CN113579196A - 一种轻合金改性产品的制造方法 - Google Patents

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CN113579196A CN202110800001.4A CN202110800001A CN113579196A CN 113579196 A CN113579196 A CN 113579196A CN 202110800001 A CN202110800001 A CN 202110800001A CN 113579196 A CN113579196 A CN 113579196A
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蒉伟良
邓俊钧
曾小勤
张洪
谷立东
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李秋宏
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Abstract

本发明公开了一种轻合金改性产品的制造方法，特点是包括如下步骤：（1）原料混炼；（2）注射；（3）模腔成型得到所需的轻合金改性产品。优点是通过该制造方法制得的轻合金产品，其屈服强度能提升10%以上，最大抗拉强度能提升20%，延伸率能提升3—5%，均匀性更强，抗腐蚀性也得到了较大的提升。

Description

一种轻合金改性产品的制造方法
技术领域
本发明涉及一种制造方法，尤其涉及一种轻合金改性产品的制造方法。
背景技术
轻合金，又叫轻型合金，主要指钛合金、镁合金和铝合金，其中，镁合金密度低，比强度大，散热性和热稳定性都要比铝合金好，是一种极具发展前景的新型轻合金材料，目前被广泛应用在航空航天、3C电子、汽车制造等领域中。
然而，镁合金由于本身性质问题，塑性和耐腐蚀性都较差，要将其制成符合要求的轻合金产品，必须对其进行掺杂改性，目前针对主要原料为镁合金的轻合金产品的制造，普遍是需要先将镁合金原料熔融成液态，再将改性材料添加到镁合金液体中，通过搅拌混合冷却成半固态料，接着将半固态料进行压铸得到所需的轻合金产品。上述以镁合金作为主原料的轻合金产品的制造步骤繁琐，操作复杂，且镁合金在熔融成液态并与改性材料混合时，极易发生氧化，同时难以做到均匀混合，改性材料在混合过程中易团聚，导致半固态料内部的成分容易不均匀，易出现偏析，导致制得的轻合金产品稳定性和一致性较差，难以得到高质量的制品。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种轻合金改性产品的制造方法，通过该制造方法能制得性能稳定、质量较高的轻合金产品。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种轻合金改性产品的制造方法，包括如下步骤：
（1）原料混炼：将固态的镁合金原料与改性料按配比通过一台整机设备熔融混合，形成半固态或液态的待注塑浆料；
（2）注射：将上述混炼得到的半固态或液态的待注塑浆料通过所述的整机设备注射到模腔中；
（3）模腔成型得到所需的轻合金改性产品。
所述的整机设备包括一具有注射腔的注射筒，所述的注射腔内可转动且可前后移动地设置有一根螺杆，所述的注射筒上设置有设置有与所述的注射筒相连通的用于进料的料斗，所述的注射筒的筒体外部设置有加热装置；
所述的制造方法的具体过程如下：
（1）原料混炼：
（1-1）将固态镁合金原料与改性料按配比搅拌均匀形成混合料；
（1-2）螺杆前进，使其整***于注射腔内，对料斗进行抽真空处理，控制料斗内的气体压强在5×10-2Pa以下，将混合料填入到料斗中，混合料通过料斗进入到注射腔中温度控制在450 ℃—585 ℃的输送区，螺杆转动将位于输送区的混合料推送至注射腔内温度控制在600℃—625 ℃的熔融、计量混合区，混合料在螺杆的剪切作用下在熔融、计量混合区熔融成半固态或液态的待注塑浆料；
（1-3）根据所需生产的产品的重量，对整机设定一个储料量设定值，当待注塑浆料的量达到储料量设定值时，料斗停止进料，螺杆停止转动并后退，准备进入注射工序；
（2）注射：螺杆前进，将上述混炼得到的半固态或液态的待注塑浆料通过所述的注射筒上的射嘴注射到模腔中；
