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CN104259418B - 一种用于半固态金属压铸成型的压铸方法 - Google Patents

一种用于半固态金属压铸成型的压铸方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于半固态金属压铸成型的压铸方法，所述压铸方法使用半固态压铸机作为加工设备，采用制浆机作为制备半固态浆料和送料的设备；在制备半固态浆料时向液态的金属原料中添加金属变质剂以使其产生较多的晶核，从而使压铸件产品具有较佳的机械性能。本发明采用半固态浆料的压铸方式，在压铸过程中压铸件产品内部致密、不会产生气孔，确保了压铸件产品最佳的内部结构和机械性能，确保了产品的质量；采用半固态浆料压铸，相比于传统的高速高压压射成型工艺，其出模时的压铸件温度较低，形变量极小，不需要对压铸件进行复杂的表面处理，能够保证产品最佳的形状和表面平整性。

Description

一种用于半固态金属压铸成型的压铸方法
技术领域
本发明涉及一种金属压铸方法，具体涉及一种用于半固态金属压铸成型的压铸方法。
背景技术
普通高速高压压射成型工艺需要680℃左右的高温铝液快速充型，成型过程中易卷气形成内部缩孔和气孔缺陷，铸件加工组装后易产生气密不良；压铸成型后的冷却过程产品热变形大，压铸毛坯变形量可达到2mm左右，清理时需要人工校形保证后续加工需要的平面度，给加工定位造成困难，也对产品的质量和精确度造成不利影响。
目前，普通压铸工艺产品内部质量不稳定，组装产品气密不良比例在10％左右；压铸件的清理工序人工劳动强度大，外观质量不易保证，是压铸生产的瓶颈工序，制约了压铸行业的快速发展。
发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种用于半固态金属压铸成型的压铸方法，该方法采用半固态浆料的压铸方式，使压铸件产品内部致密、不会产生气孔，毛坯压铸件的形变量极小，不需要对压铸件进行复杂的表面处理，能够保证产品最佳的质量和性能。
为解决上述问题，本发明采用技术方案为：
一种用于半固态金属压铸成型的压铸方法，所述压铸方法使用半固态压铸机作为加工设备，采用制浆机作为制备半固态浆料和送料的设备；所述压铸方法的设备布局为：半固态压铸机的左侧为制浆机，半固态压铸机的右侧是用于向模具喷涂脱模剂的喷涂机，半固态压铸机的前侧是用于将模具内压铸件取出的取件机，取件机的右侧与传送带配合，传送带的右端为操作台，操作台上设有用于冲去压铸件上水口的油压机；
所述压铸方法的步骤为：
(1)将模具安装在半固态压铸机上，采用喷涂机将脱模剂喷涂到模具表面，然后合模；
(2)采用加热炉将金属原料熔化，将液态金属原料放入保温炉内保存；金属原料为铝合金金属原料；
(3)制浆机将保温炉内的液态金属原料制备出半固态浆料；制浆机将熔化的金属原料放入料勺内，然后将固态的金属变质剂放入料勺的液态金属原料内，使液态金属原料降温并产生大量的晶核，制备出半固态浆料；
(4)制浆机将半固态浆料输送至半固态压铸机的模具内；由于半固态浆料的温度较熔融状态的金属浆料温度更低，更容易快速压铸成型，所以，半固态浆料在压铸成型后，其温度较低，所以其压铸件出模后，具有一定的机械强度，不会因为温度过高而在出模后发生变形，造成压铸件的形状发生改变，确保了压铸件产品较佳的表面平整和精确规格，不需要后续加工中进行人工打磨使产品形状矫形。
(5)半固态压铸机进行压铸动作，然后开模，取件机将模具内的压铸件取出放入传送带输出；
(6)传动带将压铸件输送至操作台，由油压机冲掉压铸件上的水口，得到最终的压铸产品。
优选的，步骤(5)中的半固态压铸机为1000T的卧式冷室压铸机，压铸温度为586℃～594℃，压铸速度为4.2m/s，系统压力为15.5MPa，增压压力为29MPa。压铸温度的控制能够使铝合金在模具内快速冷却定型，取出压铸件后，压铸件已经温度较低，具有一定的机械强度，不会因为高温而发生形变，确保了压铸件的形状精确性。
