高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝的製作方法
2023-10-27 18:40:57
專利名稱：高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及合金材料領域，尤其是涉及一種高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝。
背景技術：
隨著有色金屬材料價格的增長，促使工業產品越來越多地向多品種、小批量、高質量、低成本方向發展。鋅基合金是以鋅為基體，添加鋁、銅和微量的鎂等元素熔煉而成的合金材料，被廣泛地應用於汽車製造、五金、礦山、工具機、閥門、潔具等行業。為了改善加工工藝和提高產品質量，人們探索出了各種各樣的鑄造方法。例如，中國專利文獻公開了一種高鋁鋅基合金空心鑄件離心鑄造法(申請號92101324.8)，該方法在金屬液進入鑄型時與鑄型間無相對旋轉運動或相對旋轉運動的角速度很小，從而避免了金屬液在充填鑄型過程中捲入氣體，防止了鑄件中氣孔缺陷的產生。該專利申請的主要目的在於減少氣孔以提高產品性能，但是由於其固有的缺陷，並不會對高鋁鋅基合金的加工工藝和產品機械特性等產生實質性影響。
傳統的鋅基合金加工工藝主要存在如下缺陷首先，不能用普通熱式壓鑄機工藝生產鋅基合金產品，只能採用砂型鑄造或冷式壓鑄機壓鑄，在壓鑄過程中壓鑄溫度較高，能源損耗較大，對壓鑄設備的損耗也較大，降低了壓鑄設備的使用壽命。其次，各種金屬元素混合不夠均勻，可能存在偏析現象，加工所得的鋅基合金表面電鍍需採用特殊電鍍工藝，並且產品的密度較大，增加了原料成本，抗腐蝕性也較差。
發明內容
本發明的目的是針對上述問題，提供一種能夠採用普通熱式壓鑄機工藝生產鋅基合金產品，顯著提高高鋁鋅基合金的質量，並且能源損耗小，製造成本低，生產效率高的高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝。
為達到上述目的，本發明採用了下列技術方案本高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝，其特徵在於，該工藝是通過下述步驟來實現的a、合金熔煉先將中央熔爐預熱，然後依次加入鋅、鋁和其他金屬，進行充分熔化，得到熔融的合金熔液；b、磁化攪拌將中央熔爐內的合金熔液放入保溫爐內保持合金熔液溫度恆定，在保溫爐的外圍施加可以轉動的磁場，在磁場轉動過程中合金熔液產生感應渦流；c、磁吸供料利用供料磁場發生器產生的磁力，將保溫爐內的合金熔液抽送到壓鑄機保溫爐內；d、熱式壓鑄控制壓鑄機保溫爐內的合金熔液溫度在400～420℃，將合金熔液輸入壓鑄模進行壓鑄後即得成品。
本發明創造性地將合金熔液放置在變換的磁場中，磁場和合金熔液相互作用產生感應渦流，從而使合金熔液混合均勻，金屬晶體結構細小均勻。同時，產生的渦流可以使金屬熔液內部迅速發熱，降低合金的壓鑄溫度，減少能源損耗，並且延長了壓鑄機壓鑄系統和加熱系統的使用壽命。通過磁吸供料能夠方便地使合金熔液實現轉移，並且在磁吸過程中可以減少與空氣的接觸，避免混入空氣。本發明在合金熔煉過程中加入的其他金屬可以為銅、鎂等。
在上述的高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝中，上述的步驟b中，在進行磁化攪拌時，利用合金熔液產生感應渦流，使合金熔液流經設置在保溫爐內的過濾淨化裝置進行過濾。
在進行攪拌的同時，實現了對金屬熔液的過濾。感應渦流可以使合金熔液流經過濾淨化裝置，通過該裝置濾除廢渣、廢氣，得到無夾雜、夾渣、並去除氣體的純淨合金熔液。這樣，就可以減少對壓模系統的磨損，延長使用壽命。
在上述的高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝中，上述的步驟b中，在進行磁化攪拌時，利用加熱裝置對合金熔液進行加熱，保持合金熔液溫度在400～420℃。
在上述的高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝中，上述的步驟a中，中央熔爐預熱至120～200℃，熔煉溫度為430～460℃。
