一种纳米铝合金金具的超低速压铸方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种纳米铝合金金具的超低速压铸方法及设备，涉及铝合金金具领域。本发明专利技术对超低速压铸工艺进行改进，主要体现在压铸速度的改进，而且通过暗冒口部位要求充分刷保温涂料，形成保温层，使暗冒口延迟凝固，让水道砂芯树脂分解气体往上逸至冒口中，气孔下方尖角变为圆角过度，使气体便于往上逸至暗冒口，减少压铸成型间隙内的空气的残留，使压铸成型间隙能够快速形成似真空状态，在提高铝合金金属液的流动速度，缩短压铸周期的同时，还有效减少空气对铝合金金属液的影响，提高铝合金金属液流动的均匀度，减少压铸中上气孔、缩筋等不良的产生。不良的产生。不良的产生。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米铝合金金具的超低速压铸方法及设备


[0001]本专利技术涉及铝合金金具制备领域，特别是涉及一种纳米铝合金金具的超低速压铸方法及设备。

技术介绍

[0002]铝合金金具，输电线路广泛使用的铝制金属附件，大部分金具在运行中需要承受较大的拉力，有的还要同时保证电气方面接触良好。金具种类繁多，用途各异，例如，安装导线用的各种线夹，组成绝缘子串的各种挂环，连接导线的各种压接管、补修管，分裂导线上的各种类型的间隔棒等，此外还有杆塔用的各类拉线金具，以及用作保护导线的大小有关，须互相配合。
[0003]公开号“CN111455208B”公开的“一种纳米改性铝合金材料与其制备方法及其制造的节能环保电力金具”，该方法包括如下步骤：1)制备硅包覆碳纳米管：将硅粉与碳纳米管混合后进行机械球磨，使硅粉与碳纳米管充分混合，构建核壳结构，得到硅包覆碳纳米管；2)制备纳米改性铝合金材料：将步骤1)所得硅包覆碳纳米管加入铝合金基体中进行半固态搅拌，使添加的硅包覆碳纳米管在铝合金基体中均匀分散，随后升温浇铸，得到纳米改性铝合金材料铸棒。本专利技术制备的纳米改性铝合金材料较传统的电力金具用可锻铸铁材料具有轻质、高强、免镀锌的优势，且比常规铝合金强度更高。
[0004]现在铝合金在进行压铸的过程中，由于超低速压铸的速度较慢，使铝液在充填过程中，呈层流流动，虽能减少普通压铸过程中紊流带来的卷气，但是排气不够完全，容易产生气孔，盖面气孔内部探伤报废减小，产品优良率大幅提高，而且，超低速压铸的速度一成不变，在不同压铸时间上，容易造成气孔、缩筋等不良的产生，抗拉强度、屈服强度、延伸率大大降低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种纳米铝合金金具的超低速压铸方法及设备，解决由于超低速压铸的速度较慢，使铝液在充填过程中，呈层流流动，虽能减少普通压铸过程中紊流带来的卷气，但是排气不够完全，容易产生气孔，盖面气孔内部探伤报废减小，产品优良率大幅提高，而且，超低速压铸的速度一成不变，在不同压铸时间上，容易造成气孔、缩筋等不良的产生，抗拉强度、屈服强度、延伸率大大降低：
[0006]本专利技术为一种纳米铝合金金具的超低速压铸方法，包括以下步骤：
[0007]S1、铝合金液制作：
[0008]按下述配比称取各炉料，Si：7.5％、Mg：0.35％为不变含量的元素，Cu： 0.6％～1.5％，Ni：0.7～2.3％，Fe：0.3～0.9％，Mn：0.2～0.8％其余为Al；
[0009]将炉料加入熔化炉中，熔化炉温度为800
±
20℃，当炉料开始融化时加入精炼剂，炉料全部融化后加入精炼剂，去掉渣滓，得铝合金溶液；
[0010]其中，在铝硅合金中添加Cu、Ni、Mn、Fe合金元素后能在基体析出 Al
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Ni、Al
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Ni
‑
Cu、Al
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Ni
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Fe
‑
Mn、Al
‑
Ni
‑
Fe
‑
Si等高温强化相，提高合金高温性能。在Fe含量较低时合金中含Ni、Cu相为主要的高温强化相，这种高温强化相在基体析出提高合金的高温力学性能。但随着Ni的增加并没有出现预想的在基体中形成网状结构，反而使含Ni相变大。在Ni、Mn作用下Fe形态得到很大改善，产生的含Fe相主要为鱼骨状、花瓣状和块状，一定程度上提高合金的力学性能。这些含Fe相沿α
‑
Al基体分布与在基体中均匀分布的含Ni相有机结合，在基体形成封闭和半封闭的网状结构，更大程度上提高铝硅合金的高温力学性能。
[0011]S2、纳米复合材料制作：
[0012]将碳包覆铁与碳化铁纳米颗粒混合后进行机械球磨，使硅粉与碳纳米管充分混合，构建由铁纳米颗粒和碳化铁纳米颗粒内核和包覆在所述铁纳米颗粒和碳化铁纳米颗粒表面的氮、氧掺杂的石墨化碳层外壳，得到纳米复合材料；
[0013]S3、混合：
[0014]将S2所得的纳米复合材料与S1所得铝合金溶液混合，进行半固态搅拌，使添加的纳米复合材料在铝合金溶液中均匀分散，得到混合液；
[0015]其中，将由铁纳米颗粒和碳化铁纳米颗粒内核和包覆在所述铁纳米颗粒和碳化铁纳米颗粒表面的氮、氧掺杂的石墨化碳层外壳组成的纳米复合材料与铝合金溶液混合，制作成新的纳米铝合金金具，首先，纳米复合材料结构完整，包覆紧密，在铝本身的良好塑性下，大大提高了铝合金金具的强度，铝合金金具的表面在一定时间内将会发生钝化，大大提高了铝合金金具的耐腐蚀性，纳米铝合金金具也继承了铝合金和碳纳米复合材料的优良的导电性、导热性以及抗蚀性。
