本發(fā)明屬于擠壓鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型渦輪盤擠壓鑄造成型工藝。

背景技術(shù)：

商業(yè)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，新的工藝，新的技術(shù)不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的鑄造行業(yè)面臨著新的挑戰(zhàn)，尤其是對(duì)于鑄件的力學(xué)性能和組織致密性要求較高的鑄件，傳統(tǒng)的壓鑄技術(shù)無法達(dá)到所需的高性能、高致密性、后續(xù)熱處理等要求。擠壓鑄造集中了鑄、鍛成型的優(yōu)勢(shì)，是一種實(shí)現(xiàn)了鑄鍛聯(lián)合的新技術(shù)，應(yīng)用該工藝可以消除鑄件內(nèi)部氣孔、縮孔、縮松等缺陷，通過壓力補(bǔ)縮，使液態(tài)金屬在壓力下結(jié)晶，獲得晶粒細(xì)小、組織致密、無各向異性的內(nèi)部組織，因此擠壓鑄造件的力學(xué)性能要高于重力鑄造、壓鑄等其它鑄造工藝下鑄件，并且可以進(jìn)行熱處理。擠壓鑄造適合生產(chǎn)外觀光潔、組織致密、高性能、須熱處理的厚壁鑄件，對(duì)于強(qiáng)度和組織致密性要求較高的鑄件，擠壓鑄造具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、能源危機(jī)的加重，輕量化是以后的發(fā)展趨勢(shì)。汽車、通信、機(jī)械設(shè)備、航空航天都面臨著輕量化。壓縮機(jī)產(chǎn)業(yè)也是一個(gè)能耗比較大的行業(yè)，渦輪盤是壓鑄機(jī)的重要零件，為了開發(fā)節(jié)能壓鑄機(jī)，必須把傳統(tǒng)的鑄鐵件渦輪盤換成鋁合金件。由于渦輪盤強(qiáng)度要求較高，目前渦輪盤的主要成型工藝是鍛造，然而鍛造主要存在以下幾個(gè)問題：生產(chǎn)工藝復(fù)雜、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、加工余量大等。

采用擠壓鑄造工藝生產(chǎn)鋁合金渦輪盤是未來的發(fā)展方向。

本發(fā)明針對(duì)目前渦輪盤主要的成型工藝存在的技術(shù)問題，提供一種新型的渦輪盤成型工藝，所采用的擠壓鑄造成型工藝屬于精密鑄造范疇，鑄件表面質(zhì)量良好、外形尺寸精度高、原材料利用率高、生產(chǎn)效率高、可以T6熱處理、力學(xué)性能高、加工余量只需要0.6mm左右，后續(xù)加工量小，加工時(shí)間減少，刀具壽命增加，從而減少企業(yè)制造成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1、本發(fā)明的目的。

本發(fā)明的目的在于提供一種新型渦輪盤擠壓鑄造成型工藝，解決目前渦輪盤主要成型工藝存在的渦輪盤鑄件強(qiáng)度較低、加工表面粗糙、加工余量多、加工周期長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低等技術(shù)問題。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種新型渦輪盤擠壓鑄造成型工藝，其特征在于：包括成型步驟：1）安裝模具；2）鋁錠熔化；3）壓射；4）保壓和開模；其中步驟3）中所述的壓射，壓射速度為0.17～0.25m/s；步驟4）中所述的保壓，鑄造壓力為90～120MPa，保壓時(shí)間為5～10s。

優(yōu)選地，步驟3）中所述的壓射，壓射速度為0.2m/s；步驟4）中所述的保壓，鑄造壓力為110MPa，保壓時(shí)間為6s。

優(yōu)選地，步驟2）中所述的鋁錠融化，鋁液溫度為660～700℃。

更優(yōu)選地，步驟2）中所述的鋁錠融化，鋁液溫度為690℃。

優(yōu)選地，步驟1）所述的安裝模具，具體步驟為：將擠壓鑄造模具吊起放置在設(shè)備定板和動(dòng)板之間，位置調(diào)整好后用壓板把模具固定在鑄造設(shè)備動(dòng)定板上。

優(yōu)選地，步驟2）中所述的鋁錠融化，具體步驟為：將鋁錠放進(jìn)電加熱熔煉爐內(nèi)，待鋁錠熔化后爐子溫度升至750℃進(jìn)行精煉和除氣，精煉和除氣完成后，控制鋁液溫度等待鑄造生產(chǎn)。

