铝合金半固态触变加工中的重熔加热工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种铝合金半固态触变加工中的重熔加热工艺，其特点是：将电阻加热方式温度控制精确、能耗低的优点与中频加热方式效率高的优点有机结合用于铝合金半固态触变加工中的重熔加热工艺，包括固态加热保温、快速风冷、半固态加热三个阶段。本发明专利技术的铝合金半固态触变加工中的重熔加热工艺能够保证被加热的铝合金半固态坯料各处温度均匀，而且能耗小、稳定性高，能够与实际生产中的半固态压铸或半固态模锻生产节奏相匹配，适宜于大规模化工业生产使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铝合金加工
，特别涉及到一种铝合金半固态触变加工中的重熔加热工艺。
技术介绍
金属半固态加工技术是介于传统的固态加工技术和液态加工技术之间的一种新型加工方法。按工艺流程分，金属半固态加工技术主要可分为半固态触变加工和半固态流变加工两类，目前最为成熟、工业应用最广泛的主要是半固态触变加工技术。触变加工技术具有铸造缺陷少、气孔率低、易于加工成形、模具寿命高等优点。这些优点使得触变加工与锻造、压铸等传统加工成形方法相比在成本、性能方面均具有相当的竞争优势。另外，触变加工技术在以铸代锻、变形合金的直接近终成形、改善难铸造合金的铸造性能等方面也具有广泛的应用前景。触变加工技术可分为三个工艺步骤1)半固态坯料的制备；2)重熔加热；3)触变加工(包括触变模锻和触变压铸)。通常对半固态坯料重熔加热工艺的要求是1)经过重熔加热的触变坯料内外、上下温差应尽可能均勻，以避免在后续触变加工过程中由于流动性的差异而导致固液相分离等现象，同时也可避免重熔加热后产生“象足”等缺陷，给触变坯料的夹持搬运带来困难；2)重熔加热过程等温度到达铝合金材料固相线温度时所用的加热时间应尽可能短，以最大程度地避免触变坯料在二次加热过程中产生表面氧化和初生相晶粒过分长大，从而对触变加工件的最终性能产生不利影响；3)为后续的触变加工提供优异的微观组织基础。因此，重熔加热成为连接半固态坯料制备和触变加工的重要工艺环节，能否高效、低成本的完成重熔加热成为影响触变加工技术竞争力的重要因素之一。目前重熔加热工艺主要采用中频感应加热的方式，这是因为中频加热具有加热快速、高效的优点，但是采用中频加工方式也有很多不足，比如中频加工设备能耗大，尤其是加热铝合金时无功损耗更大，导致采用触变加工技术生产零件时成本增加，竞争力下降；大规模生产时为了与触变压铸或触变模锻的生产节奏相匹配，中频加热设备往往需要配置多个加热线圈，半固态坯料需要在各个线圈间转移加热，因此用于触变加工的中频加热设备往往庞大、复杂，机械传动也异常繁琐，这导致设备稳定性差且投资庞大。上述中频感应加热方式的不足，在加热尺寸规格越大的半固态坯料时表现的越加明显。
技术实现思路
为了解决中频加热设备加热半固态坯料时存在的能耗高、设备稳定性差等不足， 本专利技术专利提供一种新的重熔加热工艺，该工艺能够保证被加热的铝合金半固态坯料各处温度均勻，而且能耗小、稳定性高，能够与实际生产中的半固态压铸或半固态模锻生产节奏相匹配，适宜于大规模化工业生产使用。为达到上述专利技术的目的，本专利技术采用以下技术方案。一种铝合金半固态触变加工中的重熔加热工艺，通过半固态触变加工中的重熔加热装置实施，其特点是将电阻加热方式温度控制精确、能耗低的优点与中频加热方式效率高的优点有机结合用于铝合金半固态触变加工中的重熔加热工艺，按照以下工艺步骤进行加热。a、固态加热保温阶段将铝合金半固态坯料批量置于电阻加热炉中进行加热、保温，电阻加热炉设定温度为比需加热的铝合金材料固相线温度IY低5-20°C，通过智能型温控仪表控制加热功率，须保证温度控制误差在3°C以内，加热时间为30-90分钟。b、快速风冷阶段将经过电阻炉加热的半固态坯料，按照半固态压铸或半固态模锻的生产节奏要求定时从电阻加热炉内取出，取出后的半固态坯料经1-5KW风机快速冷却 5-10 秒。C、半固态加热阶段将经过风冷的半固态坯料置入中频加热线圈进行加热，直至将半固态坯料加热至所需温度。上述的铝合金半固态触变加工中的重熔加热工艺，其中根据半固态坯料成分及后续触变加工生产节奏的不同，中频加热线圈可布置1-5个。上述的铝合金半固态触变加工中的重熔加热工艺，其中中频感应加热的电流频率需控制在300-600HZ，各中频感应线圈频率相同。上述的铝合金半固态触变加工中的重熔加热工艺，其中中中频感应加热线圈内径为半固态坯料直径的1. 1-2倍，线圈长度为半固态坯料长度的1.5-3倍。上述的铝合金半固态触变加工中的重熔加热工艺，其中各个中频感应加热线圈尺寸、加热铜管杂数、疏密程度等完全相同。上述的铝合金半固态触变加工中的重熔加热工艺，其中中频感应加热线圈可以垂直放置也可水平放置。本专利技术由于采用了以上技术方案，使其与现有技术相比，具有以下明显的优点和积极效果。