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CN113399641B - 一种铝合金压铸件的高致密度压铸成型方法 - Google Patents

一种铝合金压铸件的高致密度压铸成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种铝合金压铸件的高致密度压铸成型方法，包括：将铝合金金属原料熔化并升温，得到铝合金液，向铝合金液加入固态的金属变质剂并一起搅拌；在压铸模具上设置一进浇口，将压铸模具进行预热，并在压铸模具的型腔内表面均与喷上一层脱模剂；将铝合金液倒入压铸模具的进浇口内，采用压射冲头将铝合金液形成超低速压铸，最终将铝合金液压射至压铸模具的型腔内，从而对铝合金液进行压铸得到铝合金压铸件；压铸模具进行开模，喷雾设备采用冷却水向型腔进行喷雾冷却，然后从型腔内取出铝合金压铸件，完成铝合金压铸件的压铸成型。本发明制得的铝合金压铸件气孔率<0.5％，且含气量为0.5‑1/100g，尺寸精度高。

Description

一种铝合金压铸件的高致密度压铸成型方法
技术领域
本发明涉及铝合金铸造技术领域，具体涉及一种铝合金压铸件的高致密度压铸成型方法。
背景技术
对铝合金压铸件的铸造而言，传统的高压铸造过程,主要包括低速压射、高速压射和增压共3个阶段。由于在压铸时铝合金液高速高压填充型腔，这不可避免地给铝合金液在型腔内包卷气体，从而形成气孔缺陷，使铸件的致密度降低。又由于铸件气孔的存在，铸件无法借助T6与T7热处理使力学性能提高，这使得传统的压铸件难以满足高强高韧的力学性能要求。针对以上问题,一种新的超低速压铸工艺引起了关注,这种方法使金属液以层流方式流动,以极低的速度通过铸件内浇口，进而使铝合金液在型腔内不会包卷气体，再以局部加压解决铸件厚壁缩孔缺陷，从而使铸件达到更高的致密度。虽然超低速压铸技术可以满足厚壁铝合金件的低气孔率与高强韧的特殊要求,然而在实际生产中,由于压射速度的降低,容易造成冷隔、流痕、欠铸等缺陷,并且仍具有气孔率高、含气量高的问题，以及尺寸精度难以提高的缺陷，还需要对工艺进行相应的调整和改进。为此，本发明针对铝合金铸件为对象，进行了超低速压铸成型方法研究和改良。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的提供一种铝合金压铸件的高致密度压铸成型方法，其能够解决经超低速压铸成型的铝合金铸件具有气孔率低、含气量低的问题。
实现本发明的目的的技术方案为：一种铝合金压铸件的高致密度压铸成型方法，包括以下步骤：
步骤1：向经过预热升温的熔炼炉内加入铝合金金属原料，以将铝合金金属原料熔化并升温，得到铝合金液，
将得到的铝合金液转移至保温炉内，并向铝合金液加入固态的金属变质剂，然后将铝合金液和金属变质剂一起搅拌；
步骤2：在压铸模具上设置一进浇口，将压铸模具进行预热，并在压铸模具的型腔内表面均与喷上一层脱模剂；
步骤3：将保温炉内的铝合金液倒入压铸模具的进浇口内，采用压射冲头将铝合金液形成超低速压铸，最终将铝合金液压射至压铸模具的型腔内，超低速压铸的铸造压力为60-110Mpa，压铸速度为0.05-0.3m/s，增压时间为2-8s，从而对铝合金液进行压铸得到铝合金压铸件；
步骤4：压铸模具进行开模，喷雾设备采用冷却水向型腔进行喷雾冷却，然后从型腔内取出铝合金压铸件，完成铝合金压铸件的压铸成型。
进一步地，所述步骤1中，将熔炼炉预热升温至740-745℃。