（3）模腔成型得到所需的轻合金改性产品。
利用上述整机设备和方法制备得到的轻合金改性产品具有如下优点：（1）能一体化进行合金的改性与成型，提升工作效率并提升良品率；（2）以此设备和方法制备的改性轻合金，能够任意调控改性料与合金的成分配比，随着产品需求能快速变更进料比例；（3）以此设备和方法制备的改性轻合金，其本身机械性能能得到大幅度提升，相比于现有轻合金材料，改性轻合金可应用的服役环境更为广泛苛刻；（4）对轻合金进行改性，难点在于改性料能否有良好的分散性，而本设备能充分对待改性镁合金与合金改性料进行充分地搅拌，分散性得到良好地提升；（5）从开始到射出成型的整个过程，基本不存在与外界空气接触的机会，使得整个制备过程不需要使用到另外的气体来进行保护，那么整个射出过程中就不会存在卷气现象，可有效降低产品的气孔率。
所述的整机设备包括混炼装置和注射装置；
所述的混炼装置包括一具有混炼腔的混炼筒，所述的混炼筒上设置有与所述的混炼腔相连通的用于进料的料斗，所述的混炼腔内可转动地设置有至少一根螺杆，所述的混炼筒的筒体外部设置有加热装置；
所述的注射装置包括一具有注射腔的注射筒，所述的注射腔内可前后移动地设置有一推杆，所述的注射筒的筒体外部设置有加热装置；
所述的混炼腔与所述的注射筒之间通过一密闭的送料通道相连通，所述的送料通道的外部设置有加热装置，所述的送料通道内设置有一单项阀；
所述的制造方法的具体过程如下：
（1）原料混炼：
（1-1）对料斗进行抽真空处理，控制料斗内的气体压强在5×10-2Pa以下，将镁合金待原料和改性料通过定量喂料装置填入到料斗中，两种物料通过料斗进入到混炼腔中，螺杆转动，控制混炼腔内用于对两种物料进行预热的输送区的温度在450 ℃—585 ℃，，控制混炼腔内用于对两种物料进行熔融和混合的熔融区和混合区的温度在600℃—625 ℃，随着物料的不断增加，在螺杆的转动带动下，两种物料在混炼筒内熔融、剪切并混合形成均匀的半固态或液态的待注塑浆料；
（1-2）单向阀打开，螺杆继续转动，保持对待注射浆料的搅拌，随着物料的不断增加，在螺杆的转动作用下，待注射浆料通过温度控制在600℃—625 ℃的送料通道进入到温度控制在600℃—625 ℃的注射筒的注射腔内；
（1-3）根据所需生产的产品的重量，对整机设定一个储料量设定值，当注射腔内的待注塑浆料达到该储料量设定值时，螺杆停止转动，单向阀关闭，准备进入注射工序；
（2）注射：
（2-1）注射前段，推杆以高速低压的推进模式推进，将注射筒内的待注射浆料通过所述的注射筒上的射嘴注射到模腔中；
（2-2）当模腔将要注满或已经注满时，控制推杆以高压低速的推进模式继续推进，往模腔内部继续推送待注塑浆料，进入到保压状态，以减小产品的收缩；
（3）模腔成型，冷却后得到所需的轻合金改性产品。
使用上述结构的整机设备具有如下优点：
（1）混炼筒的设置，在实现均匀混炼的同时，提供了储料作用，针对大克重轻合金产品的射出制造，只需要加大注射筒即可；
（2）在整个工作过程中，混炼筒内的螺杆只发生转动，不发生后退运动，如此可以实现稳定的半固态浆料的输出；
（3）通过设置一个混炼筒，通过混炼筒内设置的螺杆转动，对经由料斗进入到混炼腔内的物料进行混合、剪切和熔融，实现物料充分混合形成均匀性和一致性较好的浆料，在混炼、储料过程可以实现在线添加改性料，实现随产随改，以得到性能较为优异的轻合金产品；
（4）从开始到射出成型的整个过程，基本不存在与外界空气接触的机会，使得整个制备过程不需要使用到另外的气体来进行保护，那么整个射出过程中就不会存在卷气现象，可有效降低产品的气孔率。
所述的推杆通过可独立动作的高速机构和高压机构配合驱动实现高速低压的推进模式和高压低速的推动模式的切换。
所述的高速机构为注射油缸，所述的注射油缸包括内部具有一内腔的注射缸体，所述的内腔中可前后活动地设置有活塞，所述的活塞将所述的内腔分隔为前腔室和后腔室，所述的注射缸体上对应所述的前腔室和所述的后腔室的位置上分别设置有与所述的内腔相连通的第一油口和第二油口，所述的活塞上同轴连接有活塞杆，所述的活塞杆的前端向前伸出所述的内腔与所述的推杆的后端同轴固定连接；
