一种改善镁合金超大型构件压铸缺陷的熔体净化方法

技术领域

本发明涉及汽车镁合金构件铸造技术领域，特别涉及一种改善镁合金超大型构件压铸缺陷的熔体净化方法。

背景技术

镁合金是最轻的金属结构材料，其密度仅为铝合金的2/3、钢铁的1/4，是最具潜力的轻量化金属材料之一，其大规模应用对节能减排、缓解我国金属矿产资源紧缺等有非常重要的战略意义。为了实现“碳达峰、碳中和”战略目标，传统汽车和新能源汽车的轻量化需求十分迫切，镁合金在汽车轻量化上的应用潜力巨大，镁合金的推广应用将助力我国双碳目标的实现。随着双碳和节能减排的深入推进，以及材料与工艺装备的升级换代，中小型镁合金零部件正逐步向大型、超大型转变，很多关键的汽车镁合金构件正在向“超大尺寸化”、“结构一体化”、“功能集成化”方向发展。集成化的超大镁合金构件的轻量化效果将更加显著。超大镁合金铸件一体化成型技术可以大幅简化原有多构件生产、多构件连接的复杂工艺，构件尺寸稳定性大大提高，不仅节约时间成本和生产制造成本，而且降低生产线成本和人力成本，节能减排效益更加明显，已成为未来的重要发展趋势。目前世界吨位最大投入量产使用的HDC8800吨压铸机，已经能够成功量产大型汽车铝合金后地板构件。

在实现镁合金超大型结构件一体化压铸过程中，需要严格控制压铸产品的质量，如此大型的压铸产品出现缺陷不仅使生产成本相较于小尺寸压铸件增加更多，还难以助力镁合金产品的轻量化应用，因此压铸缺陷的控制显得极为重要。而压铸缺陷的产生与压铸时的合金熔体的质量如纯净度，含气量等等密切相关，熔体的纯净度不高或含气量过多都会助长压铸过程中热裂、卷气、冷隔等缺陷的产生，最终影响压铸产品的良品率。因此，需要严格控制压铸时熔体的质量从而减少压铸缺陷的产生，提高产品的良品率。

常规的镁合金压铸工艺，在需要提高熔体纯净度时，通常会在镁合金熔炼后增加一道精炼工序，即将精炼剂加入熔液进行精炼，使其和杂质反应并沉淀结渣，精炼完毕捞渣处理后的熔液再注入压铸模具进行压铸。这样可以提高熔体纯净度并降低压铸缺陷的产生。但这种方式对熔体纯净度的提升效果仍然较低，对压铸缺陷的改善效果有限。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种能够更好地提高熔体纯净度，改善熔体质量，减少熔体的含气量以提高压铸效果的改善镁合金超大型构件压铸缺陷的熔体净化方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种改善镁合金超大型构件压铸缺陷的熔体净化方法，包括在压铸前对镁合金进行熔炼和精炼的步骤，其特征在于，将精炼完成后的镁合金熔液进行过滤和逐级沉淀净化后，再输入压铸模具进行压铸。

这样，将精炼后的镁合金熔液进行过滤和逐级沉淀净化后再压铸，可以有效地将熔液中的杂质沉淀，气体溢出。进而改善熔体质量，提高熔体纯净度，减少熔体的含气量，使得压铸产品的缺陷减少，良品率提高。其中超大型构件通常指投影面积大于2平方米的压铸构件。

进一步地，本方法在保护气体氛围下进行，并在封闭环境下进行熔液的逐级沉淀净化。这样，保护气体可以避免熔液和空气中氧气反应氧化，在封闭环境下逐渐沉淀净化，可以更好地便于熔液中气体析出。

进一步地，镁合金熔液过滤和逐级沉淀净化时温度控制在大于熔液结晶温度小于熔炼温度的范围。这样有利于熔液流动性的控制和后续的压铸成型。

进一步地，本方法依靠一种镁合金熔体净化装置实现，所述镁合金熔体净化装置包括整体呈矩形盒体状的外壳，外壳内腔从一端到另一端靠横向设置的主隔板依次分隔设置有熔炼室、精炼室、动态静置室和出料室，各腔室对应的外壳内部均设置有加热模块；所述熔炼室上端连通设置有保护气体第一进气管并开有投料口，熔炼室和精炼室之间的主隔板上部位置开设有第一连通窗口，精炼室上端开有捞渣口；精炼室和动态静置室之间的主隔板上部位置开设有第二连通窗口；所述动态静置室用于实现熔体的逐级动态沉淀净化；动态静置室和出料室之间的主隔板上部位置开设有第三连通窗口；出料室上端开设有连接出液管道的出料口。

