A356鋁合金高真空壓鑄工藝的制作方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及的是一種鋁合金壓鑄工藝，屬于金屬材料領(lǐng)域.
【背景技術(shù)】
[0002]鑄造鋁合金作為傳統(tǒng)的金屬材料，由于其比強度高、耐腐蝕、抗沖擊性能較好、質(zhì)量密度小、并具有良好的加工成型性，同時也具有再回收、再生性等一系列優(yōu)良特點，廣泛地應(yīng)用于汽車工業(yè)、機械裝備制造、航空航天等各行業(yè)。隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展及各種新鑄造技術(shù)的出現(xiàn)，當(dāng)今國民經(jīng)濟對鑄造鋁合金的需求量逐年增大。近年來，我國汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展，然而當(dāng)今國際石油價格飆升，這為我國乃至世界汽車行業(yè)提出了“減輕重量，節(jié)約能源，提高安全性”的新要求。于是，“汽車輕量化”成了各國汽車行業(yè)的中心話題，以鋁代鋼，以鋁代鐵是汽車輕量化的主要措施，壓鑄工藝作為鋁合金液態(tài)成型的主要工藝，壓鑄工藝相對于其它工藝有產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，經(jīng)濟效果良好等優(yōu)點。
[0003]鋁合金壓鑄件在汽車行業(yè)使用量逐漸增多，但是隨著人們對汽車零部件組織和性能要求的提高，壓鑄件雖然有如此多的優(yōu)點，但是也存在缺陷和迫待解決的問題。在常規(guī)壓鑄過程中，壓鑄件存在氣孔，由于金屬液以高速噴射狀態(tài)充填型腔，型腔中的大部分氣體來不及排出而不可避免地卷入到金屬液中，并以氣孔形式存留于鑄件內(nèi)，所以普通壓鑄件不可避免的出現(xiàn)氣孔缺陷，而且氣孔的存在，使得常規(guī)壓鑄件難以進行熱處理、焊接或用于氣密性要求較高的零件，也導(dǎo)致壓鑄件的力學(xué)性能得不到進一步的提高，限制了壓鑄件在重要或大型復(fù)雜的受力部件如轎車、摩托車保安零件上的應(yīng)用。壓鑄件的尺寸和壓鑄合金受到限制，不能用于大件復(fù)雜薄壁件，常規(guī)壓鑄下，薄壁件充型不完整，長期以來，為了提高普通壓鑄件的性能，拓寬壓鑄件的應(yīng)用范圍，人們已經(jīng)對普通壓鑄工藝進行了研究，尤其是壓鑄工藝與壓鑄件性能與缺陷的關(guān)系。但是，在普通壓鑄過程中，氣孔缺陷及其帶來的性能問題幾乎不能得到很好的解決。真空壓鑄法則是將型腔中的氣體抽出，金屬液在真空狀態(tài)下充填型腔，因而卷入的氣體少，鑄件的力學(xué)性能高。真空壓鑄法自出現(xiàn)以來，表現(xiàn)出強大的生命力，隨著相關(guān)技術(shù)的提高，其應(yīng)用愈來愈廣泛。我國的壓鑄行業(yè)還處于普通壓鑄時代，使用真空真空壓鑄技術(shù)的廠家非常少。因此，開發(fā)鋁合金真空壓鑄工藝，對于實現(xiàn)汽車零部件的輕量化和了綠色制造，提高我國壓制行業(yè)技術(shù)水平和壓鑄件市場的競爭力是非常有價值的。
[0004]對于A356鋁合金普通壓鑄件存在氣孔、塑性較低、不能后續(xù)熱處理和焊接的問題，所以本發(fā)明致力于開發(fā)一種A356鋁合金的真空壓鑄工藝，在該工藝條件下，制備的試樣與常規(guī)壓鑄相比，氣孔數(shù)量明顯減少、性能得到改善，。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種A356鋁合金真空壓鑄工藝。通過對合金進行變質(zhì)處理，優(yōu)化壓鑄工藝參數(shù)，并輔助真空壓鑄，并對不同參數(shù)獲得的試樣的力學(xué)性能和組織進行對比，獲得A356鋁合金壓鑄的一種最佳真空壓鑄工藝。
