一种过共晶铝硅合金铸件半固态流变挤压铸造工艺及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种过共晶铝硅合金半固态流变挤压铸造工艺及装置，属于金属材料半固态成形技术领域。所述工艺包括：熔炼合金金属液，采用电磁搅拌方法制备过共晶铝硅合金半固态浆料，将浆料浇入一个温度在６１０℃～６３０℃的保温炉中储存，然后利用一个定量保温杯，将所述浆料浇入预热到１５０℃～２５０℃的模具中，在挤压速度０．１ｍｍ／ｓ～０．５ｍｍ／ｓ，加压压力为５０ＭＰａ～１５０ＭＰａ，保压时间为１０ｓ～８０ｓ条件下挤压铸造。实现了过共晶铝硅合金制品的半固态连续流变挤压铸造，不仅提高了材料的利用率，减少加工余量，降低能耗，同时初生Ｓｉ的颗粒获得了细化，共晶组织获得了细化和球化，铸件整体组织较为致密，铸件表面质量高，本工艺简单，流程短，设备投资小，成本低，其工艺及设备的实用性较强。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种过共晶铝硅合金铸件半固态流变挤压铸造工艺及装 置，属于金属材料半固态成形
技术背景过共晶铝硅合金铸件的传统生产工艺有砂型铸造、金属型铸造、压 力铸造(包括挤压铸造和高压铸造)。这些工艺存在的不足是砂型铸造的 晶粒粗大，强度差；金属型铸造的浇注系统重量重，所以铸件收得率低； 高压铸造内含气体，不能进行热处理。此外，这些传统的铸造方法都是在 高温下进行的， 一般的浇注温度均超过合金液相线5(TC以上。而半固态成 形加工技术是在合金的液相线一固相线温度之间，是对非枝晶固相与液相 共存的两相浆料进行成形的技术。显然，半固态成形加工技术与传统的液 态金属成形加工技术相比，具有以下诸多优点铸件的氧化率低，裹气少， 热收縮小，致密性高，可实现近终成形，模具热冲击小，节约能源等。半固态成形技术又分为触变成形和流变成形两种工艺路线。与触变成 型相比，流变成形具有流程短、能耗低、成本低等优点，但同时也存在下 列技术难点浆料的生产效率低，成本高，且制备的浆料较为粘稠，储存、 运输困难，同时定量浇注也是一大难点，加之发展较晚，目前获得商业化 应用还比较少，尤其在我国还没有实际应用的报道。另外，目前半固态流 变成型的关键技术和设备的实用性不强，成本偏高等因素是制约该技术发 展的主要原因之一。
技术实现思路
本专利技术针对目前半固态流变成型存在的半固态浆料储存、运输和定量 浇注困难等主要技术难点，提出了一种过共晶铝硅合金铸件半固态流变挤 压铸造工艺及装置。本专利技术的研究者们对过共晶铝硅合金半固态浆料的组织、流变性能、 挤压铸造工艺等技术问题进行了系统研究，并研制出本专利技术的技术方案， 通过该方案较好地解决了上述技术难题，结合挤压铸造技术，实现了制品 的连续半固态流变挤压铸造生产。本专利技术通过下列技术方案实现 一种过共晶铝硅合金铸件的半固态流 变挤压铸造工艺，其特征在于经过下列工艺步骤A、 半固态金属浆料制备熔炼过共晶铝硅合金金属液，将其制备成半 固态浆料；B、 将半固态浆料浇入温度为610 63(TC的保温炉中储存；C、 将挤压铸造模具预热至150 25(TC，并喷涂脱模剂；D、 利用保温定量杯从保温炉中盛取半固态浆料，浇入挤压铸造模具后， 以0.1 0.5 mm/s的挤压速度，比压为50 150MPa的压力进行挤压铸造， 然后保压10 80s后，开模取件。所述步骤A中使用现有技术中的电磁搅拌器，将熔炼的过共晶铝硅合 金金属液，制备成半固态浆料，制备时的参数为电磁搅拌电流4 30A， 浆料冷却速度4 30 °C/s。所述步骤C中所用的脱模剂为现有的FGW01-A，并加水50 150倍进 行稀释。所述步骤D中采用保温定量杯进行浇注，浇注温度为580 630°C 。 所述步骤D中开始加压时间为3 s 8 s。 所述歩骤D中所用挤压设备为普通液压机或挤压铸造机。 所述步骤B中的储存保温炉为一其上开进料口和出料口的壳体，壳体内设有保温层及石墨坩埚，在保温层与石墨坩埚之间设有电加热元件，电加热元件与炉外的电控器电连接。所述保温定量杯由Al203陶瓷烧制，保温功能好，其容积精度达到土5g。本专利技术所述过共晶铝硅合金的成分质量比(Wt.%)为Si: 19 22%; Cu: 1.0 2.0%; Mg: 0.4 0.8 %; Mn: 0.3 0.5%; Re: 0.5 1.5%;余量为Al。本专利技术利用过共晶铝硅合金在液一固两相区流动性好的特点，针对性 地解决了半固态浆料的储运、定量浇注等技术难题，结合传统挤压铸造技 术，实现了制品的连续半固态流变挤压铸造生产。本专利技术的工艺技术可以 代替金属型等传统铸造工艺，生产各种过共晶铝硅合金制品，如发动机活 塞等，通过本专利技术可使浇注温度从传统工艺的70(TC左右降低到610 630 °C，不仅提高了材料的利用率，减少加工余量，降低能耗，同时初生Si的 颗粒获得了细化，共晶组织获得了细化和球化，铸件整体组织很致密(如 附图3所示)，铸件表面质量高，较大地提升了产品的力学性能和表面质量， 此外，本专利技术工艺简单，流程短，设备投资小，成本低，其工艺及设备的 实用性较强，具有较好的应用前景。