注粉吹氬壓力鑄造工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓力鑄造領(lǐng)域，特別涉及一種注粉吹氬壓力鑄造工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁鎂合金由于質(zhì)輕、比強(qiáng)度高、抗電磁干擾性能好，以及吸震性和可回收性能良好，廣泛應(yīng)用于五金、家用電器、航空航天、軌道交通、電力電子、汽車摩托車等產(chǎn)品之中。隨著汽車業(yè)的持續(xù)發(fā)展及其輕量化進(jìn)程的深入，以鋁鎂合金為代表的輕質(zhì)合金零部件的市場(chǎng)前景也越來(lái)越廣闊。而鋁鎂合金約1/3為壓鑄件，其中鋁合金壓鑄件占?jí)鸿T件總產(chǎn)量約87% ;鋅合金壓鑄件占11% ;鎂合金壓鑄件占2% ;且鎂合金總量的90%以上為壓鑄生產(chǎn)。以2012年為例，全國(guó)壓鑄件總產(chǎn)量102.4萬(wàn)噸，其中鋁、鎂壓鑄件81.5萬(wàn)噸。為了滿足汽車對(duì)鑄件的薄壁、形狀復(fù)雜、高強(qiáng)度、高質(zhì)量的要求，以及提高生產(chǎn)效率、延長(zhǎng)模具壽命，對(duì)壓力鑄造工藝進(jìn)行優(yōu)化也日益迫切。正因如此，半固態(tài)鑄造、擠壓鑄造、真空壓鑄、強(qiáng)烈熔體剪切+壓鑄(MC-壓鑄)、加氧壓鑄、二次加壓壓鑄等新工藝越來(lái)越引起研宄者的興趣。
[0003]以上所述的幾種工藝方法都可以大幅提高壓鑄件性能，但在壓鑄生產(chǎn)中均有其各自的缺點(diǎn)，并未能大面積地推廣。就半固態(tài)鑄造而言，需要對(duì)合金進(jìn)行二次熔化，必將增加能耗；對(duì)半固態(tài)漿料的輸送及其溫度控制也制約其大量的商業(yè)化生產(chǎn)。擠壓鑄造對(duì)于澆入擠壓模具中的金屬定量要求嚴(yán)格，而且擠壓件的結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜。真空壓鑄則一直是一種輔助壓鑄的機(jī)構(gòu)，其模具因真空系統(tǒng)的設(shè)置變得較為復(fù)雜，且其排氣道面積也必須大于一個(gè)臨界面積，從而降低了工藝出品率。由于熔體強(qiáng)力剪切的雙螺旋旋轉(zhuǎn)機(jī)制的強(qiáng)烈攪拌作用，在使合金凝固組織更加均勻的同時(shí)，這也可能導(dǎo)致引入新的夾雜物和卷氣。加氧壓鑄則在壓鑄前將氧氣充入型腔，取代其中的空氣，氧氣的引入必將引起氧化問(wèn)題。二次加壓壓鑄則只適用于局部厚壁的壓鑄件生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種生產(chǎn)方便、安全高效，鑄件耐磨性更高、強(qiáng)度以及韌度更大的注粉吹氬壓力鑄造工藝。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種注粉吹氬壓力鑄造工藝，其特征在于:包括如下步驟:
(O吹氬:壓射沖頭在壓鑄機(jī)壓射機(jī)構(gòu)的作用下前進(jìn)，逐漸封堵澆注口，向壓射室內(nèi)通入0.1-0.5秒的氬氣，此時(shí)壓射室內(nèi)空氣被驅(qū)走，壓射沖頭未到達(dá)注粉吹氬通道；
(2)注粉吹氬:將儲(chǔ)粉筒內(nèi)的粉末注入壓射室內(nèi)，注入0.1-0.3秒后停止，同時(shí)通入氬氣;
(3)吹氣:停止注粉后，氣氣繼續(xù)通入0.1-0.3秒后停止；
(4)壓射沖頭繼續(xù)向模具方向前進(jìn)，壓射室內(nèi)的液態(tài)金屬液面上升，粉末卷進(jìn)液體中進(jìn)行混合，直到液體充滿并在壓射室內(nèi)建立壓力，然后快速高壓壓射，冷卻開模取出鑄件后，得到高性能壓鑄件。
[0006]進(jìn)一步的，步驟(2)所述的粉末的粒徑為0.l-10um，該粉末可作為金屬凝固的結(jié)晶形核核心，根據(jù)壓鑄成形的金屬和合金不同，可以選擇不同成分的粉末，且粉末的物質(zhì)的晶格常數(shù)跟壓鑄成形的金屬和合金相比，相對(duì)差小于或等于15%。
[0007]進(jìn)一步的，所述儲(chǔ)粉筒的溫度為90_110°C，通入壓力為100_450KPa的氬氣進(jìn)行保護(hù)，防止粉末氧化。
[0008]進(jìn)一步的，步驟(2)所述粉末經(jīng)過(guò)儲(chǔ)粉筒、注粉吹氬通道、注粉吹氬控制器通入壓射室內(nèi)，所述注粉吹氬通道位于壓射熔杯的中間部位，且當(dāng)壓射沖頭經(jīng)過(guò)注粉吹氬通道時(shí)，壓射室內(nèi)金屬液的液面尚未碰觸到注粉吹氬通道，該位置通過(guò)對(duì)壓鑄機(jī)上生產(chǎn)的壓鑄件的重量和沖頭直徑計(jì)算確定。