[0006]本發(fā)明實驗所使用的A356鋁合金質(zhì)量百分比:6.5?7.5 % S1、0.25?0.45 % Mg、O?0.2Cu、0?0.35Mn、0?0.3Zn余量為Al，變質(zhì)劑采用的是A1-10% Sr中間合金，其中，本發(fā)明實驗過程中，主要做了三個對比試驗，變質(zhì)處理和不變質(zhì)處理質(zhì)量分?jǐn)?shù)對A356鋁合金組織和力學(xué)性能的影響，普通壓鑄與真空壓鑄A356鋁合金組織和力學(xué)性能的對比，壓鑄工藝參數(shù)對A356鋁合金組織和力學(xué)性能的影響。
[0007]本發(fā)明提供一種A356鋁合金的真空壓鑄工藝，首先對純Al和S1、Mg、Mn中間合金預(yù)熱至150°C -250°C ;其次將純AL錠放入熔化爐中，待AL錠熔化后，將熔體溫度升到7000C _710°C，然后將預(yù)熱的和S1、Mg、Mn單質(zhì)放入熔煉爐中，待融化完全后，再將溫度升高到740°C -750°C，將Mg-10% Sr的放入熔煉爐，待溫度恢復(fù)到740°C _750°C后，進行變質(zhì)處理和不變質(zhì)處理對比實驗，攪拌后使其混合均勻，靜置5min，然后降溫到680°C進行壓鑄。工藝參數(shù)主要包括:低速速度、高低速轉(zhuǎn)換位置、高速速度、模具溫度、澆注溫度、真空位置、真空度、增壓位置、增壓壓力，其中，壓鑄過程中低速位置:5mm-150mm、低速速度為0.25m/s，高速速度設(shè)為l、2、4m/s，高低速轉(zhuǎn)換位置為240mm，模具初始溫度為160-180°C，澆注溫度為680°C，真空度為20-50kPa，增壓位置為280_290mm，增壓壓力為12_13MPa。
[0008]在本發(fā)明所提供的工藝參數(shù)下獲得的有益效果:變質(zhì)處理后，晶粒變細，共晶硅形狀由板片狀變?yōu)槎汤w維和顆粒狀，有利于析出相對合金的強化，變質(zhì)后，合金硬度由58.2HV升到64.2HV，合金強度得到了明顯提升。普通壓鑄高壓速度為l、2、4m/s時，隨著壓射速度的提高，合金的塑形逐漸上升，延伸率由2.3%上升到4.5%，抗拉強度由220Mpa上升到250MPa。普通壓鑄與高真空壓鑄對比時，壓射速度為4m/s，真空度在30Kpa時效果較好，微觀組織氣孔等缺陷明顯減少，延伸率由4.5%上升到5.8%，抗拉強度由250Mpa上升到282Mpa，高真空壓鑄與普通壓鑄相比，延伸率和塑性都得到了明顯的改善。
[0009]本發(fā)明提供的最佳工藝工藝參數(shù)為:澆鑄前進行變質(zhì)處理，變質(zhì)劑為Al-10% Sr中間合金，變質(zhì)溫度為740?750°C，壓鑄過程中低速位置:5mm-150mm、低速速度為0.25m/s，高速速度設(shè)為4m/s，高低速轉(zhuǎn)換位置為240mm，模具初始溫度為160-180°C，澆注溫度為680°C，真空度為30kPa，增壓位置為280_290mm，增壓壓力為12_13MPa。
[0010]附圖:
[0011]圖1為變質(zhì)處理和不變質(zhì)處理的合金鑄態(tài)金相圖。圖ι-a不變質(zhì)處理金相圖，圖Ι-b變質(zhì)處理后金相圖。
[0012]圖2為普通壓鑄和真空壓鑄合金金相圖對比圖。圖l_a普通壓鑄后合金金相圖，圖l_b真空壓鑄后合金金相圖。
[0013]圖3為普通壓鑄和真空壓鑄后合金的力學(xué)性能對比，可以看出真空壓鑄后合金強度和塑形得到明顯改善。
【具體實施方式】
[0014]實施實例1:
[0015]本發(fā)明實驗所使用的A356鋁合金質(zhì)量百分比:6.5?7.5% S1、0.25?0.45 %Mg、0?0.2Cu、0?0.35Mn、0?0.3Zn余量為Al。首先對純Al和S1、Mg、Mn中間合金預(yù)熱至150°C -250°C ;其次將純AL錠放入熔化爐中，待AL錠熔化后，將熔體溫度升到7000C _710°C，然后將預(yù)熱的和S1、Mg、Mn單質(zhì)放入熔煉爐中，待融化完全后，再將溫度升高到740°C -750°C，將Mg-4% Sr的放入熔煉爐，待溫度恢復(fù)到740°C _750°C后，進行變質(zhì)處理和不變