所述的高压机构为增压油缸，所述的增压油缸包括安装在所述的注射缸体后端的增压缸体，所述的增压缸体内具有一增压腔，所述的增压腔内可前后活动地设置有增压活塞，所述的增压活塞将所述的增压腔分隔为前增压腔室和后增压腔室，所述的增压缸体上对应所述的前增压腔室和所述的后增压腔室的位置上分别设置有与所述的增压腔相连通的第三油口和第四油口，所述的增压活塞上同轴连接有增压活塞杆，所述的增压活塞杆的前端向前伸出所述的增压腔伸入设置在所述的后腔室内；
所述的增压活塞的纵向截面积大于所述的增压活塞杆的纵向截面积，所述的增压腔的纵向截面面积大于所述的内腔的纵向截面面积；
所述的步骤（2）采用上述高速机构和高压机构配合驱动以实现推杆在高速低压的推进模式和高压低速的推动模式的切换的具体过程如下：
（2-1）注射前段，注射油缸动作，通过第二油口进油，驱使推杆以高速低压的推进模式推进，将注射筒内的待注射浆料通过所述的注射筒上的射嘴注射到模腔中；
（2-2）当模腔将要注满或已经注满时，第二油口停止进油，增压油缸动作，通过第四油口进油，控制推杆以高压低速的推进模式继续推进，往模腔内部继续推送待注塑浆料，进入到保压状态，以减小产品的收缩。
所述的高速机构为注射油缸，所述的注射油缸包括内部具有一内腔的注射缸体，所述的内腔中可前后活动地设置有活塞，所述的活塞将所述的内腔分隔为前腔室和后腔室，所述的注射缸体上对应所述的前腔室和所述的后腔室的位置上分别设置有与所述的内腔相连通的第一油口和第二油口，所述的活塞上同轴连接有活塞杆，所述的活塞杆的前端向前伸出所述的内腔与所述的推杆的后端同轴固定连接；
所述的高压机构包括填充有液压油的低压蓄能器和高压蓄能器，所述的低压蓄能器通过第一伺服阀与所述的第二油口相连通，所述的高压蓄能器通过第二伺服阀与所述的第一油口相连通，所述的低压蓄能器由低压动力单元驱动，所述的高压蓄能器由高压动力单元驱动；
所述的步骤（2）采用上述高速机构和高压机构配合驱动以实现推杆在高速低压的推进模式和高压低速的推动模式的切换的具体过程如下：
（2-1）注射前段，由低压蓄能器给第二油口供油，通过第一伺服阀控制低压蓄能器供油的压力和速度，驱使推杆以高速低压的推进模式推进，将注射筒内的待注射浆料通过所述的注射筒上的射嘴注射到模腔中；
（2-2）当模腔将要注满或已经注满时，由高压蓄能器给第二油口供油，通过第二伺服阀控制高压蓄能器供油的压力和速度，控制推杆以高压低速的推进模式继续推进，往模腔内部继续推送待注塑浆料，进入到保压状态，以减小产品的收缩。
所述改性料为陶瓷粉末、石墨烯、稀土金属和碳纤维或玻璃纤维中的至少一种。
所述的改性料为粒径在0.1μm—15μm之间的陶瓷粉末，所述的镁合金原料与所述的陶瓷粉末的质量比在100:1到4:1之间。陶瓷粉末有良好的分散性，在此含量范围内，陶瓷粉末能与镁合金剪切料充分均匀混合，在熔融过程中能形成均一的熔融物，而过量的陶瓷粉末不仅会降低分散性，也会增加改性镁合金的脆性。
所述的改性料为石墨烯，所述的镁合金原料与所述的石墨烯的质量比在1000:1到20:1之间。石墨烯会改变镁合金结构，同时有效提升镁合金的机械性能，在此含量范围内，最为适当，但石墨烯具有非常强的团聚性，且过量石墨烯会导致镁合金材料无法成型。
所述的改性料为稀土金属，所述的镁合金原料与所述的稀土金属的质量比在1000:1到100:1之间。改性料采用稀土金属，能有效改变成型的镁合金的结构，从而使镁合金的性能得到提升，在此含量范围内，最为适当，而当稀土金属含量较高时会发生偏析，产生有害相，从而影响成型后镁合金的性能。
所述的改性料为碳纤维或玻璃纤维，所述的镁合金原料与所述的碳纤维或玻璃纤维质量比在1000:1到20:1之间。碳纤维和玻璃纤维能在不改变合金固有化学性质的情况下，对镁合金的韧性和强度进行适用环境的调控，并明显降低镁合金改性的成本。
所述的镁合金原料的尺寸为1mm×2mm×5mm。以此尺寸进行加工，可以使改性料与待改性料混合更为充分，熔融更为均匀。
与现有技术相比，本发明的优点在于：镁合金原料无需进行特殊处理，直接以固态的形式与改性料按配比通过一台整机设备熔融混合形成半固态或液态的待注塑浆料，半固态或液态的待注塑浆料通过该整机设备注射到模腔中，制得所需的轻合金改性产品，在整体制造过程中，基本不存在与外界空气接触的机会，不仅有效避免了镁合金原料发生氧化的风险，整个制备过程也不需要使用到另外的气体来进行保护，那么在注射过程中就不会存在卷气现象，可有效降低产品的气孔率，从而确保了产品性能的稳定性，容易得到制品质量较高的轻合金产品，通过该制造方法制得的轻合金产品，其屈服强度能提升10%以上，最大抗拉强度能提升20%，延伸率能提升3—5%，均匀性更强，抗腐蚀性也得到了较大的提升。
