半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理方法技术

本发明专利技术公开一种半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理强化工艺，该工艺包括如下步骤：熔炼、制备半固态浆料、流变压铸、铸件淬火、人工时效处理。本发明专利技术所述工艺中没有经过高温固溶处理，只经过人工时效处理，所以根据本发明专利技术所述工艺制得的铸件无需担心产生气泡，大大降低产品的报废率；本发明专利技术所述的工艺制得铸件的本体力学性能，与现有技术的高温固溶加人工时效热处理工艺相比，同样也能达到要求；同时本发明专利技术所述的工艺对压铸机要求不高，使用国产品牌压铸机进行半固态流变压铸的铸件力学性能也能达到要求。

【技术实现步骤摘要】
半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理方法
本专利技术涉及一种轻合金半固态成形
，尤其涉及一种半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理方法。
技术介绍
半固态金属加工技术是21世纪前沿性的金属加工技术，利用了金属从液态向固态转变或固态向液态转变时固液共存的特性，综合了凝固加工和塑性加工的长处，与传统的铸造加工相比，显示出较大的潜在优势，具有减少缩松、提高强度、凝固潜热小、浇铸温度低、可提高模具寿命等特点，在汽车、航空等工业领域受到广泛关注。半固态压铸按中间体状态不同分为两种方式：半固态熔体流变压铸和半固态坯料触变压铸。半固态熔体流变压铸就是将熔炼好的合金液在其液相线与固相线温度范围进行必要的凝固控制，得到含有非枝晶固相的半固态熔体，并将其直接送入压铸机压室内成型的方法。铝合金材料具备密度小、比强度大、比刚度高、弹性好、抗冲击性能优良、耐腐蚀、耐磨性好、良好加工成型特性以及回收再生特性等优点。当代汽车用铝合金主要分为铸造铝合金和变形铝合金，变形铝合金主要应用于车身系统部件，如发动机罩、车身骨架、覆盖件以及热交换器系统部件等，而铸造铝合金主要应用于发动机系统、传动系统及底盘行走系统等。铸造铝合金需满足机械性能和耐腐蚀性要求，并且应具备良好的铸造性能，因此铸造铝合金含有较多的合金元素以满足上述要求。常用的铸造铝合金分为Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系四系。其中以Al-Si系合金为主。半固态铝硅合金流变压铸件必须经过热处理，其潜在的力学性能才能得到充分的发挥。半固态铝硅合金流变压铸件目前采取的热处理强化工艺一般为T6热处理工艺，即高温固溶加人工时效热处理工艺，如中国专利CN103170600A公开的一种铝硅合金分闸件半固态流变压铸成形工艺，所述组合热处理即为T6热处理工艺。这种工艺对铸件在铸态时的含气量要求很高，即铸件含气量必须很低，否则，铸件经过高温固溶处理后将出现气泡。这也要求半固态浆料制备、流变压铸参数匹配、模具浇道和排液系统的设计非常苛刻，对压铸机功能的要求也较高。为解决上述问题，中国专利CN103170600A在压铸机压铸成形时采用慢压射方式，以减少或消除铸件内部气孔。然而，这种方式的效果并不确定的情况下，采用慢压射方式铸件很容易产生冷隔或欠铸等铸造缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术的上述缺陷，本专利技术提供一种对铸件在铸态时含气量要求不高、对压铸设备要求也不高的半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理方法。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)熔炼：将铝硅合金熔化至液态，温度控制在680～720℃，再进行精炼，精炼时，使用惰性气体进行除气，并加入造渣剂进行除渣，再加入变质剂得到熔炼铝硅合金；(2)制备半固态浆料：将步骤(1)得到的熔炼铝硅合金温度降至610～640℃并保温，搅拌状态下制备半固态浆料，该浆料温度控制在600～615℃之间；(3)流变压铸：将步骤(2)得到的半固态浆料直接流变压铸成特定规格的铸件；(4)铸件淬火：步骤(3)结束后，在1～5秒钟内将所述铸件置于冷水中冷却，水温控制在20～50℃之间；(5)人工时效处理：将步骤(4)得到的铸件加热到时效温度170～190℃，时效保温时间6～9小时后放在空气中冷却。优选地，上述方法的步骤(1)所述的变质剂为Al-10％Ce。优选地，上述方法的步骤(1)所述的熔炼铝硅合金中Ce含量在0.2～0.4％。优选地，上述工艺的步骤(2)所述的半固态浆料是施加永磁搅拌进行制备，其永磁体为N42的钕铁硼磁钢，采用4极组装，电机转速为500～600r/min。优选地，上述方法的步骤(3)所述的压铸机的压室的充满度控制在50～80％。优选地，上述方法的所述模具包括直浇道、横浇道、内浇道，各个浇道的横截面积定义为S直浇道、S横浇道、S内浇道，其比例S直浇道：S横浇道：S内浇道＝1:0.6～0.7:0.4～0.5，其中式中G为所述铸件质量，其单位为克，k为8～15。优选地，上述方法的所述模具内的所述横浇道的末端设置集渣包。优选地，上述方法的所述模具内的所述内浇道的横截面形状为弧形。优选地，上述方法的所述模具还设置一排气槽，该排气槽的横截面积为S内浇道的10～15％。优选地，上述方法的步骤(3)所述的将半固态浆料直接流变压铸成特定规格的铸件是在压铸机完成，压铸时先后经过浆料堆聚和压射充型两个过程，该浆料堆聚过程的压射速度在100～150mm/s，该压射充型过程的压射速度在1500～2500mm/s，保压留模3～7秒。本专利技术采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：(1)本专利技术所述方法中没有经过高温固溶处理，只经过人工时效处理，所以根据本专利技术所述工艺制得的铸件无需担心产生气泡，大大降低产品的报废率；(2)根据本专利技术所述方法制得铸件的本体力学性能，与现有技术的高温固溶加人工时效热处理工艺制得铸件的本体力学性能相比，同样也能达到要求；(3)本专利技术所述方法对压铸机要求不高，使用国产品牌压铸机进行半固态流变压铸的铸件力学性能也能达到要求。附图说明图1是本专利技术所述方法的流程示意图。图2是本专利技术具体实施方式的ZL101A铸件的本体力学性能与Ce含量的关系图。图3是本专利技术具体实施方式的ZL114A铸件的本体力学性能与Ce含量的关系图。具体实施方式本专利技术提供一种半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理方法，其中铸造铝硅合金是一个系列，有十多种，在GB/T1173-1995中用ZL1**来表示，其中**表示编号，本专利技术之具体实施方式中以ZL101A和ZL114A铝硅合金作为实施例，但本专利技术所述方法并不仅限于这两种铝硅合金。实施例1本专利技术提供一种半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理方法，按照如图1所示的本专利技术所述方法的流程示意图，包括如下步骤：(1)熔炼：将ZL101A铝硅合金锭、纯镁锭熔化至液态，温度控制在680～720℃，再进行精炼，精炼时，使用氮气或经过除湿的氩气或其它惰性气体进行除气，并加入造渣剂进行除渣，再加入变质剂Al-10％Ce得到熔炼铝硅合金；(2)制备半固态浆料：将步骤(1)得到的熔炼铝硅合金温度降至610～640℃并保温，施加永磁搅拌制备半固态浆料，该浆料温度控制在600～615℃之间，其中永磁搅拌的永磁体为N42的钕铁硼磁钢，采用4极组装，电机转速为500～600r/min；(3)流变压铸：将上述半固态浆料直接倾倒入压铸机的压室进行流变压铸成特定规格的铸件，倾倒过程中经过的模具和压铸机的压室事先预热至300～350℃之间，所述的压铸机为一般国产品牌压铸机，压铸时先后经过浆料堆聚和压射充型两个过程，该浆料堆聚过程的压射速度在100～150mm/s，该压射充型过程的压射速度在1500～2500mm/s，保压留模3～7秒，压室充满度控制在50～80％；(4)铸件淬火：步骤(3)结束后，在1～5秒钟内将所述铸件置于冷水中冷却，水温控制在20～50℃之间；(5)人工时效处理：将步骤(4)得到的铸件加热到时效温度170～190℃，时效保温时间6～9小时后放在空气中冷却。其中，步骤(3)所述模具需预先设计，其包括直浇道、横浇道、内浇道，各个浇道的横截面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)熔炼：将铝硅合金熔化至液态，温度控制在680～720℃，再进行精炼，精炼时，使用惰性气体进行除气，并加入造渣剂进行除渣，再加入变质剂得到熔炼铝硅合金；(2)制备半固态浆料：将步骤(1)得到的熔炼铝硅合金温度降至610～640℃并保温，搅拌状态下制备半固态浆料，该浆料温度控制在600～615℃之间；(3)流变压铸：将步骤(2)得到的半固态浆料直接流变压铸成特定规格的铸件；(4)铸件淬火：步骤(3)结束后，在1～5秒钟内将所述铸件置于冷水中冷却，水温控制在20～50℃之间；(5)人工时效处理：将步骤(4)得到的铸件加热到时效温度170～190℃，时效保温时间6～9小时后放在空气中冷却。

