一种铝合金圆环的复合挤压铸造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种铝合金圆环的复合挤压铸造方法，属铝合金异形零件的制备及应 用的技术领域。
【背景技术】
[0002] 铝合金制品的挤压铸造是一种液态成型工艺，是对浇入模具型腔内的液态合金施 加较高的机械压力，使其凝固成型，制成机械零件和制品。
[0003] 目前，直接挤压铸造是将液态金属直接浇入金属模具内，随后合模，实现金属液充 填流动，使金属液充填全部型腔，继续升压和保压使铸件凝固，冷却后脱模，完成铸造的全 过程；随着技术的发展，铝合金异形、复杂零件较多，液态金属在铸造充型过程中加压凝固 难度大，尤其是角部、边缘部位和异形结构部位，很难进行加压凝固，致使铸造中形成缩松 和缩孔，对铸件的质量造成很大的危害；还有的采用间接挤压铸造，用成型压头，将铝合金 液挤入型腔内，由压头和凹模组成的内浇道将压力传递到铸件上；但压头只是部分加压铸 件，铸件的金相组织结构的致密性较低，而且金属液注入模腔后，由于随着金属液充填流 动，金属液温度已经下降，浇道部分也已开始凝固，传递压力效果不好，因此铸件经常有缩 孔和缩松现象。
【发明内容】
[0004] 发明目的
[0005] 本发明的目的是针对【背景技术】的状况，在铝合金圆环零件的铸造中采用复合挤压 铸造的方法，经熔炼铝合金液、模具内浇铸、复合挤压，制成圆环形铝合金铸件，以消除圆环 铸件的缩孔、缩松现象，改善铸件的金相组织结构，提高铝合金铸件的力学性能。
[0006] 技术方案
[0007] 本发明使用的化学物质材料为：铝合金、KCl-NaCl基体精炼剂、无水乙醇、石墨润 滑油、硅藻土脱模剂，其准备用量如下：以克、毫升为计量单位
【主权项】
1. 一种铝合金圆环的复合挤压铸造方法，其特征在于： 使用的化学物质材料为：铝合金、KCl-NaCl基体精炼剂、无水乙醇、石墨润滑油、硅藻 土脱模剂，其准备用量如下：以克、毫升为计量单位
复合挤压铸造方法如下： (1) 制造复合挤压铸造模具 复合挤压铸造模具用热作模具钢4Cr5M〇SiVl制造，凸模挤压表面、凹模型腔表面粗糙 度均为：RaO. 08-0. 16ym; (2) 熔炼铝合金液 铝合金液的熔炼是在坩埚熔炼炉内进行的，是在加热过程中、精炼剂作用下完成的； ① 清理熔炼坩埚，用金属铲、金属刷清理熔炼坩埚，使其表面清洁； ② 清洁熔炼坩埚内部，用无水乙醇清洗坩埚内表面，然后晾干； ③ 切制错合金块，将错合金块用机械进行切制，成l〇_X8_X12mm的金属块； ④ 预热铝合金块，将切制的铝合金块置于预热炉内，进行预热，预热温度为200°C，备 用； ⑤ 预热熔炼坩埚，开启坩埚熔炼炉，预热坩埚，预热温度为250°C，备用； ⑥ 熔炼铝合金液 将预热后的铝合金块置于预热的熔炼坩埚内，开启坩埚熔炼炉加热器，加热熔炼铝合 金块，熔炼温度720°C±5 °C，在此温度恒温保温15min，然后加入KCl-NaCl基体精炼剂 30g±lg，搅动铝合金液，使精炼剂与铝合金液充分混和；清理铝合金液中熔渣，将温度调至 700°C±5°C继续熔炼，恒温保温15min，备用； (3) 复合挤压铸造 铝合金圆环的复合挤压铸造是在挤压铸造机上进行的，是在复合挤压铸造模具内，铝 合金液进行充填、保压、复合挤压、保压、脱模，成型为铝合金圆环； ①安装复合挤压铸造模具 将复合挤压铸造模具的凹模置于挤压铸造机的下工作台上，并与挤压铸造机的料缸、 顶杆、压射杆垂直连接； 将挤压铸造模具的凸模置于挤压铸造机的上部，通过凸模板将其固定在挤压铸造机的 活动型板上； 将上部推杆连接在挤压铸造机的脱模用油压缸上； 调整下部压射杆与上部推杆在同一中心线上； ② 预热料缸、挤压铸造模具 开启挤压铸造机的加热器，预热料缸、挤压铸造模具，预热温度为230°C; ③ 将石墨润滑油100mL±5mL注入料缸与顶杆之间的间隙中，进行润滑； ④ 将硅藻土脱模剂150mL± 10mL均匀地喷涂在挤压铸造模具的凹模、凸模表面，涂层 厚度 0. 