优选的，步骤(3)中的液态金属原料中各个组分的质量百分比为：硅6～7.5％，铜0.3～1.7％，锌0.2～2.5％，镍0.4～2.2％，镁0.2～0.7％，铁0.2～1.3％，其余为铝。该液态金属原料可作为散热壳体的压铸原料或者一般设备壳体的压铸原料，其具有极佳的机械强度和散热效果，具体性能见表1中所示。
优选的，步骤(3)中制浆机制备半固态浆料的方法为：保温炉内液态金属原料的温度为其液相线以上12℃～23℃；制浆机将保温炉内熔化的金属原料放入料勺内，然后将固态的金属变质剂放入料勺内，金属变质剂在料勺内吸收液态金属原料的热量后熔化，使液态金属原料降温并产生大量的晶核，制备出半固态浆料；在加入金属变质剂的同时向料勺内的金属原料中吹入氩气以加速混合与冷却，氩气的吹入速度为13升/分钟；金属变质剂的加入量为料勺内金属原料质量的1.5％～3.8％。这样制备的半固态浆料，能够在压铸机内完整填充模具空腔，不会产生气泡，并且凝固后的压铸件具有极佳的机械强度和表面平整性。
优选的，金属变质剂的组分与液态金属原料的组分相同。相同组分的金属变质剂能够与液态金属原料有效混合。
可选的，金属变质剂的组分及各组分的质量比为：硅(6.55～6.90)、铜(0.22～0.85)、锰(0.003～0.008)、镁(0.15～0.75)、锌(0.03～0.075)、钛(0.06～0.1)、铅(0.03～0.05)、铝(91.7～92.8)。经过大量的试验验证和选择，该组分的金属变质剂能够使半固态浆料产生较佳的机械性能。
进一步优选的，金属变质剂的组分及各组分的质量比为：硅(6.70)、铜(0.57)、锰(0.007)、镁(0.38)、锌(0.047)、钛(0.08)、铅(0.04)、铝(92.5)。
本发明的优点和有益效果为：本发明用于半固态金属压铸成型的压铸方法，采用半固态浆料的压铸方式，在压铸过程中压铸件产品内部致密、不会产生气孔，确保了压铸件产品最佳的内部结构和机械性能，确保了产品的质量；
本发明用于半固态金属压铸成型的压铸方法，采用半固态浆料压铸，相比于传统的高速高压压射成型工艺，其出模时的压铸件温度较低，毛坯压铸件在出模时具有一定的机械强度，而传统的液态压铸出模压铸件，其温度较高，出模时容易发生形变；本发明的毛坯压铸件的形变量极小，不需要对压铸件进行复杂的表面处理，能够保证产品最佳的形状和表面平整性；
本发明用于半固态金属压铸成型的压铸方法，采用半固态压铸工艺，使得压铸件产品中具有较多的球状晶体，使压铸件具有更高的机械性能。
附图说明
图1为本发明用于半固态金属压铸成型的压铸方法的设备布局示意图。
图2为本发明压铸方法的流程图。
具体实施方式
下列实施例将进一步说明本发明。
实施例1
本发明采用技术方案为一种用于半固态金属压铸成型的压铸方法，所述压铸方法使用半固态压铸机作为加工设备，采用制浆机作为制备半固态浆料和送料的设备；所述压铸方法的设备布局为：半固态压铸机的左侧为制浆机，半固态压铸机的右侧是用于向模具喷涂脱模剂的喷涂机，半固态压铸机的前侧是用于将模具内压铸件取出的取件机，取件机的右侧与传送带配合，传送带的右端为操作台，操作台上设有用于冲去压铸件上水口的油压机；
所述压铸方法的步骤为：
(1)将模具安装在半固态压铸机上，采用喷涂机将脱模剂喷涂到模具表面，然后合模；
(2)采用加热炉将金属原料熔化，将液态金属原料放入保温炉内保存；金属原料为铝合金金属原料；
(3)制浆机将保温炉内的液态金属原料制备出半固态浆料；制浆机将熔化的金属原料放入料勺内，然后将固态的金属变质剂放入料勺的液态金属原料内，使液态金属原料降温并产生大量的晶核，制备出半固态浆料；液态金属原料中各个组分的质量百分比为：硅6～7.5％，铜0.3～1.7％，锌0.2～2.5％，镍0.4～2.2％，镁0.2～0.7％，铁0.2～1.3％，其余为铝。
制浆机制备半固态浆料的方法为：保温炉内液态金属原料的温度为其液相线以上12℃～23℃；制浆机将保温炉内熔化的金属原料放入料勺内，然后将固态的金属变质剂放入料勺内，金属变质剂在料勺内吸收液态金属原料的热量后熔化，使液态金属原料降温并产生大量的晶核，制备出半固态浆料；在加入金属变质剂的同时向料勺内的金属原料中吹入氩气以加速混合与冷却，氩气的吹入速度为13升/分钟；金属变质剂的加入量为料勺内金属原料质量的1.8％。
