一种镁合金铸造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种镁合金铸造方法。
【背景技术】
[0002]挤压铸造是借助压力机压头的机械压力，把定量浇入金属模膛中的金属液(或呈半固态)挤压成形，使其在机械压力作用下结晶和塑性成形，从而获得优质铸件的一种先进的铸造工型。
[0003]挤压铸造是一种借鉴于压力铸造和模锻方法而发展起来的新型加工方法，它包含了压力铸造和模锻方法的若干特点，并有自己的特性，因而又称为液态模锻。
[0004]从铸造的角度，挤压铸造侧重于压力下凝固与补缩，而从锻造的角度，液态模锻更侧重于塑性变形的力学行为。挤压铸造的概念最早出现在1819年的一项英国专利中，第一台挤压铸造设备1931年诞生在德国，随后挤压铸造在前苏联得到广泛应用，但直到20世纪60年代才开始在北美、欧洲和日本获得应用。此时，前苏联已有150家工厂，约200多种产品用于生产。1964年前苏联《液态金属模锻》专著的发表，标志着这项方法在生产领域中得到确立和应用。1970年在美国召开的第六届国际压铸会议上，美国学者J.c.Benedyk发表了 “squeeze casting”(挤压铸造)的著名论文，向欧美等国家推荐此方法，从而使该方法有了 “挤压铸造”和“液态模缎”两个不同的名称，并列入“特种铸造”的范畴。
[0005]我国于1957年开始此方法研究，到60年代中期己用于生产少量铝合金件，如广东仪表厂、西安仪表厂、潍坊铸锅厂等都是我国第一批应用该方法生产铸件的单位。70年代部分高校和研究所相继开展此项方法基础研究，推动了我国在该方法领域的较快发展。80年代中期至90年代中期挤压铸造技术进入了快速发展阶段，一大批挤压铸件相继开发成功并投入生产。如以挤压铸造生产的摩托车铝轮毅、汽车空压机铝连杆和汽车制动栗缸体等。到90年代后期挤压铸造处于健康、稳步发展阶段。近几年，挤压铸造发展迅速并且渐渐商业化，美国、英国、加拿大等国家利用挤压铸造生产汽车轮轴和柴油机的活塞等。
[0006]直接冲头挤压铸造是利用成形的冲头，在合型时把它插入液态金属中，将部分液态金属向上反挤，以充填由凹型和冲头形成的封闭型腔，继续升压和保压直至铸件完全凝固。此方法特点是:无浇注系统，充型压力直接施加到型腔内的金属熔体上，充型合金液凝固速度快，所获得的铸件组织致密、晶粒细小。直接挤压铸造方法存在的主要问题:(1)浇入的液态金属必须精确定量。(2)铸件要向冲头方向单向凝固，以保证压力的有效传递。(3)控制冲头的插入过程，以使液态金属以非湍流的方式向上移动，从而避免氧化夹渣等缺陷。
(4)在提高生产率以及制造形状复杂铸件方面存在一定困难。(5)挤压铸造金属模具通常由高质量的模具钢制造，而且要求有足够大的壁厚以承受压力。
[0007]间接冲头挤压铸造很像压铸，通过由冲头和凹型组成的内浇道，将压力传递到铸件上。在间接挤压过程中，液态会属是通过浇注系统引入型腔的。挤压设备通常采用较大的压射筒，压射挤压活塞可以控制液态金属的射入速度。在注射后期，压射活塞通过浇道对型腔中的金属施加高压。通常，确定压力是否有效传递和合理设计浇注系统，是间接挤压铸造方法的两个主要问题。
[0008]挤压铸造方法是一种借鉴于压力铸造和模锻方法而发展起来的新型金属加工方法。它包含了压力铸造和模锻的若干特点，并且有自己的特点，主要特点有:
[0009](1)使用材料方面，挤压铸造方法有其简便性、经济性和高效性，与其他铸造方法相比，合金液的利用率很高，可达95%，可制造接近净形化高质量零件。
[0010](2)力学性能显著提高。与传统铸造合金相比，屈服强度提高10%?15% ;伸长率以及疲劳强度提高50%?150% ;力学性能与变形合金接近。
[0011 ] (3)挤压铸造使合金液缓慢充型并在高压下的凝固，可以全部或部分消除铸件内部的气孔、缩孔和缩松缺陷，使铸件组织密度大大提高。
[0012](4)挤压铸造获得的铸件可以进行热处理。
[0013](5)在机械压力作用下使液态金属与铸型型壁之间的接触紧密，这不仅使挤压铸件有较低的表面粗糙度和较高的尺寸精度，而且更为重要的是大大改善了凝固过程中的传热条件，使凝固速度增大，晶核数目大大增加，微观组织显著细化。
[0014](6)挤压铸造过程中，铸件的各个部位通常处于压应力状态，这一特点除了有利于补缩外，还可防止铸造裂纹(如热裂)的产生。换句话说，挤压铸造的方法适应性很强，不大受到合金铸造性能好坏的限制，故可用于各类合金(有色和黑色合金)的挤压铸造。
[0015](7)挤压铸造一般是在挤压机上进行，故而便于实现生产的机械化和自动化，因此生产率高。
[0016](8)挤压铸造不大适合于薄壁复杂铸件的生产。
[0017]液态金属浇入型腔后，在加压开始之前的一段时间里(开始加压时间)，液态金属在与凹模型壁和型芯的接触面上，生成一层凝固层。液态金属浇注量越少、合金铸型导热性越好、浇注温度和铸型温度越低、开始加压时间越长，则最初的凝固层越厚，这对随后的挤压成形乃至最终的铸件质量都将产生重要的影响。随着压力下凝固过程的进行，铸件凝固层厚度与强度不断增加，其内部包含的金属液不断减少；当厚度和强度增至一定数值后，压头被铸件侧面的一凝固层所支撑，从而无法通过金属液将压力从侧向传递到已凝固层上。这样铸件侧面的已凝固层则因只受到纵向压缩力的作用而弯曲。根据上述过程，可将挤压铸造的主要方法参数归纳为:
[0018]浇注温度
[0019]浇注温度直接影响着挤压开始时自由凝固层的厚度和挤压凝固过程中液态金属总热量的散失，进而还影响着凝固时间，凝固速度和铸件补缩等问题‘301。在其他条件相同的前提下，如果浇注温度过高，则熔液与模具间温差大，热传输量大，使熔液凝固速度变慢，因而凝固后试件晶粒较粗大，且挤压时易引起金属液的飞溅。另外，浇注温度太高，浪费能源，增加模具损耗，并可能使液态金属吸气氧化严重，直接影响制件质量。若浇注温度过低，则可能由于已凝固层过厚，则在挤压时，压力主要由硬壳承担，试样中心部位补缩不足，易形成缩松。由此可见，选择合适的浇注温度是实施挤压过程的重要前提。
[0020]铸型预热温度与铸型工作温度
[0021]铸型预热温度和铸型工作温度