进一步地，所述步骤1中，将铝合金金属原料熔化并升温至680-685℃。
进一步地，进浇口的深度大于5mm，进浇口的直径大于3mm。
进一步地，在压铸模具上还设置有挤压部，挤压部远离进浇口大于40mm，挤压部用于从进浇口流经至压铸模具型腔内的铝合金液进行挤压，以缓解铝合金液的流速。
进一步地，在远离进浇口的压铸模具不同距离出设置有多个所述挤压部设置。
进一步地，所述步骤2中，将压铸模具进行预热至131-220℃。
进一步地，进浇口的横截面面积与压射冲头的横截面面积之比为1:2-8。
进一步地，在步骤3之后、步骤4之前，还包括以下步骤：
增压时间结束后，挤压杆延时1-6s插入压铸模具的型腔内，以便对型腔内的铝合金压铸件进行挤压，挤压杆持续1-5s挤压之后从压铸模具内抽出。
进一步地，所述步骤4中，喷雾冷却持续时间4-7s。
本发明的有益效果为：本发明解决厚壁铝合金件压铸件经常容易出现的气孔、缩孔等缺陷问题，从而提高铝合金压铸件的致密度，满足T6与T7热处理的要求，使铝合金压铸件达到使用要求。本实施例通过对压铸模具的进浇口设计，并加以局部挤压的辅助工艺，对一个汽车铝合金支架压铸,其最小厚度8mm,压铸铝合金材料选用ADC12，浇注温度优选为685℃，在压铸模具顶端厚壁位置安装挤压杆。对压铸出的铝合金压铸件进行分析，结果表明，得到的铝合金压铸件气孔率<0.5％，且含气量为0.5-1/100g，外观质量优秀，尺寸精度也很高，完全符合作为汽车零件的使用要求。
具体实施方式
下面，结合具体实施方案，对本发明做进一步描述。
一种铝合金压铸件的高致密度压铸成型方法，包括以下步骤：
步骤1：向经过预热升温至740-745℃的熔炼炉内加入铝合金金属原料，以将铝合金金属原料熔化并升温至680-685℃，得到铝合金液。升温是伴随熔化同步完成的。
然后，将得到的铝合金液转移至保温炉内，并向铝合金液加入固态的金属变质剂，然后将铝合金液和金属变质剂一起搅拌。可以采用旋转机构旋转保温炉，从而达到对保温炉内的铝合金液和金属变质剂进行搅拌。保温炉起到对铝合金液进行保温作用。
步骤2：在压铸模具上设置一进浇口，进浇口的深度大于5mm，进浇口的直径大于3mm，也即是铝合金液经过进浇口的通道长度大于5mm，经过进浇口的宽度大于3mm。并在远离进浇口的压制模具上设置有挤压部，挤压部远离进浇口大于40mm，挤压部用于从进浇口流经至压铸模具型腔内的铝合金液进行挤压，以缓解铝合金液的流速，形成超低速压射。
优选地，挤压部可以设置多个，例如在远离进浇口50mm、80mm和120mm处分别设置一个挤压部，从而在相应地方形成局部挤压。
将压铸模具进行预热至131-220℃，并在压铸模具的型腔内表面均与喷上一层脱模剂。
步骤3：将保温炉内的铝合金液通过料勺倒入压铸模具的进浇口内，铝合金液再经过压铸模具内的输送装置，采用压射冲头形成超低速压铸，最终将铝合金液压射至压铸模具的型腔内。超低速压铸的铸造压力为60-110Mpa，压铸速度为0.05-0.3m/s(米/秒)，增压时间为2-8s(秒)，从而对铝合金液进行压铸得到铝合金压铸件。
其中，进浇口的横截面面积与压铸模具内用于形成超低速压铸的压射冲头的横截面面积之比为1:2-8。
步骤4：增压时间结束后，挤压杆延时1-6s插入压铸模具的型腔内，以便对型腔内的铝合金压铸件进行挤压，挤压杆持续1-5s挤压之后从压铸模具内抽出。其中，挤压杆连接的挤压油路的压力为10-30MPa。
优选地，挤压杆的直径为10-16mm。
