[发明专利]镁合金铸锭浇铸的保温补缩方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别涉及到一种镁合金铸锭浇铸的保温补缩方法。

背景技术

镁合金具有质轻、比强度高、减振性能和电磁屏蔽性能优良等特点，已在国防军工、交通工具、3C产品等领域得到越来越广泛的应用。镁合金铸锭的加工工艺流程为熔炼、浇铸，凝固后的镁合金铸锭可通过后续的挤压和轧制来生产各种规格的镁合金制品。因此，镁合金铸锭的质量将影响后续产品的性能，同时，镁合金铸锭的收得率也将对成本产生较大的影响。

大量的实践和理论表明，镁合金从液相到固相的凝固收缩率为4%左右，从高温固态冷却到室温的体积收缩率约为5%。因此，镁合金在凝固和冷却过程中的收缩较大，导致镁合金铸锭很容易由于补缩不及时而形成较为严重的缩孔和疏松缺陷。现有技术虽然采用了在钢铁铸造中广泛使用的浇帽口可在一定程度上抑制缩孔和疏松，但是，镁合金的密度小、热容量小，导致镁合金在凝固过程中散热很快，且镁合金化学性质活泼，在浇铸过程中易氧化燃烧，使普通浇帽口的作用不是非常突出。

因此，需探索一种镁合金铸锭浇铸的保温补缩方法，来替代现有技术中使用浇帽口补缩的方法，防止浇铸后的凝固和冷却过程中镁合金熔体氧化燃烧，并使镁合金凝固过程保温效果更好，补缩效果更好，避免出现缩孔和疏松，以提高镁合金铸锭的品质。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种镁合金铸锭浇铸的保温补缩方法，该方法利用煤油易燃且不与镁合金中成分发生化学反应的特性，同时利用碳粒低导热率以及疏松的特性，对浇铸完成后凝固过程中的镁合金铸锭进行保温补缩，达到使铸锭避免出现缩孔和疏松，提高铸锭品质的目的。

本发明的镁合金铸锭浇铸的保温补缩方法，包括以下步骤：

a）使用煤油润湿碳粒获得浸油碳粒；

b）向模具中浇铸镁合金熔体，浇铸完成后立即向熔体表面持续均匀地撒入步骤a中制得的浸油碳粒，浸油碳粒在熔体表面燃烧的火焰高度控制在1-5cm之间，浸油碳粒在熔体表面燃烧的时间控制在5-10分钟。

进一步，所述碳粒选用碳化稻壳。

发明的有益效果：本发明的镁合金铸锭浇铸的保温补缩方法，具有以下几个优点：

1）煤油的燃点较低，在高温熔体表面燃烧，使熔体表面附近的空气被消耗掉，从而在浇铸模具内镁合金熔体表面与空气之间形成隔离层，可有效防止镁合金熔体的氧化和燃烧；其燃烧产生的热量还可起到保温的作用。同时，煤油不会与Mg及镁合金中的Al、Zn等常用元素发生化学反应，不会造成镁及合金元素的烧损。

2）碳粒密度远小于镁合金熔体，且导热率低，孔隙率较高。因此加入后将浮在镁合金熔体表面，起到良好的保温作用，有效防止镁合金熔体的散热和降温，从而使浇铸模具内的镁合金熔体表面附近始终处于液态，对浇铸模具下端已经凝固的镁合金形成有效的补缩作用。同时，碳粒不会与镁合金熔体反应，不会恶化镁合金熔体的质量。

3）煤油和碳粒最后燃烧完全后的产物为二氧化碳，基本不产生残渣，且二氧化碳对镁合金还具有一定的精炼作用。

4）所选用的碳化稻壳材料成本低廉，易于获取，且碳化稻壳自身特定的形状使其孔隙率高，使用效果更好。

具体实施方式

以下将对本发明作详细介绍：

实施例1：

熔炼AZ31合金，具体成分为（质量百分比）：Mg：95.70％；Al：2.90％；Zn：1.10％；Mn、Fe、Si、Ni、Cu、Na小于0.30％。熔炼在普通坩埚电阻炉或感应炉内进行。将AZ31合金浇铸到经200℃下预热20分钟的低碳钢模具内，浇铸结束后，立即均匀撒入浸有煤油的碳化稻壳，保持浇铸模具内的煤油和碳化稻壳燃烧火焰高度为1cm，持续撒入碳化稻壳以控制燃烧时间持续5分钟，合金完全凝固。当然，燃点低于熔体温度并且不与镁及其合金成分发生化学反应的其他可燃液体，均可以代替煤油对碳化稻壳进行润湿。

凝固和冷却过程平稳顺利，检验AZ31铸锭的缩孔和疏松缺陷，合格率为98%。

实施例2：

熔炼AZ61合金，具体成分为（质量百分比）：Mg：92.70％；Al：5.90％；Zn：1.10％；Mn、Fe、Si、Ni、Cu、Na小于0.30％。熔炼在普通坩埚电阻炉或感应炉内进行。将AZ61合金浇铸到经200℃下预热20分钟的低碳钢模具内，浇铸结束后，立即均匀撒入浸有煤油的浸油碳粒，保持浇铸模具内的煤油和碳粒燃烧火焰高度为3cm，持续撒入浸油碳粒以控制燃烧时间持续7分钟，合金完全凝固。

凝固和冷却过程平稳顺利，检验AZ61铸锭的缩孔和疏松缺陷，合格率为99%。