[0016]S4、超低速压铸：
[0017]将得到的混合液转移至保温炉内，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，将保温炉内的混合液倒入压铸模具的进浇口内，采用压射冲头将混合液形成超低速压铸，最终将混合液压射至压铸模具的型腔内，铸压速度分为三段，初始时，速度为0.02
‑
0.03m/s，时间为4.0
‑
5.0s；中段变化为0.25
‑
0.38m/s，时间为2.5
‑
3.0s；最后速度为0.01
‑
0.02m/s，时间为0.5
‑
1.0s；停止时，速度均匀减小，直至停止；
[0018]其中，对超低速压铸工艺进行改进，主要体现在压铸速度的改进，铸压速度分为三段，初始时，速度为0.02
‑
0.03m/s，时间为4.0
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5.0s；中段变化为0.25
‑
0.38m/s，时间为2.5
‑
3.0s；最后速度为0.01
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0.02m/s，时间为 0.5
‑
1.0s；停止时，速度均匀减小，直至停止，由于超低速压铸使铝液在充填过程中，呈层流流动，在进行压铸的过程中，初始时，型腔内的混合液还是液体，此时，为了防止空气残留，较慢的进行压铸，能够对压铸成型间隙内的空气进行牵引，减少压铸成型间隙内的空气的残留，使压铸成型间隙能够快速形成似真空状态，在提高铝合金金属液的流动速度，缩短压铸周期的同时，还有效减少空气对铝合金金属液的影响，提高铝合金金属液流动的均匀度，减少压铸中上气孔、缩筋等不良的产生，有效提高压铸的成型质量，中段时，此时，速度较快，时间较短，对铸件进行快速压铸，抗拉强度、屈服强度、延伸率得到提高，停止时，速度呈梯度下降，而不是骤降，速度均匀减小，使得成型效果更好，铸件的精密度更高。
[0019]S5、成型：
[0020]压铸模具进行开模，冷却组件采用点冷模式对模具降温，然后从型腔内取出纳米
铝合金压铸件，完成纳米铝合金压铸件的压铸成型。
[0021]在成型之后经过打磨等过程，变为铝合金金具。
[0022]所述S3中，半固态搅拌本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米铝合金金具的超低速压铸方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、铝合金液制作：按下述配比称取各炉料，Si：7.5％、Mg：0.35％为不变含量的元素，Cu：0.6％～1.5％，Ni：0.7～2.3％，Fe：0.3～0.9％，Mn：0.2～0.8％其余为Al；将炉料加入熔化炉中，熔化炉温度为800
±
20℃，当炉料开始融化时加入精炼剂，炉料全部融化后加入精炼剂，去掉渣滓，得铝合金溶液；S2、纳米复合材料制作：将碳包覆铁与碳化铁纳米颗粒混合后进行机械球磨，使硅粉与碳纳米管充分混合，构建由铁纳米颗粒和碳化铁纳米颗粒内核和包覆在所述铁纳米颗粒和碳化铁纳米颗粒表面的氮、氧掺杂的石墨化碳层外壳，得到纳米复合材料；S3、混合：将S2所得的纳米复合材料与S1所得铝合金溶液混合，进行半固态搅拌，使添加的纳米复合材料在铝合金溶液中均匀分散，得到混合液；S4、超低速压铸：将得到的混合液转移至保温炉内，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，将保温炉内的混合液倒入压铸模具的进浇口内，采用压射冲头将混合液形成超低速压铸，最终将混合液压射至压铸模具的型腔内，铸压速度分为三段，初始时，速度为0.02
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0.03m/s，时间为4.0
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5.0s；中段变化为0.25
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0.38m/s，时间为2.5
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3.0s；最后速度为0.01
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0.02m/s，时间为0.5
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1.0s；停止时，速度均匀减小，直至停止；S5、成型：压铸模具进行开模，冷却组件采用点冷模式对模具降温，然后从型腔内取出纳米铝合金压铸件，完成纳米铝合金压铸件的压铸成型。2.根据权利要求1所述的一种纳米铝合金金具的超低速压铸方法，其特征在于：所述S3中，半固态搅拌的温度为600～680℃，搅拌时间为15～60min。3.根据权利要求1所述的一种纳米铝合金金具的超低速压铸方法，其特征在于：所述S4中，在进行超低速压铸时，对混合液采用至少两阶段增压的步骤包括：启动第一段增压，释放80
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100Mpa的压力作用在混合液上，延时1
‑
2秒；以及启动第二段增压，释放100
‑
120Mpa的压力作用在混合液上。4.根据权利要求3所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑仲明，
申请(专利权)人：天津中祥电气有限公司，
类型：发明
国别省市：