[发明专利]一种新型铝合金固态成型方法

说明书

本发明公开了一种新型铝合金固态成型方法：将铝合金碎屑放入破碎机内破碎成为细屑或者细粒状；将铝合金碎屑或细粒放入钢制模具内，将装填好细屑或细粒的模具放于压机之上，将铝合金细屑压制成圆柱形的预压块；将预压块放置于感应线圈内感应加热并保温；将保温后的预压块放置于挤压锻模具中，利用压力进行热挤压锻成型，得到所需的形状的铝合金零部件毛坯。零部件毛坯的铝合金的抗拉强度为130‑180MPa，屈服强度为50‑90MPa，延伸率为15%‑25%。经过标准T6热处理后零部件毛坯的力学性能可以和对应成分原生铸锭冶金铝合金的力学性能相当或更优。本发明工艺方法流程短，成本低廉，回收材料利用率高，节能环保，可以实现显著的经济和社会效益。

技术领域

本发明涉及金属加工成型方法，具体涉及一种以铝合金碎屑或细粒为原料，通过挤压锻直接固结成型为零部件的方法。

背景技术

金属材料的传统成型工艺主要包括液态成型和固态成型。液态成型把金属或合金液体浇到一个模腔里，然后液态金属或合金凝固，获得具有一定形状的金属或合金零部件。由于凝固收缩和偏析等原因，金属液态成型所获得的铸件经常含有气孔，缩孔和成分宏观偏析等铸造缺陷，材料利用率也比较低。金属铸件的显微组织一般都比较粗大，故材料力学性能一般都劣于相对的铸锭冶金材料性能。固态成型是把金属或合金的快体加热，然后通过挤压或锻造制备具有一定形状的型材和零部件。由于块体金属需要由外加压力产生的内应力驱动材料的流动填充模腔，传统金属挤压或锻造不容易直接生成复杂形状的零部件。

另一方面，铝合金具有强度高、轻质、易加工、优良的抗腐蚀性、良好的涂装性能以及比较容易进行表面防护处理等特性，是继钢铁之后使用量最大的金属材料，广泛应用于航空，汽车制造等行业。在铝合金从原材料变成零部件的过程中，有相当一部分被车削下来成为碎屑。工业界现在的普遍做法是把铝合金碎屑作为炉料加入到原材料金属中进行重熔生成铝合金液体，然后通过以上所述的液态成型工艺铸造成零部件毛坯，或铸造成铸锭，再经过轧制，挤压或锻造生成板材，型材或零部件毛坯。这种方法虽然很好地再利用了铝合金碎屑的金属材料特性，但是熔化破坏了材料原有的良好的显微组织，同时因为熔化需要消耗能量和碎屑表面在加热和熔化过程中氧化而造成能源和金属的浪费。碎屑氧化所生成的金属氧化物很可能成为型材或零部件毛坯内的夹杂，对它们的材料性能有很大的负面影响。

如果能以铝合金碎屑或细粒为原料，直接通过一种新型的固结成型工艺，不通过熔化和凝固就能把铝合金碎屑转化成具有要求形状的零部件毛坯，那将达到节能，短流程和环保的效果，可以实现非常好的经济和社会效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种把回收铝合金碎屑或细粒直接固结成型为零部件毛坯的低能耗低材料损失的工艺方法。零部件毛坯件的铝合金的抗拉强度为130-180MPa，屈服强度为50-100MPa，延伸率为10%-25%。零部件毛坯件经过标准T6热处理后可以使铝合金达到具有相同成分相对应的原生铸造铝合金或铸锭冶金铝合金的力学性能水平或更优。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种新型铝合金固态成型方法，包括以下步骤：

1）将铝合金碎屑放入破碎机内破碎，使得碎屑进一步细小化成为细屑或者细粒状；

2）将铝合金碎屑或细粒放入钢制模具内，将装填好细屑或细粒的模具放于压机之上，利用压机的压力将铝合金细屑压制成圆柱形的预压块；

3）将预压块放置于感应线圈内感应加热并保温；

4）将保温后的预压块放置于挤压锻模具中，利用压力进行热挤压锻成型，得到所需的形状。

作为上述技术方案的优选，步骤1）中，细屑长度为0.5-30mm，宽度为0.5-10mm，厚度为0.01-5mm；细粒直径为 0.5-10mm。

作为上述技术方案的优选，步骤2）中，压机的压强为100-2000MPa，保压时间1-15min。