[发明专利]一种用于铝合金组织细化的成型装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金成型工艺，尤其涉及一种用于铝合金组织细化的成型装置与方法。

背景技术

铝及其铝合金具有易加工、低密度、强度较高、导电性和抗蚀性好等优点，具有广泛的应用前景。铝制品在交通、机械及航空工业等领域被大量使用。铝已成为当今世界消耗量最大的有色金属。每年铝制品报废的铝合金总量约占全球铝市场总需求量的一半，实现废旧铝合金高效回收再利用对铝合金产业发展具有重要意义。然而，再生铝回收重熔过程中容易会混入大量杂质元素，其中Fe元素在铝硅合金中弥散度最高，是最有害的杂质元素。铁元素在铝熔体中容易形成硬脆的针状相，对铝合金力学性能产生不利影响。富铁相的形貌与铸造工艺和冷却条件密切相关，而通过控制和改变铁相形态，能有效降低其对铝合金力学性能的不利影响，并发挥铁相的高硬耐热的特性，成为合金的增强相，改善再生铝的综合性能。

工业生产中变质铁相的常用方法是添加几种元素进行复合变质。元素复合变质法的变质工艺控制难度大，变质效果不稳定，容易产生“毒化”现象。而且添加多种变质元素以后改变合金原有成分，使得铝合金的成分变得更为复杂，不利于再生铝合金的重复利用。而利用铝合金在固液两相转变过程中具有良好的流动性和一定的粘度的特点，可以通过改变浇注方式、铸造工艺条件来有效来改善改善富铁相形貌。

公开号为CN201720415U的中国专利公开了一种机械振动铸造机。该机械振动铸造机主要由浇铸系统，振动平台和振动机构三大部分组成，浇注系统、振动机构都紧固在振动平台上。公开号为CN205324708U的中国专利公开了一种半固态坯料制备用电磁搅拌斜坡冷却装置。该专利结合电磁搅拌方法和斜坡冷却法，冷却斜坡的角度可调，斜坡冷却板上具有电磁线圈，熔体经过斜坡时收到电磁搅拌作用。此装置具有电磁搅拌方法、近液相线铸造方法和斜坡冷却法三种制备半固态坯料方法的优点。但是电磁搅拌设备成本昂贵，设备维护费用高，难以应用于工业化批量生产。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种用于铝合金组织细化的成型装置与方法。本发明斜坡蛇形通道与振动铸造联合，能够很好地结合近液相线铸造方法、斜坡冷却法和振动铸造的优点，发挥协同效果，从而有效细化铝合金组织；直接实现斜坡冷却与振动铸造的联合。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于铝合金组织细化的成型装置，包括通道支架1、斜坡蛇形通道2、模具5、支撑平台6、振动平台7；

斜坡蛇形通道2的顶端由通道支架1活动支撑在支撑平台6的一端，斜坡蛇形通道2的底端与支撑平台6的另一端活动铰接；支撑平台6上开设有一衔接口，该衔接口位于斜坡蛇形通道2底端的端部，振动平台7设置在该衔接口的下方，模具5固定在该振动平台7上；

斜坡蛇形通道2上的蛇形弯道用于给合金熔体提供一条流动通道，使合金熔体按照蛇形弯道由顶端流至底端，并经过衔接口落入模具5中，落入模具5中的合金熔体在该振动平台7设定的振动频率下逐渐冷却、凝固。

斜坡蛇形通道2的倾斜角度为30°～50°；

流动通道的弯道个数为2～6个，各弯道的弯折角度为100°～150°。

支撑平台6上设有一用于盛装合金熔体的给料漏斗4，给料漏斗4通过漏斗支架3支撑在斜坡蛇形通道2的顶端。

振动平台7的振动频率为100Hz～200Hz。

为实现本发明，并保证所有实验样品的成分一致性，本发明实施过程中的所有实验样品均由自同一富铁再生A356铝熔体凝固而成。

本发明铝合金组织细化的成型方法，其包括如下步骤：

调整斜坡蛇形通道2的倾斜角度为30°～50°；

流动通道的弯道个数为2～6个，各弯道的弯折角度为100°～150°；

斜坡蛇形通道2的直线长度为1000mm，振动平台的频率设为100Hz～200Hz；

模具预热温度为200℃；

按照成分比例配料，将原材料放进坩埚中，设定电阻炉温度为300℃，预热5min后将温度升高到780℃，原材料熔化，并加入合金元素使得合金熔体达到设计成分要求；