高强韧高致密度铝硅合金的高压差压铸造方法
【专利说明】
[0001]
技术领域
[0002]本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种高强韧高致密度铝硅合金的高压差压铸造方法。
[0003]
【背景技术】
[0004]国内高强韧高致密度铝硅合金比国外相对落后，很多的产品在技术和创新上已经取得突破性进展。目前高强韧高致密度铝硅合金铸件的铸造工艺中，制成的高强韧高致密度铝硅合金铸件成品密度不均匀，铸件的内部针孔、显微缩松和微裂纹，铸件的力学性能和致密度较差；熔体与型壁之间热阻大，铸件的凝固速度较慢。
[0005]
【发明内容】
[0006]为了克服现有技术领域存在的上述技术问题，本发明的目的在于，提供一种高强韧高致密度铝硅合金的高压差压铸造方法，显著消除了铸件的内部针孔，提高铸件的力学性能和致密度；熔体与型壁之间热阻小，凝固组织得到明显细化，进一步提高了铸件的力学性能，尤其适于大型复杂薄壁件的铸造成型。
[0007]本发明提供的高强韧高致密度铝硅合金的高压差压铸造方法，包括以下步骤:
(1)调整差压铸造机:增加差压铸造机上工作罐和下工作罐壁的厚度分别至14_，将气路控制系统的低压气阀调整为高压气阀，调整锁紧环的锁紧力使差压铸造机的工作承受压力达到3.0MPa，形成高压差压铸造机；
(2)铝硅合金的制备:称取高强韧高致密度铝硅合金原料:按质量百分比称取32.3%?43.2%的质量纯度为99.99?七％高纯铝、0.4%?0.6%的质量纯度为99.99wt%高纯镁、54.2%?62.5%的六1-1251中间合金、0.2 %?0.6 %的Al-1OSr中间合金和2%?4%的Al-5T1-lB中间合金；清洗并干燥高强韧高致密度铝硅合金原料:用质量浓度为2%的NaOH水溶液对Al-12Si中间合金和高纯铝进行表面清洗，然后干燥；将高纯铝和Al-12Si中间合金混合装入高压差压铸造机的坩埚中，加热至原料完全熔化，熔体温度控制在720V?730°C，再加入高纯镁，静置1min?20min，采用旋转喷吹高纯氩气进行精炼处理，高纯氩气质量纯度为99.99%，精炼时间为20min?40min，然后加入Al_5Ti_lB中间合金和Al-1OSr中间合金进行熔体细化和变质处理；
(3)高压差压铸造工艺:将细化和变质处理后的熔体温度控制在720V?740°C，铸型安放完成后锁紧工作罐，高压差压铸造机进行高压差压铸造的升液、充型、增压、保压和卸压；设定高压差压铸造的工艺参数:升液充型速度为60mm/s，增压速度为100mm/S ;打开高压差压铸造机上工作罐和下工作罐之间的互通阀，同时高压气源向上工作罐和下工作罐通入高压气体达到高压差压铸造机所需的工作压力，工作压力为0.8MPa?2.2MPa，此时上工作罐和下工作罐压力平衡，然后关闭互通阀使上工作罐和下工作罐隔绝；采用减压法按照设定的高压差压铸造工艺参数进行升液、充型和增压，即排出上工作罐内的气体，升液压力达到0.1MPa?0.12MPa，充型压力达到0.1MPa?0.12MPa，下工作罐坩埚内的熔体在压力差的作用下经升液管沿反重力方向充填石英砂铸型，充型完成后按照设定的增压速100mm/s继续增压，当上工作罐和下工作罐的压力差达到0.07MPa时进行保压，保压时间为3?5min，铸件始终在0.8MPa?2.2MPa高压环境下补缩凝固，补缩凝固结束后打开互通阀同时排气卸压，取出铸件。
[0008]本发明提供的高强韧高致密度铝硅合金的高压差压铸造方法，其有益效果在于，显著消除了铸件的内部针孔、显微缩松和微裂纹，提高铸件的力学性能和致密度；熔体与型壁之间热阻小，铸件的凝固速度加快，凝固组织得到明显细化，进一步提高了铸件的力学性能，尤其适于大型复杂薄壁件的铸造成型。
[0009]
【具体实施方式】
[0010]下面结合一个实施例，对本发明提供的高强韧高致密度铝硅合金的高压差压铸造方法进行详细的说明。
实施例
[0011](I)调整差压铸造机:增加差压铸造机上工作罐和下工作罐壁的厚度分别至14mm，将气路控制系统的低压气阀调整为高压气阀，调整锁紧环的锁紧力使差压铸造机的工作承受压力达到3.0MPa，形成高压差压铸造机；
(2)铝硅合金的制备:称取高强韧高致密度铝硅合金原料:按质量百分比称取40%的质量纯度为99.99?七％高纯铝、0.5%的质量纯度为99.99?七％高纯镁、55%的Al_12Si中间合金、0.5%的Al-1OSr中间合金和4%的Al_5Ti_lB中间合金；清洗并干燥高强韧高致密度铝硅合金原料:用质量浓度为2%的NaOH水溶液对Al-12Si中间合金和高纯铝进行表面清洗，然后干燥；将高纯铝和Al-12Si中间合金混合装入高压差压铸造机的坩埚中，加热至原料完全熔化，熔体温度控制730°C，再加入高纯镁，静置15min，采用旋转喷吹高纯氩气进行精炼处理，高纯氩气质量纯度为99.99%，精炼时间为30min，然后加入Al-5T1-lB中间合金和Al-1OSr中间合金进行熔体细化和变质处理；
