一种提升铸铝合金气密性的高压铸造工艺

技术领域

本发明属于铝合金高压铸造技术领域，具体是涉及一种提升铸铝合金气密性的高压铸造工艺。

背景技术

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入，目前铝合金是应用最多的合金；

但是现有铝合金压铸件在熔炼过程中易产生吸气使气体含量升高，铝合金压铸件中生成缩松、气孔及其他缺陷，造成铝合金压铸件气密性不良，使得压铸产品在使用时发生漏气现象，造成铝合金压铸件废品率高，影响了压铸件机械性能。

发明内容

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种提升铸铝合金气密性的高压铸造工艺；

压铸铝合金加工原料配比：硅(配重占比7.5-10％)、铜(配重占比5-7.5％)、镁(配重占比3-5％)、锌(配重占比0.5-1％)、铁(配重占比2.5-3％)、锰(配重占比0.2-0.5％)、钛(配重占比1-2％)以及其余量的铝；

压铸铝合金加工设备：高温熔炉、卧式冷室压铸机等设备；

其具体操作步骤如下：S1、制模，根据铝合金压铸件的生产工艺需求加工出相对应的压铸模具；

S2、合模，将S1步骤中得到的压铸模具中的动模和定模按照对应安装方式装入卧式冷室压铸机内完成合模；

S3、铝合金熔炼，预先将高温熔炉预热至200-300℃后在真空环境下的加入纯铝块，直至高温熔炉内温度达到800℃铝块慢慢融化成铝液，同时保温20min-30min，铝液保温完成后加入硅、铜、镁、锌、铁、锰以及钛，原料加入完毕后通过搅拌桨对铝液进行搅拌，混合液搅拌速度为15-20rd/h并以顺逆时针搅拌25-30min；

S4、冲头压射，使用定量勺在真空环境中取得S3中的铝合金混合液，将金属熔融液倒入卧式冷室压铸机的压铸室内，使用压铸活塞将金属熔融液压射到压铸模具内；

S5、合金熔融液凝固成型，压铸活塞一直施压，待到金属液冷却固化成固态压铸件活塞才停止施压；

S6、回火，待模具冷却至室温时，再将铝合金模具与其内部压铸件放置在加热熔炉内进行升温，加热熔炉温度为300-400℃，然后再将铝合金模具取出进行冷却，直至冷却到室温；

S7、开模取件，回火后的模具冷却到室温时，将拆除动模后取出铝合金压铸件。

作为优选，所述S1步骤中压铸模具中的浇道采用多股浇道，压铸模具上的集渣包和排气道需要安装压铸件的工艺需求进行合理分布，有益效果：这样使得铝合金液流与铸件方向保持一致，避免了铝合金液冲射的过程汇总发生碰撞，使铝合金液产生涡流及因填充混乱造成卷气的发生几率降低，同时压铸模具上的集渣包和排气道需要安装压铸件的工艺需求进行合理分布，这样使得铝合金液在进入到压铸模具中具有合适的流态，这样就不会产生液流的相撞或者卷气的情况，保障了铝合金液速度平稳，进一步避免了铝合金在压铸过程中产生的气泡，提高了压铸铝合金的气密性。

作为优选，所述S2步骤中对压铸模具的性能指标做测试，同时冲压设置将高压惰性气体充满已经合模的压铸模具空腔内，排出压铸模具空腔内的空气，压铸模具在吹入惰性气体后，需对压铸模具内墙进行预热，预热温度为220-250℃，有益效果：通过这种方式确保在后期压铸过程中不会出现异常，进一步保障了后期铝合金压铸件的品质，避免了外部空气进入到压铸模具内影响铝合金液压铸时的质量。

作为优选，所述S3步骤保温的过程中在高温熔炉内通入氮气等惰性气体或加入固体除气剂等，有益效果：这样使铝液中溶解的氢能够向气泡内扩散，当气泡上浮到铝液表面时，气泡爆裂，氢气逸入大气中，从而实现去除铝液中氢气的目的，避免了铝液中氢气在压铸过程中产生气泡，进一步提高了压铸铝合金的气密性。