这样本装置使用时，熔炼之前先通过保护气体，保护气体通过各连通窗口贯穿并充满外壳内腔，使得各个腔室均处于保护气体氛围。然后将原料从投料口投加到熔炼室内开启加热模块进行熔炼。在首批原料熔炼完毕后，依靠持续地投加原料，使得熔炼室内的熔液进入到精炼室内，在精炼室上端的捞渣口处加入精炼溶剂进行精炼，去除杂质。随着熔炼室内原料的持续添加，精炼后的熔液从精炼室溢出到动态静置室，并在动态静置室内实现逐级动态沉淀净化，最后进入到出料室，由出液管道将净化后的熔液泵出送入到压铸装置进行压铸。故本装置能够将合金熔炼，捞渣，净化，静置各工艺分开但又集中于同一装置中，使得熔体从熔炼到进行压铸整个过程十分流畅，步骤简单且能显著改善熔体质量，提高熔体纯净度，减少熔体的含气量，使得压铸产品的缺陷减少，良品率提高。

进一步地，所述精炼室上端同样连通设置有保护气体第二进气管。

这样可以更好地在精炼和捞渣的过程中实现气体保护。

进一步地，第一连通窗口和/或第二连通窗口和/或第三连通窗口上设置有滤网。

这样可以更好地实现过滤，更好地净化熔体。实施时过滤网为矩形滤网，滤网可以更换。

进一步地，在熔炼室内腔上顶面上靠近第一连通窗口一侧位置向下设置有第一短隔板，第一短隔板下端悬空设置且向下超出第一连通窗口所在位置。

这样，可以避免投加原料过程中物料未经熔化直接从第一连通窗口进入到精炼室内。

进一步地，在精炼室内腔上顶面上靠近第二连通窗口一侧位置向下设置有第二短隔板，第二短隔板下端悬空设置且向下超出第二连通窗口所在位置。

这样，可以避免精炼剂投加以及捞渣过程中，精炼剂以及渣料直接从第二连通窗口进入到动态静置室内。

进一步地，所述动态静置室沿熔体流动方向间隔地竖向设置有多个次级隔板，各个次级隔板将动态静置室分隔为多个小型动态静置室，各个次级隔板上沿熔体流动方向从低到高地开设有连通接口。

这样，各个次级隔板将动态静置室沿熔体流动方向分隔为多个次级动态静置室，由于次级隔板上的连通接口为从低到高依次设置，故能够在熔液平流的过程中逐步实现不同尺寸和比重杂质的逐级沉淀净化，大尺寸和大比重的杂质会先沉淀，更小更轻的杂质会靠后沉淀。这样可以避免不同尺寸和比重杂质在沉淀过程中相互干扰，更有利于杂质的沉淀分离净化，提高熔体净化的效果。而且更重要的是通常形成不同尺寸和比重杂质的原因是由于杂质的成分不同，故这样分级沉淀后可以更加有利于实现后续杂质的分类回收利用。

进一步地，各个小型动态静置室的内腔容积沿熔体流动的方向逐渐增大。这样，可以更好地实现大尺寸和大比重的杂质会先沉淀，更小更轻的杂质会靠后沉淀的分级沉淀分离效果。

进一步地，各个次级隔板方向依次交错相反的斜向布置，各次级隔板上的连通接口位于和下一次级隔板相邻一侧设置。

这样，可以在更小的空间内更好地延长熔体在各小型动态静置室内的流动路径，提高沉淀效果。

进一步地，外壳顶部设置有可拆卸顶盖。

这样，可以方便拆卸，利于设置和清洗装置内腔。

进一步地，在熔炼室、精炼室、出料室和各个小型动态静置室的底部均设置有放流排渣口。

这样，方便排渣，也方便实现对分级沉淀分离的杂质分级回收利用。

综上所述，本发明具有能够更好地提高熔体纯净度，改善熔体质量，减少熔体的含气量以提高压铸效果的优点。

附图说明

图1为本发明实施方式中采用的镁合金熔体净化装置的示意图。

图2为图1的剖面示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

实施例：一种改善镁合金超大型构件压铸缺陷的熔体净化方法，包括在压铸前对镁合金进行熔炼和精炼的步骤，其特点在于，将精炼完成后的镁合金熔液进行过滤和逐级沉淀净化后，再输入压铸模具进行压铸。

这样，将精炼后的镁合金熔液进行过滤和逐级沉淀净化后再压铸，可以有效地将熔液中的杂质沉淀，气体溢出。进而改善熔体质量，提高熔体纯净度，减少熔体的含气量，使得压铸产品的缺陷减少，良品率提高。

实施时，本方法在保护气体氛围下进行，并在封闭环境下进行熔液的逐级沉淀净化。这样，保护气体可以避免熔液和空气中氧气反应氧化，在封闭环境下逐渐沉淀净化，可以更好地便于熔液中气体析出。