優(yōu)選地，步驟3）中所述的壓射，具體步驟為：模具安裝完畢后，用煤氣灶對(duì)模具進(jìn)行烘烤加熱，使模溫達(dá)到150℃，噴涂脫模劑后合模，模具合模后，壓射缸傾斜，人工把鋁液舀到料筒內(nèi)，壓射缸擺正后壓射。

更優(yōu)選地，步驟3）中所述的保壓和開模，具體步驟為：充型完成后切換高壓，保壓完成后開模，取出鑄件進(jìn)行后續(xù)處理。

更優(yōu)選地，本發(fā)明所制備的渦輪盤，其抗拉強(qiáng)度290～310MPa，屈服強(qiáng)度230～250MPa，延伸率9～11%。

3、本發(fā)明的有益效果。

1）本發(fā)明的新型渦輪盤擠壓鑄造工藝，擠壓鑄造工藝生產(chǎn)效率快，原來鍛造工藝生產(chǎn)一個(gè)周期需要2分鐘，而本發(fā)明的擠壓鑄造生產(chǎn)工藝只需要35秒。

2）本發(fā)明的新型渦輪盤擠壓鑄造工藝，渦輪盤加工余量少，而鍛造工藝生產(chǎn)的渦輪盤不僅表面粗糙，而且很多R角處和拐角位置都有很多加工余量，加工時(shí)間長(zhǎng)，加工時(shí)間達(dá)1分鐘。

3）本發(fā)明的新型渦輪盤擠壓鑄造工藝，不需要二次機(jī)加工，尺寸精度高，表面質(zhì)量好，鑄件強(qiáng)度高。

4）本發(fā)明的成型工藝參數(shù)設(shè)置合理，壓射速度控制在0.17～0.25m/s之間，鑄造壓力控制在90～120MPa之間，保壓時(shí)間控制在5～10s之間。所制得的渦輪盤抗拉強(qiáng)度290～310MPa，屈服強(qiáng)度230～250MPa，延伸率9～11%，完全滿足了渦輪盤對(duì)鑄件強(qiáng)度的要求。

5）本發(fā)明生產(chǎn)成本低，擠壓鑄造生產(chǎn)渦輪盤的生產(chǎn)效率是鍛造工藝的6倍，生產(chǎn)效率快，設(shè)備、模具、機(jī)加設(shè)備、人工投入量較少。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步地描述。

實(shí)施案例1

采用HAT-400噸臥式擠壓鑄造設(shè)備生產(chǎn)鋁合金渦輪盤，鑄件重量1.5kg，材料采用A356合金。具體工藝參數(shù)如下：擠壓速度0.2m/s，鑄造壓力110MPa，鋁液溫度690℃，保壓時(shí)間6s。

具體實(shí)施步驟如下：

1）安裝模具：用行車把開發(fā)的擠壓鑄造模具吊起放置在設(shè)備定板和動(dòng)板之間，位置調(diào)整好后用壓板把模具固定在鑄造設(shè)備動(dòng)定板上。

2）鋁錠熔化：稱取200kg A356鋁錠放進(jìn)300kg電加熱熔煉爐內(nèi)，待鋁錠熔化后爐子溫度升至750℃進(jìn)行精煉和除氣，精煉和除氣完成后，鋁液溫度控制在690℃等待鑄造生產(chǎn)。

3）壓射：模具安裝完畢后，用煤氣灶對(duì)模具進(jìn)行烘烤加熱，使模溫達(dá)到150℃，噴涂脫模劑后合模。模具合模后，壓射缸傾斜，人工把鋁液舀到料筒內(nèi)，壓射缸擺正后壓射，壓射速度控制在0.2m/s。

4）保壓：充型完成后切換高壓，高壓壓力控制在110MPa，保壓時(shí)間控制在6s。

5）開模 ： 保壓完程后開模，取出鑄件進(jìn)行后續(xù)處理。

本實(shí)施案例由于鑄造工藝參數(shù)設(shè)置合理，所得鑄件的表面質(zhì)量良好，無明顯留痕和不良。熱處理后沒有鼓泡現(xiàn)象，具體性能如下：抗拉強(qiáng)度310MPa，屈服強(qiáng)度245MPa，延伸率11%，力學(xué)性能良好。

實(shí)施案例2

采用HAT-400噸臥式擠壓鑄造設(shè)備生產(chǎn)鋁合金渦輪盤，鑄件重量1.5kg，材料采用A356合金。具體工藝參數(shù)如下：擠壓速度0.17m/s，鑄造壓力120MPa，鋁液溫度660℃，保壓時(shí)間5s。

具體實(shí)施步驟如下：

1）安裝模具：用行車把開發(fā)的擠壓鑄造模具吊起放置在設(shè)備定板和動(dòng)板之間，位置調(diào)整好后用壓板把模具固定在鑄造設(shè)備動(dòng)定板上。

