[发明专利]一种流变挤压铸造制浆成形一体化方法及模具

说明书

本发明涉及一种流变挤压铸造制浆成形一体化方法，属于半固态成形技术领域。该发明能够将制浆和成形工序结合起来，不需要经过浆料的转移，制备出的半固态浆料经通过挤压力的作用直接完成充型，有利于半固态成形技术发展；该方法是将熔炼好的高于液相线温度20～50℃的合金熔体直接浇入模具料筒中，底注式挤压机冲头向上挤压铝合金熔体，熔体流经底部通循环冷却水的横浇道，熔体受到冷却水激冷作用的同时，也受到底部冲头的挤压力与模具的横浇道产生剪切力，从而完成半固态浆料的制备。然后在挤压力的作用下，流入内浇道得到充型，完成半固态制浆和成形一体化；本发明工艺简单、操作方便、成本低、生产效率高。

技术领域

本发明属于半固态成形技术领域，具体涉及一种流变挤压铸造制浆成形一体化方法，可适用于铝、镁等易氧化的合金的半固态成形。

背景技术

半固态成形技术，简称SSM，由于成形温度低，变形抗力小、充型平稳、晶粒细小等特点，被誉为21世纪最有前途的金属材料加工技术之一。半固态成形技术包括浆料的制备和后续浆料成形技术。半固态浆料的制备是半固态成形的关键，其制备方法主要包括机械搅拌法、电磁搅拌法、等温热处理法、倾斜板冷却法、超声震动法等。根据其工艺的不同，半固态成形可分为触变成形和流变成形。在工艺流程上，触变成型必须获得具有非枝晶组织的合金坯锭，才能进行后续的压铸成型，而流变成型将半固态合金熔体直接压铸成型，在工业应用上，成本要小得多。现有的半固态流变成形技术，在浆料的制备过程中，易于造成浆料的卷气、氧化、夹渣等缺陷，并且浆料转移温度不易控制。在实际铸造成型过程中产生氧化夹渣等缺陷影响材料的力学性能。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种半固态制浆成形一体化方法及模具，该方法将半固态浆料制备和成型结合起来，可有效解决浆料制备过程中氧化问题，克服浆料转移过程温度难以控制，耗时较长等缺点，节约成本并且提高生产效率。

本发明所述的方法是通过以下技术方案实现的：

（1）在中频炉中进行合金熔炼，待合金熔体温度高于液相线温度80℃以上时，将合金熔体转移到坩埚内，对合金熔体进行精炼、扒渣处理，然后保温30～40min，将合金熔体温度控制在高于液相线温度20～50℃；

（2）将流变挤压铸造模具刷好模具涂料然后预热至195~205℃；

（3）将合金熔体浇入料筒之前的一分钟，打开循环冷却水的开关，保证横浇道的温度降下来；

（4）将合金熔体倒入料筒中，在冲头的压力作用下，合金熔体进入横浇道，经过循环冷却水通道的激冷作用，形成半固态浆料，然后流入内浇道在成型腔中成型，完成半固态制浆和成形一体化。

在底注式挤压模具的横浇道底部设置有冷却水通道，将步骤（1）合金熔体浇入挤压模具的料筒中，在挤压成形过程中，熔体受到冲头挤压力的作用，流经横浇道时受到冷却水的激冷作用，在此过程中液态的合金熔体在循环冷却水的激冷作用下形成半固态浆料，在冲头挤压力的作用下，流入内浇道获得充型，实现了铝合金流变挤压铸造制浆成形一体化。

本发明所述的模具包括上模、下模，下模的料筒开设在下模的正中间，横浇道开设在料筒两侧与料筒相连，上模和下模上的凹槽相配合形成成型腔，成型腔通过内浇道与横浇道相连，在横浇道的下方开设循环冷却水通道，冷却水通道口为圆形带螺纹的孔，作为进水口，冲头通过顶杆与底座相连，底座被固定在地面上，冲头设置在料筒内且可穿过下模，伸出下模上表面。

所述循环冷却水通道距离横浇道的厚度为1~2cm。

所述循环冷却水通道内径和横浇道内径一致，为1~2cm。

所述横浇道下端冷却水通道距离横浇道的厚度为1cm，循环冷却水通道宽度与横浇道宽度一致为2cm，高度为2cm,循环冷却水从一侧进入，另一侧流出。