CN106825496B - 一种变形铝合金工件铸锻合一成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铝合金工件制造技术领域，公开了一种变形铝合金工件铸锻合一成型工艺，包括以下步骤：a、模具合模，液态的变形铝合金注入模腔；b、模腔内的变形铝合金第一次自然冷却，压力机通进行第一次挤压成型，制成工件粗坯；c、模腔内的变形铝合金第二次自然冷却，模具内的加热机构加热；d、模腔内的液态变形铝合金第三次自然冷却，压力机进行第二次挤压成型，制成变形铝合金工件；e、变形铝合金工件自然冷却，上模、下模脱离，取出变形铝合金工件。本发明铸锻合一的工艺直接制造出的满足力学性能要求的完整的变形铝合金工件，省去了半成品环节，省去了后续机械加工环节，极大的提高了变形铝合金产品的制造效率，降低了制造成本。

Description

一种变形铝合金工件铸锻合一成型工艺
技术领域
本发明涉及铝合金工件制造技术领域，尤其涉及一种变形铝合金工件铸锻合一成型工艺。
背景技术
铝合金按照加工方式不同可以分为铸造铝合金和变形铝合金。铸造铝合金可以通过铸造成型，精密工件一般不采用铸造铝合金铸造成型，而且铸造铝合金中硅的含量比变形铝合金中的高，铸造铝合金较脆，因此铸造铝合金的强度和苏醒较差，铸造铝合金的优点在于直接铸造成型，成型成本低；变形铝合金各项力学性能均优于铸造铝合金，然而变形铝合金需要通过熔炼、浇注、成锭、挤压、锻造等热加工工序，生产出变形铝合金半成品，然后再通过车床、铣床、切割、雕刻等加工制成工件成品，变形铝合金制成的工件成品的力学性能优于铸造铝合金铸造的工件。铝合金还具有质量轻的特点，因此常用于航天航空领域。例如飞机上的座椅支架就是采用变形铝合金制造，变形铝合金制成板材，然后通过切割、雕刻机雕刻制成座椅支架，座椅支架各种力学性能均能满足要求。
但是变形铝合金需要先制造半成品，然后通过后续加工制成成品，生产效率比铸造成型低很多，后续加工成本非常大；如果将变形铝合金直接采用铸造的方式直接成型，成型后的工件力学性能显著下降，无法满足强度需求。因此，如何提高变形铝合金的成型效率、降低加工成本是一个重点和难点。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的变形铝合金加工效率低、加工成本高的问题，提供了一种变形铝合金工件铸锻合一成型工艺，通过该工艺直接制造出满足力学强度的完整的工件，省去了半成品制造及其后续加工工序，极大的提高了工件的制造效率同时降低加工成本。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种变形铝合金工件铸锻合一成型工艺，其特征是，包括以下步骤：a、模具合模，750℃以上的液态的变形铝合金注入模腔；模具包括下模、上模，上模与下模合模后形成模腔，所述下模的底部设有进液流道，上模内设有模腔调节滑块，模腔调节滑块的外端与压力机连接，上模与下模的连接处设有若干溢流孔，模具内设有加热机构和温度传感器，温度传感器用于检测模腔内壁处的温度；b、模腔内的变形铝合金第一次自然冷却，温度传感器检测到温度为480℃-500℃时，压力机通过模腔调节滑块对变形铝合金进行第一次挤压成型，制成工件粗坯，模腔内多余的变形铝合金从溢流孔处挤出；c、模腔内的变形铝合金第二次自然冷却，温度传感器检测到温度为420℃-440℃时，压力机保持不动，模具内的加热机构加热，温度传感器检测到温度达到500℃-520℃时，加热机构停止加热；d、模腔内的液态变形铝合金第三次自然冷却，温度传感器检测到温度为400℃-420℃时，压力机通过推动模腔调节滑块对变形铝合金进行第二次挤压成型，制成变形铝合金工件；e、变形铝合金工件自然冷却至50℃以下时，模腔调节滑块复位，上模、下模脱离，取出变形铝合金工件。