在上述的高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝中，上述的步驟a中，合金熔液中鋁的重量百分比為15～20％。
在上述的高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝中，上述的步驟a中，放入佔總重量0.1％～1％的鋅合金精煉劑，在加入鋅合金精煉劑15～20分鐘後去除合金熔液表面的浮渣。
與現有的技術相比，本高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝的優點在於1.通過磁場作用，可提高合金熔液中鋁的含量，並且使各成分混合均勻，產品具有密度小，耐磨性好，機械性能優越，易於加工等特點。2.在磁場作用下，產生的渦流使金屬內部迅速發熱，降低合金壓鑄溫度，節約能源，並且可利用渦流實現過濾。3.磁吸供料能夠方便地使合金熔液在與外界隔離的狀況下實現轉移，並提高壓鑄的安全性。4.採用普通的熱式壓鑄機工藝即可生產鋅基合金產品，產品表面無需採用特殊處理工藝。
圖1是本發明提供的高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝的工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例1如圖1所示，本高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝是通過下述步驟來實現的a、合金熔煉；b、磁化攪拌；c、磁吸供料；d、熱式壓鑄。
合金熔煉採用中央熔爐集中熔煉。先將中央熔爐預熱到150℃，加入0#鋅錠後加熱到430～460℃，待鋅錠充分熔化後加入佔總重量20％的鋁錠和佔總重量1％銅。鋅液需漫過鋁錠。待全部溶化後，加入佔總重量0.3％鋅合金精煉劑，鋅合金精煉劑是用鐘罩壓入合金熔液內的。在加入鋅合金精煉劑15～20分鐘後去除合金熔液表面的浮渣。這裡的鋅合金精煉劑主要成份為氟鋁三鉀，可採用「張家港市熔劑二廠」生產的鋅合金精煉劑。然後，再加入總重量0.05％鎂粒，鎂粒也是用鐘罩壓入合金熔液內的。待鎂粒熔化以後，合金熔液即製備完成。
然後，將中央熔爐內的合金熔液放入不鏽鋼磁化保溫爐內。保溫爐是用電加熱管給合金熔液加熱的，以保證合金熔液溫度恆定在420℃。第一次在保溫爐內加入合金熔液時，必須保證浸沒電加熱管。加入合金熔液後進行電加熱，同時在保溫爐外圍施加轉動的磁場。磁場是利用磁感應原理，採用電機帶動磁體轉動產生的。在磁場轉動過程中合金熔液產生感應渦流，從而使合金熔液中的成份混合均勻，金屬晶體結構細小均勻。高鋁鋅基合金熔液通過磁場作用，鋁的含量可以提高13～20％，使產品具有密度小，耐磨性好，強度高，機械性能優越，加工性能好，無磁性，無火花等特性。同時，產生的渦流使金屬內部迅速發熱，降低壓鑄溫度，節約能源。實驗表明，鋅基合金鋁含量為20％時，鑄造溫度需550℃，而採用磁化的方法後，鑄造溫度只需420℃，降低能耗24％。同時，也延長了壓鑄機壓鑄系統、加熱系統的使用壽命。
為了去除合金熔液中的雜質和氣體，在本實施例中，在保溫爐內安裝了過濾淨化裝置。在進行磁化攪拌時，利用合金熔液產生感應渦流，使合金熔液流經設置在保溫爐內的過濾淨化裝置進行過濾。該過濾淨化裝置可以為泡沫陶瓷過濾板淨化裝置。通過過濾淨化裝置過濾以後，能夠得到良好的晶體組織和無夾雜及氣體的純淨合金熔液。這樣不僅有利於提高壓鑄後成品的品質，也有利於減少壓鑄系統的磨損，延長使用壽命。
合金熔液在完成磁化攪拌和過濾以後，就需要轉移到壓鑄機保溫爐中，本發明是利用磁吸供料的方式實現的。利用供料磁場發生器產生的磁力，將保溫爐內的合金熔液抽送到壓鑄機保溫爐內。在抽送過程中，不會接觸空氣和雜質，能夠保證合金熔液的品質。
最後採用熱式壓鑄機進行熱式壓鑄。控制壓鑄機保溫爐內的合金熔液溫度在400～420℃，將合金熔液輸入壓鑄模進行壓鑄後即得成品。合適的溫度控制是鋅基合金成分控制的一個重要因素。為了保證合金液良好的流動性，壓鑄機保溫爐內合金溫度設定在400～420℃。薄壁件、複雜件壓鑄溫度取上限；厚壁件、簡單件取下限。在壓鑄過程中，根據壓鑄件質量要求來設定壓鑄過程參數，通過壓鑄機技術參數的調節，獲得所需比壓、壓射速度、壓射時間等工藝參數。通過對模具設計來調整填充速度、模溫等工藝參數。本發明中的熱式壓鑄對壓鑄工藝沒有特殊要求，按照現有的與鋅合金壓鑄工藝即可實現，本文對此不做贅述。
