水积累在蓄水池中,当淬火停止,压力水箱压力排出时,开启水泵,将水输送回压力水箱,实现冷却水的重复利用;
[0018](4)、淬火完成后,对铝合金高真空压铸件进行时效处理,时效完成后空冷。
[0019]进一步地,所述步骤(1)中固溶处理温度为480~530℃,保温时间为1~4h。
[0020]进一步地,所述步骤(2)中喷雾冷却的水压为0.3~0.6MPa,气体压力为0.3~0.6MPa,水流量1~10L/min,气体流量3~20L/min,喷雾距离为80~400mm,喷雾锥角为20
°
~130
°
,冷却速度为100℃本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金高真空压铸件混合淬火装置,其特征在于,由热处理炉、喷雾系统和水循环系统组成,所述喷雾系统和水循环系统均位于热处理炉下方;所述热处理炉炉门开在炉底,热处理炉炉门上固定有支座,用于支承铝合金压铸件;所述喷雾系统包括空压机、压力水箱、PLC控制柜、导轨模组、PLC导轨控制器和喷嘴组;所述压力水箱和空压机均连接PLC控制柜,空压机与压力水箱之间通过气管相连接,PLC控制柜与喷嘴组连接;所述水循环系统由蓄水池、过滤器、水泵依次连接组成,最后接入压力水箱,在压力水箱内无压力时,可将水泵开启,使冷却水回到压力水箱,实现冷却水的循环利用。2.根据权利要求1所述的铝合金高真空压铸件混合淬火装置,其特征在于,所述导轨模组包括若干垂直直线导轨、水平环形导轨和水平直线导轨,所述水平环形导轨与垂直直线导轨滑块相连接,水平直线导轨与水平环形导轨滑块相连接。3.根据权利要求1所述的铝合金高真空压铸件混合淬火装置,其特征在于,所述喷嘴组由若干喷嘴组成,位于水平直线导轨滑块上,其中,每个喷嘴的开合由电磁阀单独控制,每个喷嘴的水压、气压分别由各自进水管和进气管上的调压阀控制,每个喷嘴的水流量、气体流量分别由各自进水管和进气管上的流量计控制,每个喷嘴的喷雾锥角由喷嘴空气帽和断流针阀组件调节。4.一种铝合金高真空压铸件混合淬火方法,其特征在于,该方法采用权利要求1至3任一项所述的铝合金高真空压铸件混合淬火装置,通过压缩空气或气雾作为淬火介质,压铸件在热处理炉中固溶处理完成后,由热处理炉炉门快速带入下方淬火区,淬火处理,开启喷雾系统,对铝合金高真空压铸件高强度部位进行喷雾冷却,而对铝合金高真空压铸件低强度部位进行吹气冷却,淬火完成后进行时效处理,时效完成后空冷。5.根据权利要求4所述的铝合金高真空压铸件混合淬火方法,其特征在于,具体包括如下步骤:(1)、将铝合金高真空压铸件置于热...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵海东雷月琴
申请(专利权)人:华南理工大学
类型:发明
国别省市:

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