[发明专利]半固态成形装置及成形工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种半固态成形装置及工艺，特别是镁合金和铝合金半固态成形装置及工艺。

背景技术

镁作为最轻的工程金属材料(密度1.8g/cm³，为铝的2/3，钢的1/4)，具有比重轻、比强度及比刚度高、阻尼性及切削加工性好、导热性好、电磁屏蔽能力强以及易于回收等一系列独特的性质，可满足航空、航天、现代汽车工业对减重、节能的要求，并可替代工程塑料作电子设备的壳体及结构件，以满足产品的轻、薄、小型化，高集成度及环保等要求，提高能源利用效益。

而镁合金在常规压铸时，易产生气孔、缩松和热裂等缺陷。半固态压铸成形是近年来发展起来的一种新的短流程成形技术。在金属浆料充型前已形成一半左右的固相，具有可减轻合金的氧化和裹气，减少凝固收缩和使组织均匀、致密等优点，且易于成型形状复杂和尺寸精密的零件。半固态压铸温度比常规压铸温度低，表面无液体，减少污染，节约能源，降低成本。

但现有的镁合金、铝合金半固态压铸工艺都较复杂，生产成本较高，在实际生产过程中仍存在局限性，如：半固态坯料加热和压铸过程是分离的，即都需要一个转运装置，以使加热好的半固态坯料顺利的输送至压铸机压注室，而转运装置一般都较复杂，不易实现，且半固态坯料在转运的过程中热量损失较大，工艺参数不易控制。一方面，半固态坯料中存在一定的液相，转运过程中坯料难以保持原有形状，导致工艺稳定性和组织均匀性降低，且易出现夹气等缺陷。另一方面，半固态坯料含有一定量的固体，为保证半固态坯料准确输送到压铸机的压注室，压注室浇口要比常规压铸时的浇口要大。因此，压铸机的压射行程需要加长以适应加大的浇口；压注室直径也要加大以适应增多的半固态浆料。因此，对于同样的压射重量，压射活塞直径通常要大一些，增加的压射活塞直径降低了对合金坯料的压力，因此需要增加压射系统的能力。代价高昂的压铸设备修改，再加上固有的流体流动性的挑战以及固体颗粒含量高的合金限制，使得这些半固态工艺不能成为大多数压铸生产厂家的理想生产工艺。

发明内容

本发明的目的在于克服上述半固态压铸工艺的不足，提供一种半固态成形装置及工艺，使加热室直接与压铸机压注室相连接，实现半固态坯料加热和压铸同步进行，省去中间转运装置，简化工艺，节约能源，降低成本，提高产品质量和稳定性。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

一种半固态成形装置，包括压铸机和感应加热装置，所述感应加热装置包括多个加热室，其特征在于：

所述的单个加热室内径与压铸机压室内径及压射活塞外径逐一匹配，并在所述的压铸机压室、每个加热室和压射活塞套上分别设有定位装置；在压射状态下，加热室之一恰与压铸机压室在其压射位置配合连接，并与压射活塞同轴。

所述的感应加热装置两侧设有密封保温挡板，所述挡板相对基座固定不动，其上对应压射位置和加热室分别开设压射口和进料口，所述进料口兼作除渣口。

所述的多个加热室功率独立可调。

所述的加热室上方联接视频、触变性及温度检测装置，以便综合、直观、精确、有效地在线控制成型能力。

所述感应加热装置可以为平移穿梭式感应加热装置，多个加热室并列排成一排，可往复运动，运动周期与压铸机生产节拍同步。

所述感应加热装置也可以为滚动穿梭式感应加热装置，多个加热室排成一个曲面，加热室沿曲面往复运动，运动周期与压铸机生产节拍同步。

利用上述半固态成形装置进行半固态成形的工艺，其步骤如下：

a)启动感应加热装置，将常温或预热合金坯料由进料口放入感应加热装置的加热室中，所述感应加热装置按节拍自动移动，则由进料口依次向每个加热室中分别放入合金坯料；

b)各个加热室中的合金坯料依次升温至半固态区间；

c)到达半固态区间的加热室顺次移动至压铸机的压射位置处进行压铸成形；

d)每次压射完成，所述压射位置的加热室自动移动至进料口处，再继续放入合金坯料。

所述的工艺过程通过视频、触变性及温度检测装置进行实时控制。

所述的半固态成形工艺，合金坯料加热至半固态即可进行压铸，省去保温输送过程，简化工艺，避免氧化，减少热量损失，提高压铸件质量。

与现有技术相比，本发明具有以下显著的优点：

1、所述半固态成形装置，采用多级快速加热技术，铸件温度分布均匀，可缩短生产周期，减小热损失和坯件表面氧化，提高生产效率。多级加热温度比常规压铸温度低100℃以上，表面无液体，无气体(有害)保护，整个生产过程无污染(无尘、无烟、无毒、无味)，节能环保。