液态的变形铝合金注入模腔后，第一次自然冷却温度至480℃-500℃，该温度为靠近模腔内壁处的温度，变形铝合金中间部位的温度为530℃左右，变形铝合金处于固液混合状态，第一次挤压成型，主要是对工件预定型，同时把多余的原料挤掉；第二次自然冷却至420℃-440℃时，变形铝合金中间部位的温度为470℃左右，然后对模具快速加热，靠近模腔内壁处的变形铝合金优先吸热升温，当温度传感器检测到温度为500℃-520℃，变形铝合金中间部位的温度为500℃左右，然后进行第三次自然冷却至400℃-420℃，此时模腔内的变形铝合金各个部位的温度趋于均匀，然后进行第二次挤压成型；二次挤压成型制成的变形铝合金工件内部力学性能稳定，能够满足力学要求，而且变形铝合金工件精度高，无需后续加工，极大的提高了制造效率、降低制造成本。
作为优选，压力机第一次挤压成型压力为50-60MPa，压力机第二次挤压成型压力为70-75MPa。第二次挤压时，变形了铝合金温度较低、压力增大，从而提高变形铝合金工件的精度。
作为优选，在步骤d中，二次成型制成变形铝合金工件之后，变形铝合金工件自然冷却至300℃-320℃时，压力机通过模腔调节滑块对变形铝合金工件进行第三次挤压。第三次挤压前，模腔内的变形铝合金已经完全固化定性，通过第三次挤压，使得变形铝合金表面的尺寸精度提高。
作为优选，压力机第三次挤压压力为80-100MPa。
作为优选，在步骤a中，模具合模后进行预热处理，预热温度为220℃-250℃，预热时间为30s-50s。将模具预热处理，防止液态的变形铝合金进入模腔后快速与模具热交换，导致变形铝合金靠近模腔内壁处与中间部位的温差过大。
作为优选，在液态变形铝合金中加入质量比为0.3%-0.5%的晶粒细化剂。晶粒细化剂在变形铝合金冷却凝固过程中使晶粒细化，能提高组织致密性、提高力学性能。
作为优选，所述的晶粒细化剂为AlTi。AlTi与液态的变形铝合金中的铝发生反应形成TiAl3粒子，TiAl3粒子在合金溶液的对流作用下分散到整个合金溶液中，从而起到显著的细化晶粒作用。
作为优选，模具外侧设有超声波发生器，整个模具置于超声波中。超声波为变形铝合金溶液提供能量，使得变形铝合金中的晶粒运动更加剧烈，晶粒分布更加均匀，成型后的变形铝合金工件的力学性能、机械性能更加稳定。
因此，本发明铸锻合一的工艺直接制造出的完整的变形铝合金工件，省去了半成品环节，省去了后续机械加工环节，极大的提高了变形铝合金产品的制造效率，降低了制造成本，通过本工艺制得的变形铝合金工件的力学性能达到传统工艺制造的变形铝合金工件的性能。
附图说明
图1为本发明中模具的结构示意图。
图中：下模1、上模2、模腔3、进液流道4、模腔调节滑块5、压力机6、溢流孔7、加热机构8、温度传感器9。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
实施例1：一种变形铝合金工件铸锻合一成型工艺，包括以下步骤：
a、模具合模，模具合模后进行预热处理，预热温度为220℃-250℃，预热时间为30s-50s，750℃以上的液态的变形铝合金注入模腔；如图1所示，模具包括下模1、上模2，上模与下模合模后形成模腔3，下模的底部设有进液流道4，上模内设有模腔调节滑块5，模腔调节滑块的外端与压力机6连接，上模与下模的连接处设有若干溢流孔7，模具内设有加热机构8和温度传感器9，温度传感器用于检测模腔内壁处的温度；