附图说明
图1为本发明实施例一所采用的整机设备的结构示意图；
图2为本发明实施例二所采用的整机设备的结构示意图；
图3为本发明实施例二中高速机构和高压机构的结构示意图；
图4为本发明实施例三中高速机构和高压机构的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一：如图所示，一种轻合金改性产品的制造方法，包括如下步骤：
（1）原料混炼：将固态的镁合金原料与改性料按配比通过一台整机设备熔融混合，形成半固态或液态的待注塑浆料；
（2）注射：将上述混炼得到的半固态或液态的待注塑浆料通过上述整机设备注射到模腔Q中；
（3）模腔Q成型得到所需的轻合金改性产品。
在此具体实施例中，上述整机设备包括一具有注射腔A11的注射筒A1，注射腔A11内可转动且可前后移动地设置有一根螺杆A12，注射筒A1上设置有与注射筒A1相连通的用于进料的料斗A2，注射筒A1的筒体外部设置有加热装置（图中未显示）；
轻合金改性产品采用上述整机设备的制造的具体过程如下：
（1）原料混炼：
（1-1）将固态镁合金原料与改性料按配比搅拌均匀形成混合料；
（1-2）螺杆A12前进，使其整***于注射腔A11内，对料斗A2进行抽真空处理，控制料斗A2内的气体压强在5×10-2Pa以下，将混合料填入到料斗A2中，混合料通过料斗A2进入到注射腔A11中温度控制在450 ℃—585 ℃的输送区，螺杆A12转动将位于输送区的混合料推送至注射腔A11内温度控制在600℃—625 ℃的熔融、计量混合区，混合料在螺杆A12的剪切作用下在熔融、计量混合区熔融成半固态或液态的待注塑浆料；
（1-3）根据所需生产的产品的重量，对整机设定一个储料量设定值，当待注塑浆料的量达到储料量设定值时，料斗A2停止进料，螺杆A12停止转动并后退，准备进入注射工序；
（2）注射：螺杆A12前进，将上述混炼得到的半固态或液态的待注塑浆料通过所述的注射筒A1上的射嘴注射到模腔中；
（3）模腔Q成型得到轻合金产品。
利用上述整机设备和方法制备得到的轻合金产品具有如下优点：（1）能一体化进行合金的改性与成型，提升工作效率并提升良品率；（2）以此设备和方法制备的改性轻合金，能够任意调控改性料与合金的成分配比，随着产品需求能快速变更进料比例；（3）以此设备和方法制备的改性轻合金，其本身机械性能能得到大幅度提升，相比于现有轻合金材料，改性轻合金可应用的服役环境更为广泛苛刻；（4）对轻合金进行改性，难点在于改性料能否有良好的分散性，而本设备能充分对待改性镁合金与合金改性料进行充分地搅拌，分散性得到良好地提升；（5）从开始到射出成型的整个过程，基本不存在与外界空气接触的机会，使得整个制备过程不需要使用到另外的气体来进行保护，那么整个射出过程中就不会存在卷气现象，可有效降低产品的气孔率。
在此具体实施例中，镁合金原料的牌号为AZ91或AM60或其他性能相近的牌号。
在此具体实施例中，镁合金原料的尺寸为1mm×2mm×5mm。以此尺寸进行加工，可以使改性料与待改性料混合更为充分，熔融更为均匀。
在此具体实施例中，改性料为陶瓷粉末、石墨烯、稀土金属和碳纤维或玻璃纤维中的至少一种。
实施例二：如图2所示，其他部分与实施例一相同，其不同之处在于整机设备包括混炼装置和注射装置；
混炼装置包括一具有混炼腔B11的混炼筒B1，混炼筒B1上设置有与混炼腔B11相连通的用于进料的料斗B2，混炼腔B11内可转动地设置有至少一根螺杆B12，混炼筒B1的筒体外部设置有加热装置R；
注射装置包括一具有注射腔B31的注射筒B3，注射腔B31内可前后移动地设置有一推杆B32，注射筒B3的筒体外部设置有加热装置R；
混炼腔B11与注射筒B3之间通过一密闭的送料通道B4相连通，送料通道B4的外部设置有加热装置R，送料通道B4内设置有一单向阀B5；
采用上述整机设备的成型的具体过程如下：
（1）原料混炼：