2）鋁錠熔化：稱取200kg A356鋁錠放進(jìn)300kg電加熱熔煉爐內(nèi)，待鋁錠熔化后爐子溫度升至750℃進(jìn)行精煉和除氣，精煉和除氣完成后，鋁液溫度控制在660℃等待鑄造生產(chǎn)。

3）壓射：模具安裝完畢后，用煤氣灶對(duì)模具進(jìn)行烘烤加熱，使模溫達(dá)到150℃，噴涂脫模劑后合模。模具合模后，壓射缸傾斜，人工把鋁液舀到料筒內(nèi)，壓射缸擺正后壓射，壓射速度控制在0.17m/s。

4）保壓：充型完成后切換高壓，高壓壓力控制在120MPa，保壓時(shí)間控制在5s。合理的鑄造壓力是本發(fā)明鑄件成型的需要，因?yàn)閴毫^小時(shí)，鑄件致密度不夠，鑄件熱處理后氣泡，而壓力過大時(shí)，模具壽命降低，漲模力過大，對(duì)合模系統(tǒng)也有損壞。而對(duì)于保壓時(shí)間來說，保壓時(shí)間過短，鑄件還沒完全凝固，保壓時(shí)間過長(zhǎng)，則影響周期。

5）開模 ： 保壓完程后開模，取出鑄件進(jìn)行后續(xù)處理。

本實(shí)施案例1由于鑄造工藝參數(shù)設(shè)置合理，所得鑄件的表面質(zhì)量良好，無明顯留痕和不良。熱處理后沒有鼓泡現(xiàn)象，具體性能如下：抗拉強(qiáng)度290MPa，屈服強(qiáng)度245MPa，延伸率9%，力學(xué)性能良好。

實(shí)施案例3

采用HAT-400噸臥式擠壓鑄造設(shè)備生產(chǎn)鋁合金渦輪盤，鑄件重量1.5kg，材料采用A356合金。具體工藝參數(shù)如下：擠壓速度0.25m/s，鑄造壓力90MPa，鋁液溫度700℃，保壓時(shí)間10s。

具體實(shí)施步驟如下：

1）安裝模具：用行車把開發(fā)的擠壓鑄造模具吊起放置在設(shè)備定板和動(dòng)板之間，位置調(diào)整好后用壓板把模具固定在鑄造設(shè)備動(dòng)定板上。

2）鋁錠熔化：稱取200kg A356鋁錠放進(jìn)300kg電加熱熔煉爐內(nèi)，待鋁錠熔化后爐子溫度升至750℃進(jìn)行精煉和除氣，精煉和除氣完成后，鋁液溫度控制在700℃等待鑄造生產(chǎn)。

3）壓射：模具安裝完畢后，用煤氣灶對(duì)模具進(jìn)行烘烤加熱，使模溫達(dá)到150℃，噴涂脫模劑后合模。模具合模后，壓射缸傾斜，人工把鋁液舀到料筒內(nèi)，壓射缸擺正后壓射，壓射速度控制在0.25m/s。合理的壓射速度是本發(fā)明鑄件成型的需要，因?yàn)殍T件壁比較厚，實(shí)踐發(fā)現(xiàn)：壓射速度過慢時(shí)，還沒充型完畢前段就凝固了，從而影響充型；而壓射速度過快時(shí)，容易卷氣，影響鑄鑄件質(zhì)量。

4）保壓：充型完成后切換高壓，高壓壓力控制在90MPa，保壓時(shí)間控制在10s。合理的鑄造壓力是本發(fā)明鑄件成型的需要，因?yàn)閴毫^小時(shí)，鑄件致密度不夠，鑄件熱處理后氣泡，而壓力過大時(shí)，模具壽命降低，漲模力過大，對(duì)合模系統(tǒng)也有損壞。而對(duì)于保壓時(shí)間來說，保壓時(shí)間過短，鑄件還沒完全凝固，保壓時(shí)間過長(zhǎng)，則影響周期。

5）開模 ： 保壓完程后開模，取出鑄件進(jìn)行后續(xù)處理。

本實(shí)施案例1由于鑄造工藝參數(shù)設(shè)置合理，所得鑄件的表面質(zhì)量良好，無明顯留痕和不良。熱處理后沒有鼓泡現(xiàn)象，具體性能如下：抗拉強(qiáng)度295MPa，屈服強(qiáng)度230MPa，延伸率10%，力學(xué)性能良好。