02mm; ⑤ 将铝合金液加入到料缸的液腔内； ⑥ 合模，当推板接触凹模时，压射杆、顶杆推动铝合金液进入凹模型腔，下部顶杆加压， 压力为25Mpa，恒压保压时间6s; ⑦ 脱模油压缸拉动上部推杆上移，推杆通过顶出板及连接导柱拉动推板上移，当上顶 出板接触上限位块后，脱模油压缸停止运动，挤压铸造机主油缸施压，推动凸模继续运动与 凹模进行合模，使凸模进入凹模，压紧，主油缸进行保压，保压压力为80MPa，保压时间30s; ⑧ 主油缸拉动凸模板开模，脱模油压缸顶压，推动推板顶出铝合金圆环； ⑨ 冷却，铝合金圆环在空气中冷却至25°C， (4) 清理铸件 将铝合金圆环置于钢质平板上，用机械清理铝合金圆环各部及周边； (5) 清洁铸件 将清理后的铝合金圆环铸件置于钢质平板上，用砂纸打磨内孔及表面，然后用无水乙 醇洗涤，洗涤后晾干，即终产物铝合金圆环； (6) 检测、分析、表征 对制备的铝合金圆环的形貌、色泽、金相组织结构、力学性能进行检测、分析、表征； 用金相分析仪进行金相组织分析； 用微机控制的电子万能试验机进行抗拉强度分析； 用布氏硬度计进行硬度分析； 用图像自动分析仪进行针孔度分析； 结论：铝合金圆环为圆孔型，金相组织致密性好，抗拉强度达230MPa，硬度达75HB，针 孔度等级为一级。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金圆环的复合挤压铸造方法，其特征在于： 模具由凹模（4)、凸模（3)和复合挤压装置组成； 凹模⑷通过左导柱（15)、右导柱（16)与凸模框（17)连接； 凸模⑶与凸模框（17)、模架（9)、凸模板（6)固定连接，凸模（3)固定在凸模框（17) 上，凸模框（17)、模架（9)、凸模板（6)由螺栓（19)、销轴（20)固定； 复合挤压装置由推板（10)、左连接导柱（13)、右连接导柱（14)、上顶出板（11)、下顶出 板（12)、上限位块（7)、下限位块（8)、推杆（5)组成；推板（10)、上顶出板（11)、下顶出板 (12)与左连接导柱（13)、右连接导柱（14)连接在一起，推杆（5)固定在上顶出板（11)、下 顶出板（12)之间，上限位块（7)固定在凸模板（6)下部，下限位块⑶固定在凸模框（17) 上；当推动或拉动推杆（5)时，复合挤压装置整体做上下运动，上下运动的距离由上限位块 (7)和下限位块⑶限制； 在凹模⑷上设有电阻加热孔（18)，凸模框（17)内设有加热槽（35)。
【专利摘要】本发明涉及一种铝合金圆环的复合挤压铸造方法，是针对铝合金圆环状零件铸造中的缩孔、缩松现象严重，金相组织结构致密性差的情况，采用复合挤压铸造的方法，先制造复合挤压铸造模具，经熔炼铝合金溶液、浇铸、复合挤压铸造，制成铝合金圆环，此制备方法工艺先进，数据精确翔实，复合挤压铸造的铝合金圆环形状精确，金相组织致密性好，无缩孔、缩松现象，抗拉强度达230MPa，硬度达75HB，针孔度等级为一级，是十分理想的铝合金圆环的复合挤压铸造方法，也可以用此方法制造其他铝合金零件。
【IPC分类】B22D18-02
【公开号】CN104841908
【申请号】CN201510259598
【发明人】侯华, 赵宇宏, 靳玉春, 陈利文
【申请人】中北大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月20日