採用熱式壓鑄工藝製造的鋅基合金產品比原鋅基合金產品在體積不變的條件下重量減輕5～18％，成本降低15％左右。採用本壓鑄工藝製得的鋅基合金產品的各種金屬元素能夠充分混合，無偏析現象，同時克服了鋅基合金表面電鍍需特殊電鍍工藝的缺陷。具有良好的抗腐蝕性能和裝飾性能，表面拋光、電鍍、噴漆均可按鋅合金表面處理工藝進行批量處理。
實施例2本實施例中，合金熔液中鋁的重量百分比為15％。其餘與實施例1類同，本文對此不做贅述。
實施例3本實施例中，合金熔液中鋁的重量百分比為18％。其餘與實施例1類同，本文對此不做贅述。
本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。
儘管對本發明已做出了詳細的說明並引證了一些具體實例，但是對本領域熟練技術人員來說，只要不離開本發明的精神和範圍可作各種變化或修正是顯然的。
權利要求
1.本高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝，其特徵在於，該工藝是通過下述步驟來實現的a、合金熔煉先將中央熔爐預熱，然後依次加入鋅、鋁和其他金屬，進行充分熔化，得到熔融的合金熔液；b、磁化攪拌將中央熔爐內的合金熔液放入保溫爐內保持合金熔液溫度恆定，在保溫爐的外圍施加可以轉動的磁場，在磁場轉動過程中合金熔液產生感應渦流；c、磁吸供料利用供料磁場發生器產生的磁力，將保溫爐內的合金熔液抽送到壓鑄機保溫爐內；d、熱式壓鑄控制壓鑄機保溫爐內的合金熔液溫度在400～420℃，將合金熔液輸入壓鑄模進行壓鑄後即得成品。
2.根據權利要求1所述的高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝，其特徵在於，所述的步驟b中，在進行磁化攪拌時，利用合金熔液產生感應渦流，使合金熔液流經設置在保溫爐內的過濾淨化裝置進行過濾。
3.根據權利要求1所述的高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝，其特徵在於，所述的步驟b中，在進行磁化攪拌時，利用加熱裝置對合金熔液進行加熱，保持合金熔液溫度在400～420℃。
4.根據權利要求1或2或3所述的高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝，其特徵在於，所述的步驟a中，中央熔爐預熱至120～200℃，熔煉溫度為430～460℃。
5.根據權利要求1或2或3所述的高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝，其特徵在於，所述的步驟a中，合金熔液中鋁的重量百分比為15～20％。
6.根據權利要求1或2或3所述的高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝，其特徵在於，所述的步驟a中，放入佔總重量0.1％～1％的鋅合金精煉劑，在加入鋅合金精煉劑15～20分鐘後去除合金熔液表面的浮渣。
全文摘要
本發明提供了一種高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝，屬於合金材料技術領域。它解決了現有的高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝的金屬元素混合不夠均勻、能源損耗較大的問題。本高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝，該工藝是通過下述步驟來實現的a.合金熔煉先將中央熔爐預熱，加入鋅、鋁等金屬熔化，得到合金熔液；b.磁化攪拌將合金熔液放入保溫爐內，在其外圍施加轉動的磁場，使合金熔液產生感應渦流；c.磁吸供料利用供料磁場發生器將合金熔液抽送到保溫爐內；d.熱式壓鑄控制合金熔液溫度在400～420℃，將合金熔液輸入壓鑄模進行壓鑄後即得成品。本高鋁鋅基合金熔煉壓鑄工藝能顯著提高高鋁鋅基合金的質量，並且能源損耗小，製造成本低，生產效率高。
文檔編號B22D17/02GK101073823SQ20071006941
公開日2007年11月21日 申請日期2007年6月19日 優先權日2007年6月19日
發明者包啟全 申請人:包啟全