在實(shí)施例1～3中，本發(fā)明合理控制了壓射速度在0.17～0.25m/s之間、鑄造壓力控制在90～120MPa之間，保壓時(shí)間控制在5～10s之間。這是本發(fā)明鑄件成型的需要，因?yàn)殍T件壁比較厚，壓射速度過慢時(shí)，還沒充型完畢前段就凝固了，從而影響充型；而壓射速度過快時(shí)，容易卷氣，影響鑄鑄件質(zhì)量。而壓力過小時(shí)，鑄件致密度不夠，鑄件熱處理后氣泡，而壓力過大時(shí)，模具壽命降低，漲模力過大，對(duì)合模系統(tǒng)也有損壞。而對(duì)于保壓時(shí)間來說，保壓時(shí)間過短，鑄件還沒完全凝固，保壓時(shí)間過長(zhǎng)，則影響周期。

對(duì)比例1

對(duì)比例1與實(shí)施案例1的區(qū)別在于鑄造壓力的不同，考察了鑄造壓力對(duì)鑄件的影響。采用HAT-400噸臥式擠壓鑄造設(shè)備生產(chǎn)鋁合金渦輪盤，鑄件重量1.5kg，材料采用A356合金。具體工藝參數(shù)如下：壓射速度0.2m/s，鑄造壓力70MPa，鋁液溫度690℃，保壓時(shí)間6s。

具體實(shí)施步驟如下：

1）安裝模具：用行車把開發(fā)的擠壓鑄造模具吊起放置在設(shè)備定板和動(dòng)板之間，位置調(diào)整好后用壓板把模具固定在鑄造設(shè)備動(dòng)定板上。

2）鋁錠熔化： 把200kg A356鋁錠放進(jìn)300kg電加熱熔煉爐內(nèi)，待鋁錠熔化后爐子溫度升至750℃進(jìn)行精煉和除氣，精煉和除氣完成后，鋁液溫度控制在690℃等待鑄造生產(chǎn)。

3）壓射：模具安裝完畢后，用煤氣灶對(duì)模具進(jìn)行烘烤加熱，使模溫達(dá)到150℃，噴涂脫模劑后合模。模具合模后，壓射缸傾斜，人工把鋁液舀到料筒內(nèi)，壓射缸擺正后壓射，壓射速度控制在0.2m/s。

4）保壓：充型完成后切換高壓，高壓壓力控制在70MPa，保壓時(shí)間控制在6s。

5）開模 ： 保壓完程后開模，取出鑄件進(jìn)行后續(xù)處理。

由于鑄造壓力70MPa設(shè)置不夠高，導(dǎo)致鑄件致密度不夠，熱處理后拐角位置有一定的小鼓泡，表面質(zhì)量不良。具體性能如下：抗拉強(qiáng)度295MPa，屈服235MPa，延伸率10%。

對(duì)比例2

對(duì)比例2與實(shí)施案例1的區(qū)別在于擠壓速度的不同，采用HAT-400噸臥式擠壓鑄造設(shè)備生產(chǎn)鋁合金渦輪盤，鑄件重量1.5kg，材料采用A356合金。為了研究壓射速度對(duì)鑄件質(zhì)量的影響，具體工藝參數(shù)如下：壓射速度0.15m/s，鑄造壓力110MPa，鋁液溫度690℃，保壓時(shí)間6s。

具體實(shí)施步驟如下：

1）安裝模具：用行車把擠壓鑄造模具吊起放置在鑄造設(shè)備定板和動(dòng)板之間，位置調(diào)整好后用壓板把擠壓鑄造模具固定在鑄造設(shè)備動(dòng)定板上。

2）鋁錠熔化：稱取200kg A356鋁錠放進(jìn)300kg電加熱熔煉爐內(nèi)，待鋁錠熔化后爐子溫度升至750℃進(jìn)行精煉和除氣，精煉和除氣完成后，鋁液溫度控制在690℃等待鑄造生產(chǎn)。

3）壓射：模具安裝完畢后，用煤氣灶對(duì)模具進(jìn)行烘烤加熱使模溫達(dá)到150℃，噴涂脫模劑后合模。模具合模后，壓射缸傾斜，人工把鋁液舀到料筒內(nèi)，壓射缸擺正后壓射，壓射速度控制在0.15m/s。

4）保壓：充型完成后切換高壓，高壓壓力控制在110MPa。

5）開模 ：保壓完程后開模，取出鑄件進(jìn)行后續(xù)處理。

由于壓射速度不夠快，鑄件表面?zhèn)€別位置有一定的留痕，熱處理后表面無氣泡，具體性能如下：抗拉強(qiáng)度290MPa，屈服235MPa，延伸率9%。