作为优选，所述S3步骤当高温熔炉内温度降至600-650℃时，将搅拌造渣出来混合液表面的金属灰扒出炉外，并保温45-50min，得到铝合金混合液，有益效果：进一步保障了铝合金混合液的洁净度，提高了铝合金压铸件压铸后的质量。

作为优选，所述所述S4步骤中压铸活塞在开始注入时铝合金溶液流速为0.5-0.7m/s；当型腔的充型率达到45-50％后，铝合金溶液的流速提高为7-8m/s，同时高速压射比压为25-30MPa，压铸活塞增压到45-50MPa；当型腔的充型率达到85％后，铝合金溶液的流速降低至1.2-2m/s，充型完毕后，压铸活塞增加压力到7-8MPa，有益效果：使得在压铸初期时以较慢的压铸速度这样有利于将压室中的气体挤出，当铝合金溶液流入至浇道内时采用高压射速度，这样使得铝液快速将型腔基本充满，这样避免了铝合金压铸件产生气孔以及冷隔等缺陷，进一步保障了铝合金压铸件的生产质量。

作为优选，所述S4步骤中压射过程中通过多股浇道同时填充，不能让一股或多股铝合金液先到末端死角后再返回产生涡流，有益效果：避免了铝合金混合液填充过程中内部产生气泡的情况。

本发明具有的有益效果：

1、该提升铸铝合金气密性的高压铸造工艺，有效的解决了铝合金溶液在压铸过程中会产生气泡的问题，避免了铝合金压铸件中生成缩松、气孔及其他缺陷现象，因此进一步提高了铝合金压铸件的气密性，使铝合金压铸件能满足加压、防渗及防漏等条件，有效地解决铝合金压铸件废品率高的问题，提高压铸件机械性能。

2、该提升铸铝合金气密性的高压铸造工艺，压铸模具中的浇道采用多股浇道，压铸模具上的集渣包和排气道需要安装压铸件的工艺需求进行合理分布，这样使得铝合金液流与铸件方向保持一致，避免了铝合金液冲射的过程汇总发生碰撞，使铝合金液产生涡流及因填充混乱造成卷气的发生几率降低，同时压铸模具上的集渣包和排气道需要安装压铸件的工艺需求进行合理分布，这样使得铝合金液在进入到压铸模具中具有合适的流态，这样就不会产生液流的相撞或者卷气的情况，保障了铝合金液速度平稳，进一步避免了铝合金在压铸过程中产生的气泡，提高了压铸铝合金的气密性。

3、该提升铸铝合金气密性的高压铸造工艺，对压铸模具的性能指标做测试，同时冲压设置将高压惰性气体充满已经合模的压铸模具空腔内，这样确保在后期压铸过程中不会出现异常，进一步保障了后期铝合金压铸件的品质，避免了外部空气进入到压铸模具内影响铝合金液压铸时的质量。

4、该提升铸铝合金气密性的高压铸造工艺，保温的过程中在高温熔炉内通入氮气等惰性气体或加入固体除气剂等，这样使铝液中溶解的氢能够向气泡内扩散，当气泡上浮到铝液表面时，气泡爆裂，氢气逸入大气中，从而实现去除铝液中氢气的目的，避免了铝液中氢气在压铸过程中产生气泡，进一步提高了压铸铝合金的气密性。

5、该提升铸铝合金气密性的高压铸造工艺，将搅拌造渣出来混合液表面的金属灰扒出炉外，这样进一步保障了铝合金混合液的洁净度，提高了铝合金压铸件压铸后的质量。

6、该提升铸铝合金气密性的高压铸造工艺，在压铸初期时以较慢的压铸速度这样有利于将压室中的气体挤出，当铝合金溶液流入至浇道内时采用高压射速度，这样使得铝液快速将型腔基本充满，这样避免了铝合金压铸件产生气孔以及冷隔等缺陷，进一步保障了铝合金压铸件的生产质量。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

一种提升铸铝合金气密性的高压铸造工艺；

压铸铝合金加工原料配比：硅(配重占比7.5-10％)、铜(配重占比5-7.5％)、镁(配重占比3-5％)、锌(配重占比0.5-1％)、铁(配重占比2.5-3％)、锰(配重占比0.2-0.5％)、钛(配重占比1-2％)以及其余量的铝；