b、模腔内的变形铝合金第一次自然冷却，温度传感器检测到温度为480℃-500℃时，此时模腔中心部位的变形铝合金的温度为530℃左右，压力机通过模腔调节滑块对变形铝合金进行第一次挤压成型，制成工件粗坯，压力机第一次挤压成型压力为50-60MPa，模腔内多余的变形铝合金从溢流孔处挤出；c、模腔内的变形铝合金第二次自然冷却，温度传感器检测到温度为420℃-440℃时，此时模腔中心部位的变形铝合金的温度为470℃左右，压力机保持不动，模具内的加热机构加热，温度传感器检测到温度达到500℃-520℃时，加热机构停止加热，此时模腔中心部位的变形铝合金的温度为500℃左右；d、模腔内的液态变形铝合金第三次自然冷却，温度传感器检测到温度为400℃-420℃时，此时模腔中心部位的变形铝合金的温度为410℃左右，腔内的变形铝合金各个部位的温度趋于均匀，压力机通过推动模腔调节滑块对变形铝合金进行第二次挤压成型，制成变形铝合金工件，压力机第二次挤压成型压力为70-75MPa；二次成型制成变形铝合金工件之后，变形铝合金工件自然冷却至300℃-320℃时，压力机通过模腔调节滑块对变形铝合金工件进行第三次挤压，压力机第三次挤压压力为80-100MPa；e、变形铝合金工件自然冷却至50℃以下时，模腔调节滑块复位，上模、下模脱离，取出变形铝合金工件。
实施例2：在熔化炉内的液态变形铝合金中加入质量比为0.3%-0.5%的晶粒细化剂，晶粒细化剂为AlTi，并在模具外侧设置超声波发生器，整个模具置于超声波中；将含有晶粒细化剂的液态变形铝合金注入模腔，其余步骤与实施例1相同。
本发明铸锻合一的工艺直接制造出的完整的变形铝合金工件，省去了半成品环节，省去了后续机械加工环节，极大的提高了变形铝合金产品的制造效率，降低了制造成本，通过本工艺制得的变形铝合金工件的力学性能达到传统工艺制造的变形铝合金工件的性能。

Claims (8)

1.一种变形铝合金工件铸锻合一成型工艺，其特征是，包括以下步骤：
a、模具合模，750℃以上的液态的变形铝合金注入模腔；模具包括下模、上模，上模与下模合模后形成模腔，所述下模的底部设有进液流道，上模内设有模腔调节滑块，模腔调节滑块的外端与压力机连接，上模与下模的连接处设有若干溢流孔，模具内设有加热机构和温度传感器，温度传感器用于检测模腔内壁处的温度；
b、模腔内的变形铝合金第一次自然冷却，温度传感器检测到温度为480℃-500℃时，压力机通过模腔调节滑块对变形铝合金进行第一次挤压成型，制成工件粗坯，模腔内多余的变形铝合金从溢流孔处挤出；
c、模腔内的变形铝合金第二次自然冷却，温度传感器检测到温度为420℃-440℃时，压力机保持不动，模具内的加热机构加热，温度传感器检测到温度达到500℃-520℃时，加热机构停止加热；
d、模腔内的液态变形铝合金第三次自然冷却，温度传感器检测到温度为400℃-420℃时，压力机通过推动模腔调节滑块对变形铝合金进行第二次挤压成型，制成变形铝合金工件；
e、变形铝合金工件自然冷却至50℃以下时，模腔调节滑块复位，上模、下模脱离，取出变形铝合金工件。
2.根据权利要求1所述的一种变形铝合金工件铸锻合一成型工艺，其特征是，压力机第一次挤压成型压力为50-60MPa，压力机第二次挤压成型压力为70-75MPa。
3.根据权利要求1或2所述的一种变形铝合金工件铸锻合一成型工艺，其特征是，在步骤d中，二次成型制成变形铝合金工件之后，变形铝合金工件自然冷却至300℃-320℃时，压力机通过模腔调节滑块对变形铝合金工件进行第三次挤压。
4.根据权利要求3所述的一种变形铝合金工件铸锻合一成型工艺，其特征是，压力机第三次挤压压力为80-100MPa。
5.根据权利要求1所述的一种变形铝合金工件铸锻合一成型工艺，其特征是，在步骤a中，模具合模后进行预热处理，预热温度为220℃-250℃，预热时间为30s-50s。
6.根据权利要求1所述的一种变形铝合金工件铸锻合一成型工艺，其特征是，液态变形铝合金中加入质量比为0.3%-0.5%的晶粒细化剂。
7.根据权利要求6所述的一种变形铝合金工件铸锻合一成型工艺，其特征是，所述的晶粒细化剂为AlTi。
8.根据权利要求6或7所述的一种变形铝合金工件铸锻合一成型工艺，其特征是，模具外侧设有超声波发生器，整个模具置于超声波中。
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