專利名稱：一種離心鑄造生產(chǎn)鎂合金大型環(huán)件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鎂合金材料成型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種離心鑄造生產(chǎn)鎂合金大型環(huán)件的方法。
背景技術(shù)：
鎂合金是目前實(shí)際應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，它具有低密度、高比強(qiáng)度、良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和鑄造性能等優(yōu)點(diǎn)，因此在汽車、儀表以及航空航天等領(lǐng)域有著較為廣闊的應(yīng)用前景，被稱為21世紀(jì)的綠色環(huán)保結(jié)構(gòu)材料。然而，鎂及大部分鎂合金都屬于密排六方結(jié)構(gòu)金屬，常溫下塑性變形能力較差。因此，近幾十年，板、帶、棒等變形鎂合金產(chǎn)品主要是由普通半連續(xù)鑄造鎂合金方坯或板坯經(jīng)熱加工變形得到。因此，采用塑性變形方法生產(chǎn)大型鎂合金環(huán)件在技術(shù)上受到一定的制約。離心鑄造是將液態(tài)金屬澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型里，在離心力作用下充型并凝固成鑄件的鑄造方法。離心鑄造已經(jīng)在無縫鋼管、鋁合金輪轂的生產(chǎn)中有較為成功的應(yīng)用。目前，鎂合金鑄件都比較小，鑄造方法多為金屬型和壓力鑄造，至今還未見有關(guān)于離心鑄造生產(chǎn)鎂合金大型鑄件的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型的離心鑄造生產(chǎn)鎂合金大型環(huán)件的方法，可獲得直徑范圍為I米 5米、組織致密、性能優(yōu)良的大型鎂合金環(huán)件。本發(fā)明所涉及的一種離心鑄造生產(chǎn)大型鎂合金環(huán)件的方法，工藝步驟如下
1、根據(jù)鎂合金大型環(huán)件尺寸規(guī)格設(shè)計模具；
2、對模具進(jìn)行掛隔熱涂料
1)清理模具表面的銹、灰塵、殘存涂料等，并嚴(yán)格控制油污；
2)制備隔熱涂料隔熱涂料組成為以ZnO為基礎(chǔ)的水基涂料，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I.5% 的硼酸(H3BO3)、I. 1%的烷基磺酸鈉、2. 0%的Na2SiO3 ；
3)用涂料漿滾掛法把上述涂料均勻地掛在模具內(nèi)表面上，涂料厚度3 7mm，涂掛后將模具烘干保溫I小時；
3、將第2步涂掛后的模具預(yù)熱至20(T250°C；
4、熔煉
O中頻爐或者電阻爐加熱到71(T740°C，在坩堝內(nèi)壁及底部均勻地撒上一層I號熔劑使坩堝內(nèi)表面形成一層均勻的保護(hù)層，I號溶劑中各種成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為=MgCl2為45%、KC1 為40%、CaF2為5%、BaCl2為10%，加入經(jīng)過預(yù)熱的合金錠，盡量緊實(shí)，加料后向坩堝內(nèi)不斷通入經(jīng)過均勻混合、干燥的體積比為Ar SF6=60% :40%的混合保護(hù)氣，然后在其表面撒一層 I號熔劑，待部分合金錠熔化后再向坩堝內(nèi)加入合金錠，在其上方均勻撒一層I號熔劑，重復(fù)上述工序，直至爐料加完為止，在熔化過程中I號熔劑的使用量為總爐料的廣I. 2% ；
2)精煉熔化溫度至710°C 750°C停止加溫，扒除坩堝底部的臟物，清除金屬液面的熔渣，撒上一層I號熔劑，再用攪勺進(jìn)行攪拌5 8分鐘，將2號精煉熔劑(2號精煉溶劑為
O.4%的菱鎂礦(主要成分為MgCO3)，粒度1(Γ15)分2包用鋁箔包好，預(yù)熱至120°C 200°C 裝入鐘罩浸入鎂合金液的2/3深處，垂直方向攪動15分鐘，同時不斷在合金液流波峰上撒 2號精煉熔劑，直到鎂液表面不再有白色氧化物從熔池下部翻上來，液面干凈為止，徹底扒渣，再撒上一層新的I號熔劑；變質(zhì)處理后，仔細(xì)清除坩堝壁上和液面的熔渣，再攪拌8 10分鐘，攪拌時翻動的波面要大，但不得破壞金屬液面，攪拌動作要準(zhǔn)確而迅速，使翻起的波浪高度保持不變，攪拌時要經(jīng)常在波浪前面慢慢的撒入I號熔劑；在精煉過程中2號精煉熔劑的使用量為總爐料的廣I. 5% ；
3)澆包烘烤至700°C后不斷通入步驟3中的混合保護(hù)氣以排除包內(nèi)空氣；
4)當(dāng)爐內(nèi)測溫為700°C時保溫靜置約30 40分鐘后轉(zhuǎn)移到澆包內(nèi)靜置待澆；
5、澆注
I )澆注時鑄型初始溫度為20(T250°C，澆注溫度680°C ;在整個澆注過程中不斷向模具和澆包內(nèi)通入步驟4中的干燥Ar和SF6混合保護(hù)氣；
2)啟動離心動力裝置進(jìn)行澆鑄離心轉(zhuǎn)速η按照重力系數(shù)公式(魯布左夫公式)計算
權(quán)利要求