(3)高压差压铸造工艺:将细化和变质处理后的熔体温度控制在730°C，铸型安放完成后锁紧工作罐，高压差压铸造机进行高压差压铸造的升液、充型、增压、保压和卸压；设定高压差压铸造的工艺参数:升液充型速度为60mm/s，增压速度为100mm/S ;打开高压差压铸造机上工作罐和下工作罐之间的互通阀，同时高压气源向上工作罐和下工作罐通入高压气体达到高压差压铸造机所需的工作压力，工作压力为2MPa，此时上工作罐和下工作罐压力平衡，然后关闭互通阀使上工作罐和下工作罐隔绝；采用减压法按照设定的高压差压铸造工艺参数进行升液、充型和增压，即排出上工作罐内的气体，升液压力达到0.llMPa，充型压力达到0.1MPa，下工作罐坩埚内的熔体在压力差的作用下经升液管沿反重力方向充填石英砂铸型，充型完成后按照设定的增压速lOOmm/s继续增压，当上工作罐和下工作罐的压力差达到0.07MPa时进行保压，保压时间为4min，铸件始终在2MPa高压环境下补缩凝固，补缩凝固结束后打开互通阀同时排气卸压，取出铸件。
[0012]高强韧高致密度铝硅合金的高压差压铸造方法，可明显消除了铸件的内部针孔、显微缩松和微裂纹，提高铸件的力学性能和致密度；进一步提高了铸件的力学性能，尤其适于大型复杂薄壁件的铸造成型。
【主权项】
1.一种高强韧高致密度铝硅合金的高压差压铸造方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: (1)调整差压铸造机:增加差压铸造机上工作罐和下工作罐壁的厚度分别至14_，将气路控制系统的低压气阀调整为高压气阀，调整锁紧环的锁紧力使差压铸造机的工作承受压力达到3.0MPa，形成高压差压铸造机； (2)铝硅合金的制备:称取高强韧高致密度铝硅合金原料:按质量百分比称取.32.3%?43.2%的质量纯度为99.99?七％高纯铝、0.4%?0.6%的质量纯度为99.99wt%高纯镁、54.2 %?62.5 %的Al-12Si中间合金、0.2 %?0.6 %的Al-1OSr中间合金和.2%?4%的Al-5T1-lB中间合金；清洗并干燥高强韧高致密度铝硅合金原料:用质量浓度为2%的NaOH水溶液对Al-12Si中间合金和高纯铝进行表面清洗，然后干燥；将高纯铝和Al-12Si中间合金混合装入高压差压铸造机的坩埚中，加热至原料完全熔化，熔体温度控制在720V?730°C，再加入高纯镁，静置1min?20min，采用旋转喷吹高纯氩气进行精炼处理，高纯氩气质量纯度为99.99%，精炼时间为20min?40min，然后加入Al_5Ti_lB中间合金和Al-1OSr中间合金进行熔体细化和变质处理； (3)高压差压铸造工艺:将细化和变质处理后的熔体温度控制在720V?740°C，铸型安放完成后锁紧工作罐，高压差压铸造机进行高压差压铸造的升液、充型、增压、保压和卸压；设定高压差压铸造的工艺参数:升液充型速度为60mm/s，增压速度为100mm/S ;打开高压差压铸造机上工作罐和下工作罐之间的互通阀，同时高压气源向上工作罐和下工作罐通入高压气体达到高压差压铸造机所需的工作压力，工作压力为0.8MPa?2.2MPa，此时上工作罐和下工作罐压力平衡，然后关闭互通阀使上工作罐和下工作罐隔绝；采用减压法按照设定的高压差压铸造工艺参数进行升液、充型和增压，即排出上工作罐内的气体，升液压力达到0.1MPa?0.12MPa，充型压力达到0.1MPa?0.12MPa，下工作罐坩埚内的熔体在压力差的作用下经升液管沿反重力方向充填石英砂铸型，充型完成后按照设定的增压速.100mm/s继续增压，当上工作罐和下工作罐的压力差达到0.07MPa时进行保压，保压时间为3?5min，铸件始终在0.8MPa?2.2MPa高压环境下补缩凝固，补缩凝固结束后打开互通阀同时排气卸压，取出铸件。
【专利摘要】本发明公开了一种高强韧高致密度铝硅合金的高压差压铸造方法，调整差压铸造机使差压铸造机的工作承受压力达到一定数值；铝硅合金的制备；将细化和变质处理后的熔体温度控制在一定范围,高压差压铸造机进行高压差压铸造的升液、充型、增压、保压和卸压。它解决了传统的差压铸造技术对铸件致密度及内部质量的提高有限，难以满足生产高力学性能和高致密度铸件的要求的问题。本发明显著消除了铸件的内部针孔、显微缩松和微裂纹，提高铸件的力学性能和致密度；熔体与型壁之间热阻小，铸件的凝固速度加快，凝固组织得到明显细化，进一步提高了铸件的力学性能，尤其适于大型复杂薄壁件的铸造成型。
【IPC分类】B22D17-00, C22C1-03
【公开号】CN104745847
【申请号】CN201310723227
【发明人】陈玉光
【申请人】青岛玉光精铸厂
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月25日