（1-1）对料斗B2进行抽真空处理，控制料斗B2内的气体压强在5×10-2Pa以下，将镁合金待原料和改性料通过定量喂料装置填入到料斗B2中，两种物料通过料斗B2进入到混炼腔B11中，螺杆B12转动，控制混炼腔B11内用于对两种物料进行预热的输送区的温度在450℃—585 ℃，控制混炼腔B11内用于对两种物料进行熔融和混合的熔融区和混合区的温度在600℃—625 ℃，随着物料的不断增加，在螺杆B12的转动带动下，两种物料在混炼筒B1内熔融、剪切并混合形成均匀的半固态或液态的待注塑浆料；
（1-2）单向阀B5打开，螺杆B12继续转动，保持对待注射浆料的搅拌，随着物料的不断增加，在螺杆B12的转动作用下，待注射浆料通过温度控制在600℃—625 ℃的送料通道B4进入到温度控制在600℃—625 ℃的注射筒B3的注射腔B31内；
（1-3）根据所需生产的产品的重量，对整机设定一个储料量设定值，当注射腔B31内的待注塑浆料达到该储料量设定值时，螺杆B12停止转动，单向阀关闭，准备进入注射工序；
（2）注射：
（2-1）注射前段，推杆B32以高速低压模式推进，将注射筒B3内的待注射浆料通过所述的注射筒B3上的射嘴注射到模腔中；
（2-2）当模腔将要注满或已经注满时，控制推杆B32以高压低速模式继续推进，往模腔内部继续推送待注塑浆料，进入到保压状态；
（3）模腔Q成型得到轻合金产品。
使用上述结构的整机设备具有如下优点：
（1）混炼筒B1的设置，在实现均匀混炼的同时，提供了储料作用，针对大克重轻合金产品的射出制造，只需要加大注射筒B3即可；
（2）在整个工作过程中，混炼筒B1内的螺杆B12只发生转动，不发生后退运动，如此可以实现稳定的半固态浆料的输出；
（3）通过设置一个混炼筒B1，通过混炼筒B1内设置的螺杆B12转动，对经由料斗进入到混炼腔B11内的物料进行混合、剪切和熔融，实现物料充分混合形成均匀性和一致性较好的浆料，在混炼、储料过程可以实现在线添加改性料，实现随产随改，以得到性能较为优异的轻合金产品；
（4）从开始到射出成型的整个过程，基本不存在与外界空气接触的机会，使得整个制备过程不需要使用到另外的气体来进行保护，那么整个射出过程中就不会存在卷气现象，可有效降低产品的气孔率。
在此具体实施例中，推杆B32通过可独立动作的高速机构和高压机构配合驱动实现高速低压的推进模式和高压低速的推动模式的切换。
在此具体实施例中，高速机构为注射油缸，注射油缸包括内部具有一内腔B51的注射缸体B50，内腔B51中可前后活动地设置有活塞B52，活塞B52将内腔B51分隔为前腔室B501和后腔室B502，注射缸体B50上对应前腔室B501和后腔室B502的位置上分别设置有与内腔B51相连通的第一油口B53和第二油口B54，活塞B52上同轴连接有活塞杆B55，活塞杆B55的前端向前伸出内腔B51与推杆B32的后端同轴固定连接；
高压机构为增压油缸，增压油缸包括安装在注射缸体B50后端的增压缸体B6，增压缸体B6内具有一增压腔B61，增压腔B61内可前后活动地设置有增压活塞B62，增压活塞B62将增压腔B61分隔为前增压腔室B601和后增压腔室B602，增压缸体B6上对应前增压腔室B601和后增压腔室B602的位置上分别设置有与增压腔B61相连通的第三油口B63和第四油口B64，压活塞B62上同轴连接有增压活塞杆B65，增压活塞杆B65的前端向前伸出增压腔B61伸入设置在后腔室B502内；
增压活塞B62的纵向截面积大于增压活塞杆B65的纵向截面积，增压腔B61的纵向截面面积大于内腔B51的纵向截面面积。
步骤（2）采用上述高速机构和高压机构配合驱动以实现推杆B32在高速低压的推进模式和高压低速的推动模式的切换的具体过程如下：
（2-1）注射前段，注射油缸动作，通过第二油口B54进油，驱使推杆B32以高速低压的推进模式推进，将注射筒B3内的待注射浆料通过注射筒B3上的射嘴B101注射到模腔Q中；
（2-2）当模腔Q将要注满或已经注满时，第二油口B54停止进油，增压油缸动作，通过第四油口B64进油，控制推杆B32以高压低速的推进模式继续推进，往模腔Q内部继续推送待注塑浆料，进入到保压状态，以减小产品的收缩。