1.一種離心鑄造生產(chǎn)大型鎂合金環(huán)件的方法，其特征是工藝步驟如下第I步根據(jù)鎂合金大型環(huán)件尺寸規(guī)格設(shè)計模具；第2步對模具進(jìn)行掛隔熱涂料1)清理模具表面的銹、灰塵、殘存涂料等，并嚴(yán)格控制油污；2)制備隔熱涂料隔熱涂料組成為以ZnO為基礎(chǔ)的水基涂料，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I.5% 的硼酸(H3BO3)、I. 1%的烷基磺酸鈉、2. 0%的Na2SiO3 ；3)用涂料漿滾掛法把上述涂料均勻地掛在模具內(nèi)表面上，涂料厚度3 7mm，涂掛后將模具烘干保溫I小時；第3步將第2步涂掛后的模具預(yù)熱至20(T250°C ；第4步熔煉O中頻爐或者電阻爐加熱到71(T740°C，在坩堝內(nèi)壁及底部均勻地撒上一層I號熔劑使坩堝內(nèi)表面形成一層均勻的保護(hù)層，I號溶劑中各種成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為=MgCl2為45%、KC1 為40%、CaF2為5%、BaCl2為10%，加入經(jīng)過預(yù)熱的合金錠，盡量緊實(shí)，加料后向坩堝內(nèi)不斷通入經(jīng)過均勻混合、干燥的體積比為Ar SF6=60% :40%的混合保護(hù)氣，然后在其表面撒一層 I號熔劑，待部分合金錠熔化后再向坩堝內(nèi)加入合金錠，在其上方均勻撒一層I號熔劑，重復(fù)上述工序，直至爐料加完為止，在熔化過程中I號熔劑的使用量為總爐料的廣I. 2% ；2)精煉熔化溫度至710°C 750°C停止加溫，扒除坩堝底部的臟物，清除金屬液面的熔渣，撒上一層I號熔劑，再用攪勺進(jìn)行攪拌5 8分鐘，將2號精煉熔劑(2號精煉溶劑為O.4%的菱鎂礦(主要成分為MgCO3)，粒度1(Γ15)分2包用鋁箔包好，預(yù)熱至120°C 200°C 裝入鐘罩浸入鎂合金液的2/3深處，垂直方向攪動15分鐘，同時不斷在合金液流波峰上撒 2號精煉熔劑，直到鎂液表面不再有白色氧化物從熔池下部翻上來，液面干凈為止，徹底扒渣，再撒上一層新的I號熔劑；變質(zhì)處理后，仔細(xì)清除坩堝壁上和液面的熔渣，再攪拌8 10分鐘，攪拌時翻動的波面要大，但不得破壞金屬液面，攪拌動作要準(zhǔn)確而迅速，使翻起的波浪高度保持不變，攪拌時要經(jīng)常在波浪前面慢慢的撒入I號熔劑；在精煉過程中2號精煉熔劑的使用量為總爐料的廣I. 5% ；3)澆包烘烤至700°C后不斷通入步驟3中的混合保護(hù)氣以排除包內(nèi)空氣；4)當(dāng)爐內(nèi)測溫為700°C時保溫靜置約30 40分鐘后轉(zhuǎn)移到澆包內(nèi)靜置待澆；第5步燒注I )澆注時鑄型初始溫度為20(T25(TC，澆注溫度680°C ;在整個澆注過程中不斷向模具和澆包內(nèi)通入步驟4中的干燥Ar和SF6混合保護(hù)氣；2)啟動離心動力裝置進(jìn)行澆鑄離心轉(zhuǎn)速η按照重力系數(shù)公式(魯布左夫公式)計算
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種離心鑄造制備鎂合金大型環(huán)件的方法，其特征在于，所述的鎂合金大型環(huán)件尺寸在1000mm-5000mm之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種離心鑄造制備鎂合金大型環(huán)件的方法，其特征在于，所述的覆蓋溶劑成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為=MgCl2為45%、KCl為40%、CaF2為5%、BaCl2為10%， 精煉溶劑為O. 4%的菱鎂礦，其主要成分為MgCO3，粒度1(Γ15。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種離心鑄造制備鎂合金大型環(huán)件的方法，其特征在于，所述的鎂合金可以是AZ系列，AJ系列，Mg-Li-Al-Sr鎂合金。
全文摘要
一種離心鑄造制備鎂合金大型環(huán)件的方法，包括模具預(yù)熱、掛隔熱涂料、離心澆注參數(shù)的確定和離心澆注等。其技術(shù)要點(diǎn)為轉(zhuǎn)速和澆注速度的確定。2啟動離心動力裝置進(jìn)行離心澆注，離心轉(zhuǎn)速n按照重力系數(shù)公式計算n=29.9其中n為離心轉(zhuǎn)速，R為鑄件內(nèi)表面半徑(m)，G為重力系數(shù)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有鎂合金大型環(huán)件制備工藝的不足，制備出組織致密、抗拉強(qiáng)度好的鎂合金大型環(huán)件，對鎂合金的應(yīng)用和鎂合金離心鑄造工藝的發(fā)展具有重要意義。
文檔編號C22C1/06GK102601338SQ201210075519
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月21日
發(fā)明者劉軍威, 彭曉東, 李兆楠, 楊艷, 王艷光, 謝衛(wèi)東 申請人:重慶大學(xué)