压铸铝合金加工设备：高温熔炉、卧式冷室压铸机；

其具体操作步骤如下：

实施例一：

S1、制模，根据铝合金压铸件的生产工艺需求加工出相对应的压铸模具，同时在压铸模具中的浇道采用多股浇道，这样使得铝合金液流与铸件方向保持一致，避免了铝合金液冲射的过程汇总发生碰撞，使铝合金液产生涡流及因填充混乱造成卷气的发生几率降低，同时压铸模具上的集渣包和排气道需要安装压铸件的工艺需求进行合理分布，这样使得铝合金液在进入到压铸模具中具有合适的流态，这样就不会产生液流的相撞或者卷气的情况，保障了铝合金液速度平稳，进一步避免了铝合金在压铸过程中产生的气泡，提高了压铸铝合金的气密性；

S2、合模，将S1步骤中得到的压铸模具中的动模和定模按照对应安装方式装入卧式冷室压铸机内完成合模，同时对压铸模具的性能指标做测试，确保在后期压铸过程中不会出现异常，进一步保障了后期铝合金压铸件的品质，当压铸模具测试完毕后，通过冲压设置将高压惰性气体充满已经合模的压铸模具空腔内，排出压铸模具空腔内的空气，通过这种方式避免了外部空气进入到压铸模具内影响铝合金液压铸时的质量；

S2-1、压铸模具在吹入惰性气体后，需对压铸模具内墙进行预热，预热温度为220-250℃；

S3、铝合金熔炼；

S3-1、预先将高温熔炉预热至200-300℃后在真空环境下的加入纯铝块，直至高温熔炉内温度达到800℃铝块慢慢融化成铝液，同时保温20min-30min，在保温的过程中在高温熔炉内通入氮气等惰性气体或加入固体除气剂等，这样使铝液中溶解的氢能够向气泡内扩散，当气泡上浮到铝液表面时，气泡爆裂，氢气逸入大气中，从而实现去除铝液中氢气的目的，避免了铝液中氢气在压铸过程中产生气泡，进一步提高了压铸铝合金的气密性；

S3-2、铝液保温完成后加入硅(配重占比7.5％)、铜(配重占比7.5％)、镁(配重占比5％)、锌(配重占比1％)、铁(配重占比3％)、锰(配重占比0.2％)、钛(配重占比1％)，原料加入完毕后通过搅拌桨对铝液进行搅拌，混合液搅拌速度为15rd/h并以顺逆时针搅拌25-30min；

S3-3、当温度降至600℃时，将搅拌造渣出来混合液表面的金属灰扒出炉外，并保温45min，得到铝合金混合液，通过这种方式进一步保障了铝合金混合液的洁净度，提高了铝合金压铸件压铸后的质量；

S4、冲头压射，使用定量勺在真空环境中取得S3中的铝合金混合液，将金属熔融液倒入卧式冷室压铸机的压铸室内，使用压铸活塞将金属熔融液压射到压铸模具内；

进一步地，压铸活塞在开始注入时铝合金溶液流速为0.5-0.7m/s；当型腔的充型率达到45％后，铝合金溶液的流速提高为7-8m/s，同时高速压射比压为25MPa，压铸活塞增压到45MPa；当型腔的充型率达到85％后，铝合金溶液的流速降低至1.2m/s，充型完毕后，压铸活塞增加压力到7MPa，通过这种方式使得在压铸初期时以较慢的压铸速度这样有利于将压室中的气体挤出，当铝合金溶液流入至浇道内时采用高压射速度，这样使得铝液快速将型腔基本充满，这样避免了铝合金压铸件产生气孔以及冷隔等缺陷，进一步保障了铝合金压铸件的生产质量；