在此具体实施例中，高速机构为注射油缸，高压机构为增压油缸，通过两个油缸的结合，配合增压活塞B62的纵向截面积大于增压活塞杆B65的纵向截面积，增压腔B61的纵向截面面积大于内腔B51的纵向截面面积，内腔B51的面积小，所需流量小，可实现高速低压，而增压腔B61和内腔B51配合在一起，用于实现高压低速。注射前段，注射油缸动作，通过第二油口B54进油，驱使推杆以高速低压的推进模式推进，将注射筒1内的待注射浆料通过所述的注射筒B3上的射嘴B101注射到模腔中，当模腔Q将要注满或已经注满时，第一油口B53停止进油，增压油缸动作，通过第四油口B64进油，控制推杆以高压低速的推进模式继续推进，往模腔内部继续推送待注塑浆料，进入到保压状态，以减小产品的收缩。实现了推杆B32在高速低压推进和低速高压推进这两种推进模式的切换，高速时***液压油流量可以相对传统结构更小，注射时主要通过注射油缸工作，高速低压，给推杆B32提供一个快速的推进力，以避免混合料冷却，保压阶段，通过增压油缸进油，实现高压低速，以减少产品的收缩。
实施例三：其他部分与实施例二相同，其不同之处在于高速机构为注射油缸，注射油缸包括内部具有一内腔B51的注射缸体B50，内腔B51中可前后活动地设置有活塞B52，活塞B52将内腔B51分隔为前腔室B501和后腔室B502，注射缸体B50上对应前腔室B501和后腔室B502的位置上分别设置有与内腔B51相连通的第一油口B53和第二油口B54，活塞B52上同轴连接有活塞杆B55，活塞杆B55的前端向前伸出内腔B51与推杆B32的后端同轴固定连接；
高压机构包括填充有液压油的低压蓄能器B81和高压蓄能器B82，低压蓄能器B81通过第一伺服阀B83与第二油口B54相连通，高压蓄能器B82通过第二伺服阀B84与第一油口B53相连通，低压蓄能器B81由低压动力单元驱动，高压蓄能器B82由高压动力单元驱动。
步骤（2）采用上述高速机构和高压机构配合驱动以实现推杆B32在高速低压的推进模式和高压低速的推动模式的切换的具体过程如下：
（2-1）注射前段，由低压蓄能器B81给第二油口B54供油，通过第一伺服阀B83控制低压蓄能器B54供油的压力和速度，驱使推杆B32以高速低压的推进模式推进，将注射筒B3内的待注射浆料通过注射筒B3上的射嘴B101注射到模腔Q中；
（2-2）当模腔Q将要注满或已经注满时，由高压蓄能器B82给第二油口B54供油，通过第二伺服阀B84控制高压蓄能器B82供油的压力和速度，控制推杆B32以高压低速的推进模式继续推进，往模腔Q内部继续推送待注塑浆料，进入到保压状态，以减小产品的收缩。
注射前段，由低压蓄能器B81给第二油口B54供油，通过第一伺服阀B83控制低压蓄能器B81供油的压力和速度，驱使推杆B32以高速低压的推进模式推进，将注射筒B3内的待注射浆料通过注射筒B3上的射嘴B101注射到模腔Q中，当模腔Q将要注满或已经注满时，由高压蓄能器B82给第二油口B54供油，通过第二伺服阀B84控制高压蓄能器B82供油的压力和速度，控制推杆B32以高压低速的推进模式继续推进，往模腔Q内部继续推送待注塑浆料，进入到保压状态，以减小产品的收缩。
实施例四：其他部分与实施例一或实施例二或实施例三相同，其不同之处在于改性料为粒径在0.1μm—15μm之间的陶瓷粉末，镁合金原料与陶瓷粉末的质量比在100:1到4:1之间。陶瓷粉末有良好的分散性，在此含量范围内，陶瓷粉末能与镁合金剪切料充分均匀混合，在熔融过程中能形成均一的熔融物，而过量的陶瓷粉末不仅会降低分散性，也会增加改性镁合金的脆性。
实施例五：其他部分与实施例一或实施例二或实施例三相同，其不同之处在于改性料为石墨烯，镁合金原料与石墨烯的质量比在1000:1到20:1之间。石墨烯会改变镁合金结构，同时有效提升镁合金的机械性能，在此含量范围内，最为适当，但石墨烯具有非常强的团聚性，且过量石墨烯会导致镁合金材料无法成型。
实施例六：其他部分与实施例一或实施例二或实施例三相同，其不同之处在于改性料为稀土金属，镁合金原料与稀土金属的质量比在1000:1到100:1之间。改性料采用稀土金属，能有效改变成型的镁合金的结构，从而使镁合金的性能得到提升，在此含量范围内，最为适当，而当稀土金属含量较高时会发生偏析，产生有害相，从而影响成型后镁合金的性能。
实施例七：其他部分与实施例一或实施例二或实施例三相同，其不同之处在于改性料为碳纤维或玻璃纤维，镁合金原料与碳纤维或玻璃纤维质量比在1000:1到20:1之间。碳纤维和玻璃纤维能在不改变合金固有化学性质的情况下，对镁合金的韧性和强度进行适用环境的调控，并明显降低镁合金改性的成本。