附图说明图1为本专利技术的工艺设备示意图；图2为电磁搅拌器结构剖面图；图3为保温炉结构示意图；图4为活塞铸件显微组织图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步描述。图1中，1为电磁搅拌器，2为保温炉，3为定量浇杯，用八1203陶瓷 烧制而成，4为现有技术的挤压机，5为成型铸件。图2中的电磁搅拌器结构是6—阀门，7—冷却水，8—喷水孔，9— 保护气导入管，10—热电偶，ll一石墨坩埚，12—电阻丝，13—搅拌线圈， 14一.外壳，15—铁芯，16—支架，17—底板，18—盖板。图3中的保温炉结构是19为壳体，其内设有保温材料层22及石墨坩 埚21， 22与21之间设有电加热丝20， 24为壳体19底部的出料口，其上 设有电加热丝20，电加热丝20与炉外的现有技术的温控器电连接，用于控 制加热温度，出料口 24的端部设有石墨堵头23，壳体19内设有热电偶25，壳体19顶部设有保温盖27，其上开进料口 26。本专利技术实施例所用过共晶铝硅合金为ZL117，其成分质量比(wt.%)为Si: 19 22%; Cu: 1.0 2.0%; Mg: 0.4 0.8 %; Mn: 0.3 0.5 0/o;Re: 0.5 1.5%;余量为Al。实施例1(1)按照常规方法将成分质量比(wt.%)为19°/。Si， 1.0%Cu， 0.4 %Mg， 0.3°/。Mn， 0.5%Re，余量为Al的ZL117合金熔炼成金属液，再 用图2所示的电磁搅拌器制备成过共晶铝硅合金ZL117半固态浆料，其中 控制电磁搅拌电流4 10A，浆料冷却速度4 10°C/s;(2) 将上述步骤所得半固态浆料浇入图3所示的保温炉中储存，控制 保温温度为610 630°C ，储存时间为0 min 15min;(3) 预热一个现有技术的杯形铸件的挤压铸造模具到200 250°C，并 按常规量喷涂脱模剂，脱模剂采用现有技术常用的FGW01-A，并加水50 倍稀释而成；(4) 利用图1中的保温定量杯3从图3所示的保温炉中盛取半固态浆 料，浇入歩骤(3)所预热的杯形铸件挤压铸造模具中，控制浇注温度580 60(TC之间，然后在3 5s时间里，快速启动挤压机并以0.3mm/s的挤压速 度合模加压，压力达到80MPa时保压，保压40s后开模取件，即得所需铸 件。实施例2(1) 按照常规方法将成分质量比(wt.%)为22%Si， 2.0%Cu， 0.8 % Mg， 0.5 % Mn， 1.5 % Re，余量为Al的ZL117合金熔炼成金属液，再用 图2所示的电磁搅拌器制备成过共晶铝硅合金ZL117半固态浆料，其中控 制电磁搅拌电流20 30A，浆料冷却速度20 30°C/s;(2) 将上述步骤所得半固态浆料浇入图3所示的保温炉中储存，其保 温温度为610°C 630°C ，储存时间为0 min 15min;(3) 预热一个发动机活塞铸件的挤压铸造模具到200 25(TC，并按常规量喷涂脱模剂，脱模剂采用现有技术常用的FGW01-A，并加水150倍稀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过共晶铝硅合金铸件的半固态流变挤压铸造工艺，其特征在于经过下列工艺步骤：Ａ、半固态金属浆料制备：熔炼过共晶铝硅合金金属液，将其制备成半固态浆料；Ｂ、将半固态浆料浇入温度为６１０～６３０℃的保温炉中储存；Ｃ、将挤压铸造模具预热至１５０～２５０℃，并喷涂脱模剂；Ｄ、利用保温定量杯从保温炉中盛取半固态浆料，浇入挤压铸造模具后，以０．１～０．５ｍｍ／ｓ的挤压速度，比压为５０～１５０ＭＰａ的压力进行挤压铸造，然后保压１０～８０ｓ后，开模取件。

【技术特征摘要】
1、一种过共晶铝硅合金铸件的半固态流变挤压铸造工艺，其特征在于经过下列工艺步骤A、半固态金属浆料制备熔炼过共晶铝硅合金金属液，将其制备成半固态浆料；B、将半固态浆料浇入温度为610～630℃的保温炉中储存；C、将挤压铸造模具预热至150～250℃，并喷涂脱模剂；D、利用保温定量杯从保温炉中盛取半固态浆料，浇入挤压铸造模具后，以0.1～0.5mm/s的挤压速度，比压为50～150MPa的压力进行挤压铸造，然后保压10～80s后，开模取件。2、 根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述步骤A中电磁搅拌电 流为4 30A，浆料冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：周荣，卢德宏，蒋业华，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]