金属变质剂的组分及各组分的质量比为：硅(6.70)、铜(0.57)、锰(0.007)、镁(0.38)、锌(0.047)、钛(0.08)、铅(0.04)、铝(92.5)。
(4)制浆机将半固态浆料输送至半固态压铸机的模具内；由于半固态浆料的温度较熔融状态的金属浆料温度更低，更容易快速压铸成型，所以，半固态浆料在压铸成型后，其温度较低，所以其压铸件出模后，具有一定的机械强度，不会因为温度过高而在出模后发生变形，造成压铸件的形状发生改变，确保了压铸件产品较佳的表面平整和精确规格，不需要后续加工中进行人工打磨使产品形状矫形。
(5)半固态压铸机进行压铸动作，然后开模，取件机将模具内的压铸件取出放入传送带输出；半固态压铸机为1000T的卧式冷室压铸机，压铸温度为586℃～594℃，压铸速度为4.2m/s，系统压力为15.5MPa，增压压力为29MPa。
(6)传动带将压铸件输送至操作台，由油压机冲掉压铸件上的水口，得到最终的压铸产品。
针对实施例1制备得到的铝合金压铸件产品中随机抽取三个压铸件产品，对其进行的性能测试，具体测试结果见表1，具体测试方法为：
(1)力学性能：采用室温拉伸实验法(GB/T228.1)，设备为拉伸试验机，在室温下对直径为10mm的标准试样进行测试。测试结果见表1。
(2)导热性能：采用闪光导热分析仪LFA447Nanoflash仪器测试热扩散系数。遵照的标准为ASTME1461；采用功率补偿型差示扫描量热DSC8000测试比热容。
导热系数＝热扩散系数*比热容*密度；测试结果见表1。
(3)平面度：采用三坐标测试仪测试平面上的14个点的Z向坐标，可得平面度数据。测试结果见表1。
表1
由表1中的测试数据可以看出，本发明的实施例1所取得的产品，具有较佳的力学性能、导热性能和平面度，产品的机械强度极佳，具有非常好的平面度，在同类的压铸产品中具有领先的产品性能。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种用于半固态金属压铸成型的压铸方法，其特征在于，所述压铸方法使用半固态压铸机作为加工设备，采用制浆机作为制备半固态浆料和送料的设备；所述压铸方法的设备布局为：半固态压铸机的左侧为制浆机，半固态压铸机的右侧是用于向模具喷涂脱模剂的喷涂机，半固态压铸机的前侧是用于将模具内压铸件取出的取件机，取件机的右侧与传送带配合，传送带的右端为操作台，操作台上设有用于冲去压铸件上水口的油压机；
所述压铸方法的步骤为：
(1)将模具安装在半固态压铸机上，采用喷涂机将脱模剂喷涂到模具表面，然后合模；
(2)采用加热炉将金属原料熔化，将液态金属原料放入保温炉内保存；金属原料为铝合金金属原料；
(3)制浆机将保温炉内的液态金属原料制备出半固态浆料；
(4)制浆机将半固态浆料输送至半固态压铸机的模具内；
(5)半固态压铸机进行压铸动作，然后开模，取件机将模具内的压铸件取出放入传送带输出；
(6)传送带将压铸件输送至操作台，由油压机冲掉压铸件上的水口，得到最终的压铸产品；
其中，步骤(5)中的半固态压铸机为1000T的卧式冷室压铸机，压铸温度为586℃～594℃，压铸速度为4.2m/s，系统压力为15.5MPa，增压压力为29MPa；
步骤(3)中的液态金属原料中各个组分的质量百分比为：硅6～7.5％，铜0.3～1.7％，锌0.2～2.5％，镍0.4～2.2％，镁0.2～0.7％，铁0.2～1.3％，其余为铝。
2.如权利要求1所述的压铸方法，其特征在于，步骤(3)中制浆机制备半固态浆料的方法为：保温炉内液态金属原料的温度为其液相线以上12℃～23℃；制浆机将保温炉内熔化的金属原料放入料勺内，然后将固态的金属变质剂放入料勺内，金属变质剂在料勺内吸收液态金属原料的热量后熔化，使液态金属原料降温并产生大量的晶核，制备出半固态浆料；在加入金属变质剂的同时向料勺内的金属原料中吹入氩气以加速混合与冷却，氩气的吹入速度为13升/分钟；金属变质剂的加入量为料勺内金属原料质量的1.5％～3.8％。
3.如权利要求2所述的压铸方法，其特征在于，金属变质剂的组分与液态金属原料的组分相同。
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