实施时，镁合金熔液过滤和逐级沉淀净化时温度控制在大于熔液结晶温度小于熔炼温度的范围。这样有利于熔液流动性的控制和后续的压铸成型。

实施时，本方法依靠一种镁合金熔体净化装置实现，所述镁合金熔体净化装置参见图1和图2，包括整体呈矩形盒体状的外壳12（图1中外壳采用透明材质以便于显示装置内部结构，具体实施时外壳为耐高温合金或陶瓷材料制得），外壳内腔从一端到另一端靠横向设置的主隔板14依次分隔设置有熔炼室13、精炼室15、动态静置室17和出料室19，各腔室对应的外壳内部均设置有加热模块（图中未显示）；所述熔炼室上端连通设置有保护气体第一进气管1并开有投料口3，熔炼室13和精炼室15之间的主隔板上部位置开设有第一连通窗口5，精炼室15上端开有捞渣口6；精炼室15和动态静置室17之间的主隔板上部位置开设有第二连通窗口8；所述动态静置室用于实现熔体的逐级动态沉淀净化；动态静置室17和出料室19之间的主隔板上部位置开设有第三连通窗口10；出料室上端开设有连接出液管道的出料口11。

这样本装置使用时，熔炼之前先通过保护气体，保护气体通过各连通窗口贯穿并充满外壳内腔，使得各个腔室均处于保护气体氛围。然后将原料从投料口投加到熔炼室内开启加热模块进行熔炼。在首批原料熔炼完毕后，依靠持续地投加原料，使得熔炼室内的熔液进入到精炼室内，在精炼室上端的捞渣口处加入精炼溶剂进行精炼，去除杂质。随着熔炼室内原料的持续添加，精炼后的熔液从精炼室溢出到动态静置室，并在动态静置室内实现逐级动态沉淀净化，最后进入到出料室，由出液管道将净化后的熔液泵出送入到压铸装置进行压铸。故本装置能够将合金熔炼，捞渣，净化，静置各工艺分开但又集中于同一装置中，使得熔体从熔炼到进行压铸整个过程十分流畅，步骤简单且能显著改善熔体质量，提高熔体纯净度，减少熔体的含气量，使得压铸产品的缺陷减少，良品率提高。

其中，所述精炼室15上端同样连通设置有保护气体第二进气管2。

这样可以更好地在精炼和捞渣的过程中实现气体保护。

其中，第一连通窗口5和/或第二连通窗口8和/或第三连通窗口10上设置有滤网。

这样可以更好地实现过滤，更好地净化熔体。实施时过滤网为矩形滤网，滤网可以更换。

其中，在熔炼室13内腔上顶面上靠近第一连通窗口5一侧位置向下设置有第一短隔板4，第一短隔板4下端悬空设置且向下超出第一连通窗口所在位置。

这样，可以避免投加原料过程中物料未经熔化直接从第一连通窗口进入到精炼室内。

其中，在精炼室内腔上顶面上靠近第二连通窗口一侧位置向下设置有第二短隔板7，第二短隔板7下端悬空设置且向下超出第二连通窗口所在位置。

这样，可以避免精炼剂投加以及捞渣过程中，精炼剂以及渣料直接从第二连通窗口进入到动态静置室内。

其中，所述动态静置室沿熔体流动方向间隔地竖向设置有多个次级隔板9，各个次级隔板9将动态静置室17分隔为多个小型动态静置室，各个次级隔板9上沿熔体流动方向从低到高地开设有连通接口16。

这样，各个次级隔板将动态静置室沿熔体流动方向分隔为多个次级动态静置室，由于次级隔板上的连通接口为从低到高依次设置，故能够在熔液平流的过程中逐步实现不同尺寸和比重杂质的逐级沉淀净化，大尺寸和大比重的杂质会先沉淀，更小更轻的杂质会靠后沉淀。这样可以避免不同尺寸和比重杂质在沉淀过程中相互干扰，更有利于杂质的沉淀分离净化，提高熔体净化的效果。而且更重要的是通常形成不同尺寸和比重杂质的原因是由于杂质的成分不同，故这样分级沉淀后可以更加有利于实现后续杂质的分类回收利用。

其中，各个小型动态静置室的内腔容积沿熔体流动的方向逐渐增大。这样，可以更好地实现大尺寸和大比重的杂质会先沉淀，更小更轻的杂质会靠后沉淀的分级沉淀分离效果。

其中，各个次级隔板方向依次交错相反的斜向布置，各次级隔板9上的连通接口16位于和下一次级隔板相邻一侧设置。

这样，可以在更小的空间内更好地延长熔体在各小型动态静置室内的流动路径，提高沉淀效果。

其中，外壳12顶部设置有可拆卸顶盖。

这样，可以方便拆卸，利于设置和清洗装置内腔。

其中，在熔炼室13、精炼室15、出料室19和各个小型动态静置室的底部均设置有放流排渣口18。实施时放流排渣口处外接排放管道和开关阀，图中未显示。

这样，方便排渣，也方便实现对分级沉淀分离的杂质分级回收利用。