铝合金半固态成形技术中的二次加热工艺制造技术

一种铝合金半固态成形技术中的二次加热工艺，通过半固态成形技术中的二次加热装置实施，为多线圈间歇式分段感应加热工艺。包括快速加热阶段和慢速加热阶段。本发明专利技术的二次加热工艺，可以获得坯料的内外温差小，温度场均匀的效果，对半固态成形很有利。能满足升温速度快、控温准确、温度分布均匀、易于自动控制、氧化少的要求。特别适用于低熔点有色金属如铝合金、镁合金的半固态成形。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种冶金工艺技术，尤其涉及一种铝合金半固态成形技术中的二次加热工艺。
技术介绍
半固态成型技术融合了铸造和锻造工艺的长处，是一种新型的金属材料加工成型技术，也是当前我国优先发展的高新技术产业化重点项目之一。该技术可用于加工接近最终形状的零件，与其它技术相比有显著的优点。例如，可以提高模具寿命，节约能源，有较高的生产率，工序少，材料利用率高，产品外表尺寸精度高，内部组织致密，缺陷少，可较大幅度提高零件的强塑性能等。这是一种有较宽适用性、较大推广价值的很有发展前途的新技术。用半固态成型技术替代压力铸造和普通模锻，简化了生产工序、提高了产品质量和合格率，有巨大的开发潜力，市场竞争力很强。半固态成型技术主要应用于低熔点有色合金，例如铝合金、镁合金等。目前，在半固态成型技术中，已广泛采用半固态触变成型技术。半固态触变成型技术有三个关键工艺，即半固态坯料的制备、坯料的二次加热和半固态触变成型。半固态触变成型工艺对坯料的二次加热工艺的加热温度及其分布要求相当苛刻，即要求升温速度快，温度控制精确，分布均匀，且过程易于自动控制，另外还要求氧化少。因此，设计出一种合理的二次加热工艺是目前在这一领域的广大科技人员关心和研究的重大课题。半固态坯料的二次加热工艺的加热方式可以采用感应加热或电阻炉加热。电阻炉加热与感应加热相比，它的加热时间长，温度偏差大，坯料容易氧化，效果较差。而在合理的工艺条件下，感应加热能满足升温速度快，温度控制准确，温度分布均匀，氧化少等的要求，且易于自动控制。感应加热装置一般包括一坯料载运机构和一加热机构。目前常用的感应加热方法为单电炉连续加热方法，这种单电炉连续加热方法的缺点是，坯料的内外温差大，温度场不均匀，对半固态成形件的组织性能影响很大。因此尚不能完全满足半固态触变成型工艺要求坯料的二次加热工艺升温速度快、控温准确、温度分布均匀等苛刻条件。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提供一种采用多线圈间歇式分段感应加热，被加热坯料的内外温差小、温度场均匀的铝合金半固态成形技术中的二次加热工艺。本专利技术的目的是这样实现的，一种半固态成形技术中的二次加热工艺，通过半固态成形技术中的二次加热装置实施，其特点是首先根据需要二次加热的合金坯料的大小选择好适配的加热线圈，其次将需要二次加热的坯料放在加料工位的保温座上，然后按以下工艺步骤进行加热a、快速加热阶段将坯料置于一快速加热工位，进行1～5次快速加热；每次快速加热包括如下步骤将一快速加热线圈套住坯料进行加热，控制加热线圈的电流频率和工件表面功率密度，加热10-105秒钟后，使加热线圈脱离坯料，停留5-30秒钟，或结束该快速加热阶段或再进入下一次快速加热工位；b、慢速加热阶段将坯料置于一慢速加热工位，进行1～5次慢速加热；每次慢速加热包括如下步骤将一慢速加热线圈套住坯料进行加热，控制加热线圈的电流频率和工件表面功率密度，加热10-105秒钟后，使加热线圈脱离坯料，停留5-30秒钟，或结束该慢速加热阶段或再进入下一次慢速加热工位；c、取出已加热到所需的半固态温度范围的坯料，完成坯料的二次加热。上述半固态成形技术中的二次加热工艺，其中，所述的加热线圈与坯料的适配范围为坯料的直径为线圈内径的0.4-0.85倍，坯料的高度为线圈高度的0.4-0.95倍。上述半固态成形技术中的二次加热工艺，其中所述的电流频率控制在640-1000HZ，在同一坯料的各加热步骤中采用相同的电流频率。上述半固态成形技术中的二次加热工艺，其中所述的工件表面功率密度在快速加热阶段控制在0.9-8W/mm2，在同一坯料的快速加热阶段各加热步骤中，所控制的工件表面功率密度相同。上述半固态成形技术中的二次加热工艺，其中所述的工件表面功率密度在慢速加热阶段控制在0.3-6W/mm2，在同一坯料的慢速加热阶段的各加热步骤中，所控制的工件表面功率密度相同。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、由于采用了多电炉间歇式分段感应加热工艺，可以获得坯料的内外温差小，温度场均匀的效果，对半固态成形很有利。能满足升温速度快、控温准确、温度分布均匀、氧化少、易于自动控制的要求。2、由于电流频率选择了中频640-1000HZ，能使坯料的最大温差控制在6℃左右，同时又兼顾到了加热速度、电磁搅拌力和坯料温度的均匀性。3、由于采用了与坯料大小相匹配的加热线圈，坯料的直径等于加热线圈内径的0.4-0.85倍；坯料的高度等于加热线圈高度的0.4-0.95倍，可以获得升温速度快、控温准确、温度分布均匀的加热效果。