本發明專利技術公開了一種輕合金半固態流變精密鑄鍛成形的方法和裝置。模具的成形型腔采用鑲塊式結構，凹模和凹模鑲塊都分為移動和固定兩部分，移動凹模和移動凹模鑲塊連接鎖模油缸，在鎖模油缸的作用下能夠水平移動，實現模具的開合；固定凹模和固定凹模鑲塊連接射料系統。半固態漿料澆注后，射料系統進行半固態壓鑄得到毛坯，隨后壓力機滑塊帶動鍛壓墊板對毛坯進行鍛造，鑄鍛完成后鎖模油缸拉出移動凹模，取出制件。本發明專利技術可在同一生產周期和同一模具中實現輕合金的半固態精密鑄造和鍛造成形，集成了兩種工藝的優點，能兼顧制件的控形和控性，特別適合制造難以變形加工的輕合金及形狀復雜、強度要求高的零件，具有流程短、能耗小、設備簡單他成本低等優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鋁鎂等輕合金的精密成型
，具體涉及一種輕合金半固態流變 精密鑄造與鍛造成形的方法和裝置，尤其適合于鋁鎂等輕合金的精密成型。
技術介紹
傳統的液態鑄造雖然能生產形狀復雜、難以變形加工的金屬零件，但往往存在加 工溫度高、氣孔及縮孔縮松多、鑄件存在偏析以及力學性能低等一系列缺點。傳統的固態鍛 造雖然能得到性能較高的制件，但其變形抗力較大，對設備的要求較高，且金屬的流動充填 性能不如鑄造。壓鑄、擠壓鑄造、液態模鍛等方法多是在金屬處于高溫的液態下進行成形，它們能 在一定程度上克服液態鑄造存在的諸如氣孔、縮孔縮松等缺點，但高溫下工作對模具的壽 命是不利的。新近出現的半固態鑄造、半固態壓鑄、半固態鍛造等具有金屬流動充型性好、加工 溫度低、制件偏析小等優點，但最終制件的性能往往達不到預期要求。原因是很多半固態鍛 造，其實質是半固態擠壓鑄造，對制件的鍛造力是不夠的；而且半固態漿料充型之后立即進 行鍛造，鑄態坯料沒有經歷凝固降溫的過程，不能達到很好的鍛造強化的效果。
技術實現思路
針對上述現有成形工藝的缺點，本專利技術提供了一種輕合金半固態流變精密鑄鍛成 形的方法，與傳統的鑄造和鍛造工藝相比，該方法能兼顧制件的控形和控性問題，且具有流 程短、能耗小、設備簡單、成本低等優點，特別適合于制造難以變形加工的輕合金以及形狀 復雜、強度要求高的零件；本專利技術還提供了實現該方法的裝置，可以在同一個生產周期和同 一副模具中實現對輕合金的半固態精密鑄造和鍛造加工。本專利技術提供的一種輕合金半固態流變精密鑄鍛成形的方法，其特征在于該方法包 括下述步驟第1步澆注半固態漿料在輕合金半固態漿料的溫度處于合金固相線以上10°C至 液相線范圍內時，將其澆注到模具裝置的射料套筒中；第2步半固態壓鑄漿料澆注完畢后，將半固態漿料壓射入模腔進行半固態壓 鑄成形，壓射壓力為5MPa lOOMPa，壓射速度為0. 5 10m/S，模腔的預熱溫度為150 250°C，壓鑄后得到半固態鑄造毛坯；第3步壓力機鍛造對半固態鑄造毛坯進行鍛造，鍛造開始時間是在半固態漿料 充滿整個模腔成形凝固后的0. 05 10s，鍛造速度為30 150mm/s，鍛造壓力為200 IOOOkN,鍛造保壓時間為1 5s ；第4步取出制件。本專利技術提供的實現上述方法的裝置的結構為凹模組件位于下模座上，鎖模油缸 和壓射油缸均固定在下模座上，并分別位于凹模組件的兩側；下模固定支架位于凹模組件的上方，凹模組件包括凹模鑲塊和凹模，凹模鑲塊分成移動凹模鑲塊和固定凹模鑲塊兩部 分，凹模也分成移動凹模和固定凹模兩部分；移動凹模鑲塊固定在移動凹模內并能隨移動 凹模一起沿著下模座移動，固定凹模鑲塊固定在固定凹模內，固定凹模固定在下模座上；移 動凹模連接鎖模油缸，射料套筒通過套筒支座固定在下模座上，并與凹模型腔的入口對齊， 活塞桿位于射料套筒內并和壓射油缸連接，壓射油缸、活塞桿和射料套筒構成射料系統；凸 模限位塊和復位彈簧均固定在下模固定支架上，且復位彈簧位于凸模限位塊和凸模組件之 間，凸模組件由凸模和凸模鑲塊構成，復位彈簧頂起凸模使之與凸模限位塊接觸，凸模帶動 凸模鑲塊，使凸模鑲塊與移動凹模鑲塊和固定凹模鑲塊組成閉合的鑄造型腔。采用本專利技術，可以在同一個生產周期和同一副模具中實現輕合金半固態漿料的擠 壓鑄造和終鍛成形，很好地集成了半固態鑄造和鍛造成形的優點，半固態鑄造過程中，金屬 漿料流變充型性好，成形溫度低，模具壽命長；余熱下的鍛造成形能減少半固態鑄造毛坯的 縮孔縮松，進一步破碎和細化鑄態毛坯的晶粒組織，從而大大提高半固態鑄造毛坯的力學 性能。該法特別適合生產一些難以變形加工的輕合金以及形狀復雜、強度要求高的零件， 與傳統的鑄造和鍛造工藝相比，該方法能兼顧制件的控形和控性問題，且具有流程短、能耗 小、設備簡單、成本低等優點。