[发明专利]制造具有触变特性合金铸件的压铸方法

说明书

本发明涉及利用预先规定的一批熔体配量，通过一个带有铸造活塞的铸造腔室和压铸模制造具有触变特性合金铸件的方法。按这种方法，在熔体中生成的初生晶体发生粒化，而预先规定的一批熔体被冷却，在电磁场中混合，并在半凝固状态加压。

铸件的特性可以看成是相对迅速完成熔体中结晶过程的结果，结晶过程的发生对每种合金是各不相同的，但都是在已知的“液相-固相”温度范围内进行的。而在这一温度范围内，不仅构成了晶体的“晶骸”，而且也是此方法的一个步骤—与过热-液相温度的温度范围一道—在构成铸件结晶组织的过程中，熔融金属中存在的疵点也被压入到铸件的结晶组织中，这些疵点在凝固之后将成为铸造缺陷显露出来。主要问题是气孔性、显微缩孔、偏析及其物理-化学的和结构的不均匀性。因此，根据行之有效的结晶理论，与选择和保持结晶条件结合，仅在过热-液相温度的温度范围内才可能影响铸造质量。

从在指定的温度范围内完成结晶过程不受损坏的观点看来，对质量上得到改善的铸件的观察研究清楚地表明，随意改变、损伤和过程的短时间停止都会导致最终结果的恶化。由此得出的先验结论是，只有对密闭的结晶量才能保持选择的结晶条件。对于具有触变特性的合金铸件而言，这一估计具有根本的意义。虽然在“液相-固相”温度范围内完成了具有流变特性物质的铸件成型，但这种物质仍能明显地显现出来，并在组织形态上保持其反映材料实际潜能的全部加工特点。

本文开头所述那种类型的方法已在EP 0,733,421 A1中发布。这种方法导致在预先规定的一批熔体中生成的初生晶体发生粒化，对该批熔体进行加工，利用冷却和搅拌使具有触变特性的浇铸组织成型，将半凝固状态的熔体填入压铸模。

人们还知道，所谓的半凝固状态就是用铸勺注入铸造腔室后，熔体在铸造腔室内进行加工的结果。出现在铸造腔室内所有的悬浮液应当分层地和在压力作用下流入压铸模。

对此曾断言：进入熔体的气体量是很小的。

但是，建议采用的解决办法与普遍公认的理论和实际做法相矛盾。

如果用铸勺将熔体装入铸造腔室，则下落的流动钢水不是产生层流，而是产生涡流，涡流先是发生外部冷却，继而生成混合物。一方面，为了用铸勺把熔体装入铸造腔室，必须使铸造腔室退出压铸模，而另一方面，同一批熔体又不可能实现连续的工艺处理阶段，这就是该方法的最大缺点。

首先，上述铸造腔室的装入方式会导致气体进入熔体，在铸件中造成多气孔的结果。

其次，由于铸造腔室仅能有条件地根据处理方式进行布置，悬浮液不能达到要求的均匀状态。

第三，固相的出现及其在熔体中的均匀分布不能处在控制下。这一点对于铸造过程具有特殊意义，并且，其固相的出现和在熔体中的均匀分布完全取决于散热强度，而这种散热强度只通过室壁进行。经过一次这样的热交换之后，仅只在室壁上很薄的范围内，而不是整批的熔体内产生初生晶体。

在第一阶段作为这种处理方法的结果而出现的不均匀性，在另一阶段继续加重，而且借助层流的作用可能只会更严重。以上所述继许多不同的铸造缺陷之后会造成大量浇铸废品，这在经济上是不能承受的。

本发明的任务是以这样的方式进一步发展这一已知的铸造方法，即对预先规定的一批熔体进行处理，直到半凝固状态，以便将它作为金属悬浮液以均匀的固相分布装入铸造腔室，并能从铸造腔室压入压铸模的模腔。根据本发明，这一任务按照本文开头所述那种类型的方法是这样解决的，即：对预先给定的一批熔体进行配量，将铸造腔室与压铸模对接，并通过装入处理腔室进行熔体的定量配料，处理腔室利用熔体通道和铸造过道与熔体容器和铸造腔室相应地连通，并装一个配料量活塞。在处理腔室内有利地对一批封闭的熔体进行处理。

如此可得到以下优点：

在进行熔体配量以及装入腔室的过程中，铸造腔室不脱离压铸模，因此不会从大气中注入气体；

处理腔室有条件可以按照要求的方式对一批封闭的熔体进行处理，并能在压入之前为预先给定的熔体量得到均匀的处理和结晶条件；

提供密闭的处理腔有可能根据要求实现最优的装入速度；

金属悬浮液，包括预先规定的固相总量及其在金属基体内的均匀分布，以及粒化的初生晶体，可在密闭的腔内完成成型。

本发明方法的另一个优点在于，金属悬浮液的处理成型在熔体管道内就已开始。为此，在这一区段内加入冷却粉剂。通过加热和熔化粉剂可降低一批熔体的温度，并能达到进一步处理所需要的温度。