综合上述实施例，不同方法配合不同物料配方制得的轻合金产品，在屈服强度和抗拉强度性的表现如下表所示：
材料 屈服强度（MPa） 抗拉强度（MPa）
AM60 146 281
AM60+5%SiC（10μm） 157 244
AZ91 177 291
AZ91+5%SiC（0.5μm） 212 267
AZ91+5%SiC（10μm） 194 259
EA42 128.5 273
EA42+5%SiC（10μm） 130 236
AZ91+0.8%Y 169 299
AZ91+1%石墨烯 214 265
AZ91+5%玻璃纤维 162 301

Claims (10)

1.一种轻合金改性产品的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）原料混炼：将固态的镁合金原料与改性料按配比通过一台整机设备熔融混合，形成半固态或液态的待注塑浆料；
（2）注射：将上述混炼得到的半固态或液态的待注塑浆料通过所述的整机设备注射到模腔中；
（3）模腔成型得到所需的轻合金改性产品。
2.如权利要求1所述的一种轻合金改性产品的制造方法，其特征在于所述的整机设备包括一具有注射腔的注射筒，所述的注射腔内可转动且可前后移动地设置有一根螺杆，所述的注射筒上设置有设置有与所述的注射筒相连通的用于进料的料斗，所述的注射筒的筒体外部设置有加热装置；
所述的制造方法的具体过程如下：
（1）原料混炼：
（1-1）将固态镁合金原料与改性料按配比搅拌均匀形成混合料；
（1-2）螺杆前进，使其整***于注射腔内，对料斗进行抽真空处理，控制料斗内的气体压强在5×10-2Pa以下，将混合料填入到料斗中，混合料通过料斗进入到注射腔中温度控制在450 ℃—585 ℃的输送区，螺杆转动将位于输送区的混合料推送至注射腔内温度控制在600℃—625 ℃的熔融、计量混合区，混合料在螺杆的剪切作用下在熔融、计量混合区熔融成半固态或液态的待注塑浆料；
（1-3）根据所需生产的产品的重量，对整机设定一个储料量设定值，当待注塑浆料的量达到储料量设定值时，料斗停止进料，螺杆停止转动并后退，准备进入注射工序；
（2）注射：螺杆前进，将上述混炼得到的半固态或液态的待注塑浆料通过所述的注射筒上的射嘴注射到模腔中；
（3）模腔成型得到所需的轻合金改性产品。
3.如权利要求1所述的一种轻合金改性产品的制造方法，其特征在于所述的整机设备包括混炼装置和注射装置；
所述的混炼装置包括一具有混炼腔的混炼筒，所述的混炼筒上设置有与所述的混炼腔相连通的用于进料的料斗，所述的混炼腔内可转动地设置有至少一根螺杆，所述的混炼筒的筒体外部设置有加热装置；
所述的注射装置包括一具有注射腔的注射筒，所述的注射腔内可前后移动地设置有一推杆，所述的注射筒的筒体外部设置有加热装置；
所述的混炼腔与所述的注射筒之间通过一密闭的送料通道相连通，所述的送料通道的外部设置有加热装置，所述的送料通道内设置有一单项阀；
所述的制造方法的具体过程如下：
（1）原料混炼：
（1-1）对料斗进行抽真空处理，控制料斗内的气体压强在5×10-2Pa以下，将镁合金待原料和改性料通过定量喂料装置填入到料斗中，两种物料通过料斗进入到混炼腔中，螺杆转动，控制混炼腔内用于对两种物料进行预热的输送区的温度在450 ℃—585 ℃，，控制混炼腔内用于对两种物料进行熔融和混合的熔融区和混合区的温度在600℃—625 ℃，随着物料的不断增加，在螺杆的转动带动下，两种物料在混炼筒内熔融、剪切并混合形成均匀的半固态或液态的待注塑浆料；
（1-2）单向阀打开，螺杆继续转动，保持对待注射浆料的搅拌，随着物料的不断增加，在螺杆的转动作用下，待注射浆料通过温度控制在600℃—625 ℃的送料通道进入到温度控制在600℃—625 ℃的注射筒的注射腔内；
（1-3）根据所需生产的产品的重量，对整机设定一个储料量设定值，当注射腔内的待注塑浆料达到该储料量设定值时，螺杆停止转动，单向阀关闭，准备进入注射工序；
（2）注射：
（2-1）注射前段，推杆以高速低压的推进模式推进，将注射筒内的待注射浆料通过所述的注射筒上的射嘴注射到模腔中；
（2-2）当模腔将要注满或已经注满时，控制推杆以高压低速的推进模式继续推进，往模腔内部继续推送待注塑浆料，进入到保压状态，以减小产品的收缩；