步骤5：调整喷雾设备朝向和角度，以使得喷雾设备的喷雾能够覆盖压铸模具的整个型腔。压铸模具进行开模，喷雾设备采用冷却水向型腔进行喷雾冷却，喷雾冷却持续时间4-7s，然后从型腔内取出铝合金压铸件，完成铝合金压铸件的压铸成型。
通过处理，可解决厚壁铝合金件压铸件经常容易出现的气孔、缩孔等缺陷问题，从而提高铝合金压铸件的致密度，满足T6与T7热处理的要求，使铝合金压铸件达到使用要求。本实施例通过对压铸模具的进浇口设计，并加以局部挤压的辅助工艺，对一个汽车铝合金支架压铸,其最小厚度8mm,压铸铝合金材料选用ADC12，浇注温度优选为685℃，在压铸模具顶端厚壁位置安装挤压杆。对压铸出的铝合金压铸件进行分析，结果表明，得到的铝合金压铸件气孔率<0.5％，且含气量为0.5-1/100g，外观质量优秀，尺寸精度也很高，完全符合作为汽车零件的使用要求。
本说明书所公开的实施例只是对本发明单方面特征的一个例证，本发明的保护范围不限于此实施例，其他任何功能等效的实施例均落入本发明的保护范围内。对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种铝合金压铸件的高致密度压铸成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：向经过预热升温的熔炼炉内加入铝合金金属原料，以将铝合金金属原料熔化并升温，得到铝合金液，
将得到的铝合金液转移至保温炉内，并向铝合金液加入固态的金属变质剂，然后将铝合金液和金属变质剂一起搅拌；
步骤2：在压铸模具上设置一进浇口，将压铸模具进行预热，并在压铸模具的型腔内表面均匀喷上一层脱模剂，进浇口的深度大于5mm，进浇口的直径大于3mm，
在压铸模具上还设置有挤压部，挤压部远离进浇口且挤压部与进浇口的距离大于40mm，挤压部用于从进浇口流经至压铸模具型腔内的铝合金液进行挤压，以缓解铝合金液的流速；
步骤3：将保温炉内的铝合金液倒入压铸模具的进浇口内，采用压射冲头将铝合金液形成超低速压铸，最终将铝合金液压射至压铸模具的型腔内，超低速压铸的铸造压力为60-110Mpa，压铸速度为0.05-0.3m/s，增压时间为2-8s，从而对铝合金液进行压铸得到铝合金压铸件；
步骤4：压铸模具进行开模，喷雾设备采用冷却水向型腔进行喷雾冷却，然后从型腔内取出铝合金压铸件，完成铝合金压铸件的压铸成型，
在步骤3之后及步骤4之前，还包括以下步骤：
增压时间结束后，挤压杆延时1-6s插入压铸模具的型腔内，以便对型腔内的铝合金压铸件进行挤压，挤压杆持续1-5s挤压之后从压铸模具内抽出。
2.根据权利要求1所述的铝合金压铸件的高致密度压铸成型方法，其特征在于，所述步骤1中，将熔炼炉预热升温至740-745°C。
3.根据权利要求1所述的铝合金压铸件的高致密度压铸成型方法，其特征在于，所述步骤1中，将铝合金金属原料熔化并升温至680-685°C。
4.根据权利要求1所述的铝合金压铸件的高致密度压铸成型方法，其特征在于，在远离进浇口的压铸模具不同距离处设置有多个所述挤压部。
5.根据权利要求1所述的铝合金压铸件的高致密度压铸成型方法，其特征在于，所述步骤2中，将压铸模具预热至131-220°C。
6.根据权利要求1所述的铝合金压铸件的高致密度压铸成型方法，其特征在于，进浇口的横截面面积与压射冲头的横截面面积之比为1:2-8。
7.根据权利要求1所述的铝合金压铸件的高致密度压铸成型方法，其特征在于，所述步骤4中，喷雾冷却持续时间4-7s。
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