[发明专利]一种生产高强抗震铸铝件的真空挤压及热处理的方法

说明书

本发明属于一种生产铸铝件的真空挤压及热处理的方法，特别是指一种生产高强抗震铸铝件的真空挤压及热处理的方法。

采用传统的钢模铸造、低压铸造的工艺方法生产强度高、抗震性能好的铝合金铸件，突出的问题是原材料消耗大，产品合格率低，机械性能很难达到使用要求。用压力铸造工艺生产出来的铝合金铸件，由于“淬火起泡”的难题国内外都没有解决，产品同样不能满足高强抗震的使用性能。用压力、挤压铸造新技术生产高强抗震铝合金铸件，虽然机械性能能满足使用要求，产品合格率高，但由于使用了一种“淬火强化热处理”工艺，铸件在热处理过程中，处理时间长，电能消耗多，生产效率低，大大提高了生产成本，经济上很不合算。这样一来，国内外无论是使用高强抗震铸铝件的用户，还是生产高强抗震铸铝件的专业厂家，都在围绕降低铸件生产成本，提高产品性能和经济效益的课题动脑筋，想主意，寻求一种既能降低生产成本又能提高效率的生产高强抗震铸铝件的新工艺方法。

本发明的目的在于针对上述问题，提供的一种能大大降低原材料消耗，简化淬火强化处理工艺，减少电能损失，降低生产成本，提高生产效率和产品的使用性能的一种生产高强抗震铸铝件的真空挤压及热处理的方法。

本发明完成的技术方案是在现有钢模铸造、低压铸造和压力挤压铸造的基础上，实施一种真空挤压与特种热处理相结合的生产新方法。在模具设计方面仍采用钢模、低压铸造工艺中的浇注系统和压力铸造工艺中的排溢系统，注意增大内浇口的厚度和宽度，使之浇注系统中的内浇口厚度为铸件最大壁厚的30-50％，宽度为铸件长度的60-80％。模具顶杆箱和压射缸连按真空系统，以便建立余压为20-100毫米汞柱的真空。压铸机连接模具，进行真空挤压成型。在铝合金牌号为ZL111、ZL112的基础上，对合金成份中的镁、铜、锰、铁的含量作合理调整，采用“二高二低二精炼”工艺；“二精炼”是铝合金液的温度升高到710-750℃时，先后进行二次精炼，清除合金液中的气体、残渣；“二低”是把经精炼的铝合金液降温，以实现真空挤压时为600-650℃的低温低速充型，即“低浇温”和压注速度为每秒4-20厘米的“低压速”；“二高”为“高压比”和“高延时”，即真空挤压时的压力比大于每平方厘米700公斤，在高压状态下保压，延长时间8-40秒种。保压延时完毕，开模取出的铸铝件、按先后从下至上堆放在不另行加热的箱内、利用铸铝件本身热量进行热处理的这种特定的环境中“强化时效”2-5小时，即完成高强抗震铝合金铸件的特种热处理。实践证明，这样得到的铸件，表面光亮，断口组织致密，气孔、缩松、缩孔、夹渣等铸造缺陷极少，经打压试验无渗漏，铸件本体取样切片测试，抗拉强度为275-342mpa，布氏硬度HB为92-118，延伸率为2．8-5．6％，力学性能超过设计要求，产品合格率在96％以上。

本发明的优点是；综合了钢模铸造、低压铸造、压力铸造和真空吸铸工艺之长处，巧妙的利用了材料成份和挤压工艺过程中潜压的热处理规律优势；生产出来的铸件表面光亮，断口组织致密，铸造缺陷极少，合格率高；化学成份稳定；大大降低了原材料消耗，比钢模铸造降低45％，比低压铸造降低25％；本特种热处理的设备简单，减少了传统井式热处理炉的设备投资和热处理过程中的电力消耗，缩短了热处理时间，提高生产效率5倍以上；生产成本降低50％以上；生产工艺方法简单独特，技术先进成熟，便于推广应用；这种热处理方法，目前在国外亦无先例，切实提高了高强抗震铝合金铸件的机械性能，能大大延长产品的使用寿命，能产生很好的经济效益和社会效益。

本发明的最佳实施例是：以南方125摩托车上的减震套管为例，该高强抗震铝合金铸件，设计要求的力学性能分别为：抗拉强度为250mpa，布氏硬度HB为85-105，延伸率为2％。采用本生产工艺试验一：当铝合金液升高到730℃时，精炼两次便得到纯净的铝合金液，降温至610℃时，用每平方厘米780公斤的压力，每秒4厘米的压注速度进行真空挤压成型，保压30秒钟后开模，铸件在不另行加温的特定环境中强化时效2小时。取样经切片检测，抗拉强度为320mpa，布氏硬度HB为110，延伸率为5．5％，且化学成份稳定。采用本生产工艺试验二：当铝合金液升温至750℃时，先后进行两次精炼，除去铝合金液中的气体残渣，降温至640℃时，用每平方厘米860公斤的压力，每秒20厘米的压速进行真空挤压成型。保压10秒钟后开模，铸件在不另行加温的特定环境中强化时效4．5小时。取样经切片检测，抗拉强度为285mpa，布氏硬度HB为98，延伸率为3．1％。均超过产品设计要求。

本真空挤压及特种热处理技术不仅适应生产南方125摩托车上的高强抗震铝合金套管，而且适应所有摩托车、汽车上使用的高强抗震铝合金铸件的生产，均能获得满意的效果。