1、在触变加工同等生产节奏条件下，能耗比单纯采用中频感应加热方式大大降低。2、充分利用了电阻加热方式能耗低、加热均勻、可批量加热的特点，将其用于半固态坯料的固态加热阶段，不但降低了能耗而且不会影响半固态坯料的组织、性能。3、半固态坯料电阻加热后经过快速风冷工序，坯料表面温度迅速降低，从而有效弥补了后续中频感应加热工序由于集肤效应导致的坯料表面温度偏高的不足。4、半固态加热阶段充分发挥了中频感应加热方式加热效率高的特点，同时选择 300-600HZ的电流频率范围加热，从而保证了加热温度的均勻性。5、在触变加工同等生产节奏条件下，中频感应加热线圈的数量比单纯采用中频感应加热方式大大减少，从而大大简化了机械传动机构，设备稳定性明显提高。附图说明图1 铝合金半固态触变加工中的触变加热装置。图中1.电阻加热炉，2.半固态坯料，3.耐火材料底板，4.风机，5.底座，6.中频感应加热线圈，7.耐火材料底座，8.气缸，9.操作台。具体实施例方式本专利技术铝合金半固态触变加工中的重熔加热工艺，通过半固态触变加工中的重熔加热装置实施，加热分固态加热保温、快速风冷、半固态加热三个阶段进行。该重熔加热装置如图1所示。该装置主要由电阻加热炉1、风机4和中频感应加热线圈6三部分组成，这三部分呈直线布置于操作台9上部。电阻加热炉1炉膛底部放置耐火材料底板3，半固态坯料2置于耐火材料底板3上；经过电阻炉1加热的半固态坯料从电阻炉1取出后置于底座5上进行快速风冷，底座5位于风机4下部；中频感应加热线圈6 立式或卧室放置，线圈由铜管绕制，内通冷却水；中频感应加热线圈6由气缸8推动可沿垂直方向上下移动，目的是便于经过快速风冷的半固态坯料放置于耐火材料底座7上进行加热。本专利技术铝合金半固态触变加工中的重熔加热工艺，需要根据触变加工的生产节奏及半固态坯料选择合适的电阻炉功率、尺寸以及中频感应加热线圈的功率、尺寸，然后按下列工艺步骤进行加热a、固态加热保温阶段将铝合金半固态坯料批量置于电阻加热炉中进行加热、保温，电阻加热炉设定温度为比需加热的铝合金材料固相线温度IY低5-20°C，通过智能型温控仪表控制加热功率，须保证温度控制误差在3°C以内，加热时间为30-90分钟；b、快速风冷阶段将经过电阻炉加热的半固态坯料，按照半固态压铸或半固态模锻的生产节奏要求定时从电阻加热炉内取出，取出后的半固态坯料经1-5KW风机快速冷却5-10 秒；C、半固态加热阶段将经过风冷的半固态坯料置入中频加热线圈进行加热，直至将半固态坯料加热至所需温度。实施例A356铝合金半固态坯料尺寸Φ70Χ90πιπι，电阻加热炉功率为50KW，电阻加热炉内腔尺寸为(长X宽X高)1000X 300X 200mm，电阻炉内最多可同时放置56块半固态坯料同时进行加热，电阻加热炉设定温度为545°C，比A356铝合金固相线温度低10°C，56块A356铝合金半固态坯料在电阻加热炉内同时加热，加热时间为90分钟。电阻加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种铝合金半固态触变加工中的重熔加热工艺，通过半固态触变加工中的重熔加热装置实施，其特点是：将电阻加热方式温度控制精确、能耗低的优点与中频加热方式效率高的优点有机结合用于铝合金半固态触变加工中的重熔加热工艺，按照以下工艺步骤进行加热：ａ、固态加热保温阶段：将铝合金半固态坯料批量置于电阻加热炉中进行加热、保温，电阻加热炉设定温度为比需加热的铝合金材料固相线温度ＴＬ低５－２０℃，通过智能型温控仪表控制加热功率，须保证温度控制误差在３℃以内，加热时间为３０－９０分钟；ｂ、快速风冷阶段：将经过电阻炉加热的半固态坯料，按照半固态压铸或半固态模锻的生产节奏要求定时从电阻加热炉内取出，取出后的半固态坯料经１－５ＫＷ风机快速冷却５－１０秒；ｃ、半固态加热阶段：将经过风冷的半固态坯料置入中频加热线圈进行加热，直至将半固态坯料加热至所需温度。

【技术特征摘要】
1、一种铝合金半固态触变加工中的重熔加热工艺，通过半固态触变加工中的重熔加热装置实施，其特点是将电阻加热方式温度控制精确、能耗低的优点与中频加热方式效率高的优点有机结合用于铝合金半固态触变加工中的重熔加热工艺，按照以下工艺步骤进行加执·a、固态加热保温阶段将铝合金半固态坯料批量置于电阻加热炉中进行加热、保温，电阻加热炉设定温度为比需加热的铝合金材料固相线温度IY低5-20°C，通过智能型温控仪表控制加热功率，须保证温度控制误差在3°C以内，加热时间为30-90分钟；b、快速风冷阶段将经过电阻炉加热的半固态坯料，按照半固态压铸或半固态模锻的生产节奏要求定时从电阻加热炉内取出，取出后的半固态坯料经1-5KW风机快速冷却5-10 秒；C、半固态加热阶段将经过风冷的半固态坯料置...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖春亭，
申请(专利权)人：天津福来明思铝业有限公司，
类型：发明
国别省市：12