（3）模腔成型，冷却后得到所需的轻合金改性产品。
4.如权利要求3所述的一种轻合金改性产品的制造方法，其特征在于所述的推杆通过可独立动作的高速机构和高压机构配合驱动实现高速低压的推进模式和高压低速的推动模式的切换。
5.如权利要求4所述的一种轻合金改性产品的制造方法，其特征在于所述的高速机构为注射油缸，所述的注射油缸包括内部具有一内腔的注射缸体，所述的内腔中可前后活动地设置有活塞，所述的活塞将所述的内腔分隔为前腔室和后腔室，所述的注射缸体上对应所述的前腔室和所述的后腔室的位置上分别设置有与所述的内腔相连通的第一油口和第二油口，所述的活塞上同轴连接有活塞杆，所述的活塞杆的前端向前伸出所述的内腔与所述的推杆的后端同轴固定连接；
所述的高压机构为增压油缸，所述的增压油缸包括安装在所述的注射缸体后端的增压缸体，所述的增压缸体内具有一增压腔，所述的增压腔内可前后活动地设置有增压活塞，所述的增压活塞将所述的增压腔分隔为前增压腔室和后增压腔室，所述的增压缸体上对应所述的前增压腔室和所述的后增压腔室的位置上分别设置有与所述的增压腔相连通的第三油口和第四油口，所述的增压活塞上同轴连接有增压活塞杆，所述的增压活塞杆的前端向前伸出所述的增压腔伸入设置在所述的后腔室内；
所述的增压活塞的纵向截面积大于所述的增压活塞杆的纵向截面积，所述的增压腔的纵向截面面积大于所述的内腔的纵向截面面积；
所述的步骤（2）采用上述高速机构和高压机构配合驱动以实现推杆在高速低压的推进模式和高压低速的推动模式的切换的具体过程如下：
（2-1）注射前段，注射油缸动作，通过第二油口进油，驱使推杆以高速低压的推进模式推进，将注射筒内的待注射浆料通过所述的注射筒上的射嘴注射到模腔中；
（2-2）当模腔将要注满或已经注满时，第二油口停止进油，增压油缸动作，通过第四油口进油，控制推杆以高压低速的推进模式继续推进，往模腔内部继续推送待注塑浆料，进入到保压状态，以减小产品的收缩。
6.如权利要求4所述的一种轻合金改性产品的制造方法，其特征在于所述的高速机构为注射油缸，所述的注射油缸包括内部具有一内腔的注射缸体，所述的内腔中可前后活动地设置有活塞，所述的活塞将所述的内腔分隔为前腔室和后腔室，所述的注射缸体上对应所述的前腔室和所述的后腔室的位置上分别设置有与所述的内腔相连通的第一油口和第二油口，所述的活塞上同轴连接有活塞杆，所述的活塞杆的前端向前伸出所述的内腔与所述的推杆的后端同轴固定连接；
所述的高压机构包括填充有液压油的低压蓄能器和高压蓄能器，所述的低压蓄能器通过第一伺服阀与所述的第二油口相连通，所述的高压蓄能器通过第二伺服阀与所述的第一油口相连通，所述的低压蓄能器由低压动力单元驱动，所述的高压蓄能器由高压动力单元驱动；
所述的步骤（2）采用上述高速机构和高压机构配合驱动以实现推杆在高速低压的推进模式和高压低速的推动模式的切换的具体过程如下：
（2-1）注射前段，由低压蓄能器给第二油口供油，通过第一伺服阀控制低压蓄能器供油的压力和速度，驱使推杆以高速低压的推进模式推进，将注射筒内的待注射浆料通过所述的注射筒上的射嘴注射到模腔中；
（2-2）当模腔将要注满或已经注满时，由高压蓄能器给第二油口供油，通过第二伺服阀控制高压蓄能器供油的压力和速度，控制推杆以高压低速的推进模式继续推进，往模腔内部继续推送待注塑浆料，进入到保压状态，以减小产品的收缩。
7.如权利要求1所述的一种轻合金改性产品的制造方法，其特征在于所述改性料为陶瓷粉末、石墨烯、稀土金属和碳纤维或玻璃纤维中的至少一种。
8.如权利要求1所述的一种轻合金改性产品的制造方法，其特征在于所述的改性料为粒径在0.1μm—15μm之间的陶瓷粉末，所述的镁合金原料与所述的陶瓷粉末的质量比在100:1到4:1之间。
9.如权利要求1所述的一种轻合金改性产品的制造方法，其特征在于所述的改性料为石墨烯，所述的镁合金原料与所述的石墨烯的质量比在1000:1到20:1之间。
10.如权利要求1所述的一种轻合金改性产品的制造方法，其特征在于所述的改性料为稀土金属，所述的镁合金原料与所述的稀土金属的质量比在1000:1到100:1之间。
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