进一步地，在压射过程中通过多股浇道同时填充，不能让一股或多股铝合金液先到末端死角后再返回产生涡流，避免了铝合金混合液填充过程中内部产生气泡的情况；

S5、合金熔融液凝固成型，压铸活塞一直施压，待到金属液冷却固化成固态压铸件活塞才停止施压；

S6、回火，待模具冷却至室温时，再将铝合金模具与其内部压铸件放置在加热熔炉内进行升温，加热熔炉温度为300℃，然后再将铝合金模具取出进行冷却，直至冷却到室温；

S7、开模取件，回火后的模具冷却到室温时，将拆除动模后取出铝合金压铸件。

实施例二：

S1、制模，根据铝合金压铸件的生产工艺需求加工出相对应的压铸模具，同时在压铸模具中的浇道采用多股浇道，这样使得铝合金液流与铸件方向保持一致，避免了铝合金液冲射的过程汇总发生碰撞，使铝合金液产生涡流及因填充混乱造成卷气的发生几率降低，同时压铸模具上的集渣包和排气道需要安装压铸件的工艺需求进行合理分布，这样使得铝合金液在进入到压铸模具中具有合适的流态，这样就不会产生液流的相撞或者卷气的情况，保障了铝合金液速度平稳，进一步避免了铝合金在压铸过程中产生的气泡，提高了压铸铝合金的气密性；

S2、合模，将S1步骤中得到的压铸模具中的动模和定模按照对应安装方式装入卧式冷室压铸机内完成合模，同时对压铸模具的性能指标做测试，确保在后期压铸过程中不会出现异常，进一步保障了后期铝合金压铸件的品质，当压铸模具测试完毕后，通过冲压设置将高压惰性气体充满已经合模的压铸模具空腔内，排出压铸模具空腔内的空气，通过这种方式避免了外部空气进入到压铸模具内影响铝合金液压铸时的质量；

S2-1、压铸模具在吹入惰性气体后，需对压铸模具内墙进行预热，预热温度为220-250℃；

S3、铝合金熔炼；

S3-1、预先将高温熔炉预热至200-300℃后在真空环境下的加入纯铝块，直至高温熔炉内温度达到800℃铝块慢慢融化成铝液，同时保温20min-30min，在保温的过程中在高温熔炉内通入氮气等惰性气体或加入固体除气剂等，这样使铝液中溶解的氢能够向气泡内扩散，当气泡上浮到铝液表面时，气泡爆裂，氢气逸入大气中，从而实现去除铝液中氢气的目的，避免了铝液中氢气在压铸过程中产生气泡，进一步提高了压铸铝合金的气密性；

S3-2、铝液保温完成后加入硅硅(配重占比10％)、铜(配重占比5％)、镁(配重占比3％)、锌(配重占比0.5％)、铁(配重占比2.5％)、锰(配重占比0.5％)以及钛(配重占比2％)，原料加入完毕后通过搅拌桨对铝液进行搅拌，混合液搅拌速度为20rd/h并以顺逆时针搅拌30min；

S3-3、当温度降至650℃时，将搅拌造渣出来混合液表面的金属灰扒出炉外，并保温50min，得到铝合金混合液，通过这种方式进一步保障了铝合金混合液的洁净度，提高了铝合金压铸件压铸后的质量；

S4、冲头压射，使用定量勺在真空环境中取得S3中的铝合金混合液，将金属熔融液倒入卧式冷室压铸机的压铸室内，使用压铸活塞将金属熔融液压射到压铸模具内；

进一步地，压铸活塞在开始注入时铝合金溶液流速为0.7m/s；当型腔的充型率达到50％后，铝合金溶液的流速提高为8m/s，同时高速压射比压为30MPa，压铸活塞增压到50MPa；当型腔的充型率达到85％后，铝合金溶液的流速降低至2m/s，充型完毕后，压铸活塞增加压力到7-8MPa，通过这种方式使得在压铸初期时以较慢的压铸速度这样有利于将压室中的气体挤出，当铝合金溶液流入至浇道内时采用高压射速度，这样使得铝液快速将型腔基本充满，这样避免了铝合金压铸件产生气孔以及冷隔等缺陷，进一步保障了铝合金压铸件的生产质量；

进一步地，在压射过程中通过多股浇道同时填充，不能让一股或多股铝合金液先到末端死角后再返回产生涡流，避免了铝合金混合液填充过程中内部产生气泡的情况；

S5、合金熔融液凝固成型，压铸活塞一直施压，待到金属液冷却固化成固态压铸件活塞才停止施压；

S6、回火，待模具冷却至室温时，再将铝合金模具与其内部压铸件放置在加热熔炉内进行升温，加热熔炉温度为400℃，然后再将铝合金模具取出进行冷却，直至冷却到室温；

S7、开模取件，回火后的模具冷却到室温时，将拆除动模后取出铝合金压铸件。

最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。