【技术特征摘要】
1.一种半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)熔炼：将铝硅合金锭、纯镁锭熔化至液态，温度控制在680～720℃，再进行精炼，精炼时，使用惰性气体进行除气，并加入造渣剂进行除渣，再加入变质剂Al-10％Ce得到熔炼铝硅合金；(2)制备半固态浆料：将步骤(1)得到的熔炼铝硅合金温度降至610～640℃并保温，搅拌状态下制备半固态浆料，该浆料温度控制在600～615℃之间；(3)流变压铸：将步骤(2)得到的半固态浆料直接流变压铸成特定规格的铸件；(4)铸件淬火：步骤(3)结束后，在1～5秒钟内将所述铸件置于冷水中冷却，水温控制在20～50℃之间；(5)人工时效处理：将步骤(4)得到的铸件加热到时效温度170～190℃，时效保温时间6～9小时后放在空气中冷却；其中，步骤(1)中铝硅合金锭为ZL101A或ZL114A，当为ZL101A时，所得的熔炼铝硅合金中Mg含量为0.40～0.50％；当为ZL114A时，所得的熔炼铝硅合金中Mg含量为0.65～0.75％；其中，所述步骤(1)所述的熔炼铝硅合金中Ce含量在0.2～0.4％；其中，步骤(1)中所述的Al-10％Ce的铝铈合金为块状，用托板托住合金浸入炉内进行熔化，熔化1小时后才可以进行步骤(2)制备半固态浆料。2.根据权利要求1所述的一种半固态铝硅合金流变压铸件无泡热处理方法，其特征在于，步骤(2)所述的半固态浆料是施加永磁搅拌进行制备，其永磁体为N42的钕铁硼磁钢，采用4极组装，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈正周，
申请(专利权)人：慈溪阿尔特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33