附图说明本专利技术的具体特征性能由以下的实施例及其附图进一步描述。图1为本专利技术半固态成形技术中的二次加热工艺所采用的二次加热装置的示意图。具体实施例方式本专利技术铝合金半固态成形技术中的二次加热工艺，通过半固态成形技术中的二次加热装置实施，为多电炉间歇式分段感应加热工艺，分快速加热和慢速加热两个阶段进行加热，快速加热阶段和慢速加热阶段分别有1-5个加热工位组成。该二次加热装置如图1所示，包括一加热机构11和一坯料载运机构12，加热机构11包括一可上下移动的升降机构111和连接在该升降机构111上的快速加热线圈112和慢速加热线圈114，所述快速加热线圈112和慢速加热线圈114各设为有1～5个，可根据加热坯料的大小、加热时间的长短和选择的表面功率的高低来确定快速加热和慢速加热的次数，以及设计该装置的快速加热线圈和慢速加热线圈的个数。坯料载运机构12包括一可水平旋转的转盘121和设置在该转盘周边的多个保温座122。图1中是一种实施例装置的情况，该实施例选择了两个快速加热工位和两个慢速加热工位，包括多个保温座顺序形成加料工位1221、第一快速加热工位1222、第二快速加热工位1223、第一慢速加热工位1224、第二慢速加热工位1225和取料工位1226。多个线圈与多个保温座设置的间距相同，多个线圈与多个加热工位设置的个数相同，当加热机构下降时，第一快速加热线圈112镶套在第一快速加热工位1222上；第二快速加热线圈113镶套在第二快速加热工位1223上；第一慢速加热线圈114镶套在第一慢速加热工位1224上；第二慢速加热线圈115镶套在第二慢速加热工位1225上。请继续参见图1，本专利技术半固态成形技术中的二次加热工艺，首先根据需要二次加热的合金坯料的大小选择好适配的加热线圈，控制坯料的直径等于线圈内径的0.4-0.85倍，坯料的高度等于线圈高度的0.4-0.95倍；其次将需要二次加热的坯料放在加料工位的保温座上，然后按以下工艺步骤进行加热a、快速加热阶段将坯料置于一快速加热工位，进行1～5次快速加热；每次快速加热包括如下步骤将一快速加热线圈套住坯料进行加热，控制加热线圈的电流频率和工件表面功率密度，加热10-105秒钟后，使加热线圈脱离坯料，停留5-30秒钟，或结束该快速加热阶段或再进入下一次快速加热工位；b、慢速加热阶段将坯料置于一慢速加热工位，进行1～5次慢速加热；每次慢速加热包括如下步骤将一慢速加热线圈套住坯料进行加热，控制加热线圈的电流频率和工件表面功率密度，加热10-105秒钟后，使加热线圈脱离坯料，停留5-30秒钟，或结束该慢速加热阶段或再进入下一次慢速加热工位；c、慢速加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半固态成形技术中的二次加热工艺，通过半固态成形技术中的二次加热装置实施，其特征在于：　　　　首先根据需要二次加热的合金坯料的大小选择好适配的加热线圈，其次将需要二次加热的坯料放在加料工位的保温座上，然后按以下工艺步骤进行加热：　　　　ａ、快速加热阶段：将坯料置于一快速加热工位，进行１～５次快速加热；每次快速加热包括如下步骤：将一快速加热线圈套住坯料进行加热，控制加热线圈的电流频率和工件表面功率密度，加热１０－１０５秒钟后，使加热线圈脱离坯料，停留５－３０秒钟，或结束该快速加热阶段或再进入下一次快速加热工位；　　　　ｂ、慢速加热阶段：将坯料置于一慢速加热工位，进行１～５次慢速加热；每次慢速加热包括如下步骤：将一慢速加热线圈套住坯料进行加热，控制加热线圈的电流频率和工件表面功率密度，加热１０－１０５秒钟后，使加热线圈脱离坯料，停留５－３０秒钟，或结束该慢速加热阶段或再进入下一次慢速加热工位；　　　　ｃ、慢速加热阶段完成后使坯料最终加热到所需的半固态温度范围。取出已加热到所需的半固态温度范围的坯料，完成坯料的二次加热。

【技术特征摘要】
1.一种半固态成形技术中的二次加热工艺，通过半固态成形技术中的二次加热装置实施，其特征在于首先根据需要二次加热的合金坯料的大小选择好适配的加热线圈，其次将需要二次加热的坯料放在加料工位的保温座上，然后按以下工艺步骤进行加热a、快速加热阶段将坯料置于一快速加热工位，进行1～5次快速加热；每次快速加热包括如下步骤将一快速加热线圈套住坯料进行加热，控制加热线圈的电流频率和工件表面功率密度，加热10-105秒钟后，使加热线圈脱离坯料，停留5-30秒钟，或结束该快速加热阶段或再进入下一次快速加热工位；b、慢速加热阶段将坯料置于一慢速加热工位，进行1～5次慢速加热；每次慢速加热包括如下步骤将一慢速加热线圈套住坯料进行加热，控制加热线圈的电流频率和工件表面功率密度，加热10-105秒钟后，使加热线圈脱离坯料，停留5-30秒钟，或结束该慢速加热阶段或再进入下一次慢速加热工位；c、慢速加热阶段完成后使坯料最终加热到所需...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴宗琳，许珞萍，邵光杰，张恒华，孙保良，张梅，冯正辉，罗思东，
申请(专利权)人：上海汇众汽车制造有限公司，上海大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]