[0009]進(jìn)一步的，氬氣通過(guò)注粉吹氬通道、注粉吹氬控制器)進(jìn)入壓射室，氬氣可以吹散吹勻粉末，使粉末呈彌散狀分布于壓射室內(nèi)，進(jìn)而均勻散布于液態(tài)金屬表面；同時(shí)可以驅(qū)走壓射室內(nèi)的空氣，使金屬液在氬氣保護(hù)氣氛中充型。
[0010]所述注粉吹氬控制器為多用換向閥，位于氬氣注粉吹氬通道前方，可固定在壓鑄機(jī)的定模安裝板上，或者單獨(dú)在壓鑄機(jī)外固定。它可以控制氬氣、粉末的通斷及其定量，注粉吹氬控制器可以手動(dòng)和自動(dòng)；可以單獨(dú)讓氬氣或者粉末通過(guò)，也可以讓粉末和氬氣同時(shí)通過(guò)或者不通過(guò)。
[0011]進(jìn)一步的，步驟(4)所述粉末在壓鑄過(guò)程中與液態(tài)金屬進(jìn)行混合，粉末的注入量根據(jù)壓鑄件的大小，通過(guò)改變粉末注入時(shí)間和氬氣的壓力進(jìn)行調(diào)整，粉末的注入量一般為壓鑄金屬重量的0.01-0.05wt%o
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了注粉吹氬壓力鑄造工藝，注粉可以形成大量彌散分布的非自發(fā)形核核心，改變金屬熔體的形核條件；同時(shí)固體粉末對(duì)熔體中枝晶的沖擊擾動(dòng)作用以及固體微粒與熔體的強(qiáng)烈相對(duì)運(yùn)動(dòng)，改變晶核形成后的生長(zhǎng)條件，從而更加細(xì)化晶粒；吹氬的目的是保護(hù)合金液免于在紊流或者擾動(dòng)中被氧化或者吸氫，該工藝系統(tǒng)構(gòu)思科學(xué)，結(jié)構(gòu)也便于實(shí)現(xiàn)，操作靈活，在合理設(shè)置其工藝參數(shù)時(shí)可以大幅提高壓鑄件的綜合機(jī)械性能。
【附圖說(shuō)明】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0014]附圖1為本發(fā)明注粉吹氬壓力鑄造工藝系統(tǒng)的實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2為壓鑄模打開后動(dòng)模方向的俯視圖。
[0015]1.壓鑄機(jī)動(dòng)模安裝板，2.動(dòng)模，6.定模，7.壓鑄機(jī)定模安裝板，8.儲(chǔ)粉筒，9.氬氣罐，10.注粉吹氬控制器，11.注粉吹氬通道，12.澆注口，13.壓射沖頭，14.壓射熔杯，15.壓射室，16.動(dòng)模安裝板，17.動(dòng)模?？颍?8.動(dòng)模鑲塊，19.拉伸試樣A型腔，20.拉伸試樣B型腔，21.沖擊韌性試樣型腔。
【具體實(shí)施方式】
[0016]附圖1為本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，為本發(fā)明應(yīng)用在普通臥式冷室壓鑄機(jī)上的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明包括如下步驟:(1)吹氬:壓射沖頭13在壓鑄機(jī)壓射機(jī)構(gòu)的作用下前進(jìn)，逐漸封堵澆注口 12，向壓射室15內(nèi)通入0.1-0.5秒的氬氣，此時(shí)壓射室15內(nèi)空氣被驅(qū)走，壓射沖頭13未到達(dá)注粉吹氬通道11 ; (2)注粉吹氬:儲(chǔ)粉筒8內(nèi)的粉末經(jīng)過(guò)儲(chǔ)粉筒8、注粉吹氬通道11、注粉吹氬控制器10通入壓射室15內(nèi)，注入0.1-0.3秒后停止，同時(shí)通入氬氣，所述儲(chǔ)粉筒8的溫度為90-110°C，通入壓力為100-450KPa的氬氣進(jìn)行保護(hù)；(3)吹氬:停止注粉后，氬氣繼續(xù)通入0.1-0.3秒后停止，氬氣通過(guò)注粉吹氬通道11、注粉吹氬控制器10進(jìn)入壓射室15，氬氣可以吹散吹勻粉末，使粉末呈彌散狀分布于壓射室15內(nèi)，進(jìn)而均勻散布于液態(tài)金屬表面；同時(shí)可以驅(qū)走壓射室15內(nèi)的空氣，使金屬液在氬氣保護(hù)氣氛中充型；壓射沖頭13繼續(xù)前進(jìn)，壓射室15內(nèi)的液態(tài)金屬液面上升，粉末卷進(jìn)液體中進(jìn)行混合，直到液體充滿并在壓射室15內(nèi)建立壓力，然后快速高壓壓射，冷卻開模取出鑄件后，得