附圖說明圖1是輕合金半固態流變精密鑄鍛成形模具裝置示意圖；圖2-5是模具裝置的工作流程示意圖，其中，圖2為半固態澆注狀態，圖3為半固 態壓鑄狀態，圖4為半固態鍛造狀態，圖5為取件狀態；圖1中1-鎖模油缸，2-壓力機，3-下模座，4-移動凹模，5-移動凹模鑲塊，6-制 件，7-固定凹模，8-固定凹模鑲塊，9-壓射油缸，10-活塞桿，11-射料套筒，12-套筒支座， 13-復位彈簧，14-凸模，15-壓力機滑塊，16-鍛壓墊板，17-凸模限位塊，18-下模固定支 架，19-凸模鑲塊。具體實施例方式下面通過借助實施例更加詳細地說明本專利技術，但以下實施例僅是說明性的，本發 明的保護范圍并不受這些實施例的限制。本專利技術方法的工藝步驟和工藝條件(1)澆注半固態漿料在輕合金半固態漿料的溫度處于合金固相線以上10°C至液 相線范圍內時，將其澆注到模具裝置的射料套筒中。(2)半固態壓鑄漿料澆注完畢后，將半固態漿料壓射入模腔進行半固態壓鑄成 形，壓射壓力為5MPa lOOMPa，壓射速度為0. 5 10m/s，模腔的預熱溫度為150 250°C， 漿料在模腔中凝固得到半固態鑄造毛坯。以上半固態壓鑄工藝參數的控制將直接影響漿料 的充填性能、毛坯的凝固組織以及制件的最終組織和性能。(3)壓力機鍛造對半固態鑄造毛坯進行鍛造，鍛造的工藝參數如下①鍛造開始的時間控制鍛造開始的時間是在半固態漿料充滿整個模腔成形凝固后的0. 05 10s，不 同的鍛造開始時間將對應不同的鑄態毛坯的溫度和變形抗力大小，影響毛坯晶粒破碎及細化的難以程度，影響鍛造強化的效果，并最終影響制件的顯微組織和力學性能。②鍛造的速度控制鍛造的速度為30 150mm/s，鍛造的速度與鍛造開始的時間類似，同樣對鍛 造的效果有很大的影響；③鍛造的壓力控制鍛造的壓力為200kN IOOOkN (千牛)，鍛造壓力的大小直接決定鑄態毛坯的 變形程度和縮孔縮松的彌合程度，從而決定制件的最終組織和力學性能；④鍛造的保壓時間控制鍛造的保壓時間為1 5s，保壓時間同樣對鍛件的最終組織和力學性能有重 要影響；(4)取出制件鍛造及保壓完成后，取出制件。如圖1所示，本專利技術裝置的結構為模具裝置通過下模座3固定在壓力機2的臺面 上，鍛壓墊板16固定在壓力機2的滑塊15上。凹模組件位于下模座3上，鎖模油缸1和壓 射油缸9均固定在下模座3上，并分別位于凹模組件的兩側。下模固定支架18位于凹模組 件的上方，凹模組件包括凹模鑲塊和凹模，凹模鑲塊分成移動凹模鑲塊5和固定凹模鑲塊8 兩部分，相應的凹模也分成移動凹模4和固定凹模7兩部分；移動凹模鑲塊5固定在移動凹 模4內并能隨4 一起沿著下模座3移動，固定凹模鑲塊8固定在固定凹模7內，固定凹模7 固定在下模座3上。移動凹模4連接鎖模油缸1，鎖模油缸1的功能是鎖緊模具和拉出移動凹模4，即實現模具的閉合與開啟動作， 可將移動凹模4、移動凹模鑲塊5和制件6抽出下模固定支架18之外。射料套筒11通過套 筒支座12固定在下模座3上，并與凹模型腔的入口對齊；活塞桿10位于射料套筒11內并 和壓射油缸9連接，壓射油缸9、活塞桿10和射料套筒11構成射料系統，射料系統的功能是 將半固態漿料壓射入模具型腔。凸模限位塊17和復位彈簧13均固定在下模固定支架18 上，且復位彈簧13位于凸模限位塊17和凸模組件之間。凸模組件由凸模14和凸模鑲塊19 構成，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種輕合金半固態流變精密鑄鍛成形的方法，其特征在于該方法包括下述步驟：第１步澆注半固態漿料：在輕合金半固態漿料的溫度處于合金固相線以上１０℃至液相線范圍內時，將其澆注到模具裝置的射料套筒中；第２步半固態壓鑄：漿料澆注完畢后，將半固態漿料壓射入模腔進行半固態壓鑄成形，壓射壓力為５ＭＰａ～１００ＭＰａ，壓射速度為０．５～１０ｍ／ｓ，模腔的預熱溫度為１５０～２５０℃，壓鑄后得到半固態鑄造毛坯；第３步壓力機鍛造：對半固態鑄造毛坯進行鍛造，鍛造開始時間是在半固態漿料充滿整個模腔成形凝固后的０．０５～１０ｓ，鍛造速度為３０～１５０ｍｍ／ｓ，鍛造壓力為２００～１０００ｋＮ，鍛造保壓時間為１～５ｓ；第４步取出制件。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李建軍，張磊，董選普，王文俊，潘璋，樊自田，陳東風，魏必明，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：發明
國別省市：83[中國|武漢]
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