一种提高细化剂均匀性和细晶效果的方法

本发明属于铸造，更具体地说，涉及一种提高细化剂均匀性和细晶效果的方法。

背景技术：

1、al-si系合金是一种轻质化、高比强度、流动性好的铸造铝合金，是铸造铝合金中种类最多、应用范围最广的一类合金。随着现代工业的发展以及社会需要，铝合金作为轻量化的主力材料得以在汽车工业、船舶制造和航空航天等领域广泛应用。在汽车领域，铸造铝硅合金可以制成发动机缸体、缸盖，汽车轮毂以及底盘等零部件。

2、在al-si系合金中，低压铸造和差压铸造是工业生产中最常用的铸造方式，铸件的质量取决于合金凝固过程及组织控制，正常的铸态组织包括三个经典区域，分别是表层细晶区、中心等轴晶区以及处于两者之间的柱状晶区。在凝固过程中对晶粒进行细化能够减小柱状晶，细化等轴晶，从而减少铸件中气孔、夹杂、缩孔等铸造缺陷，改善强度、塑性等力学性能，可以为后续加工工艺做好组织准备。添加晶粒细化剂是一种细化凝固组织的有效方法，细化剂法是指向液态金属中直接或间接加入能促进非均质生核的物相，使金属在液态时就拥有大量非均质形核衬底，可以大大增加形核率，降低晶粒大小。传统细化剂添加方式是直接向保温炉里添加，由于重力作用，细化剂颗粒会在铸造过程中向熔体底部沉降聚集，导致铸件细化程度降低，同时也会使细化剂的细化效果降低，导致后续的铸件的晶粒尺寸与先前的不同。而且，由于细化剂颗粒的沉降聚集，这些沉降聚集的细化剂会使铸件中的夹杂物增加同时会产生细化剂的残留，最终降低铸件品质。

技术实现思路

1、1、要解决的问题

2、为了解决现有技术中在压力铸造过程中自然添加细化剂导致细化剂颗粒在保温炉底部沉降聚集造成逐渐细化剂效果不稳定，铸件质量降低的问题，本申请提出了一种在压力铸造添加细化剂时在压室炉体外增加磁场(电磁搅拌，脉冲磁场，交变磁场等)对炉体内铝合金熔体和细化剂同时搅拌，使细化剂均匀的分布在铝合金熔体中，这样可以有效减少铝合金压力铸造产生的疏松、缩孔、偏析和热裂等铸造缺陷，使其顺利完成后续充型、加压凝固、保压补缩和泄压取件工艺过程。该改进工艺有效地控制了晶粒尺寸，可有效提高铸件的质量。

3、2、技术方案

4、为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

5、一种提高细化剂均匀性和细晶效果的方法，包括以下步骤：

6、(1)在合金熔体通过浇注通道压入模腔前，通过浇道向压室炉体中加入0.05-0.3wt％的商用细化剂，利用位于浇注通道外侧或者压室外侧的电磁线圈装置对未进入模腔的合金熔体和细化剂进行充分的搅拌，然后将达到规定温度的合金熔体压入模腔进行充型、加压凝固、保压补缩和泄压取件；

7、(2)循环步骤(1)，直到保温炉中的合金液达到所能使用的最大冲次，即保温炉中的合金液减少到工艺规定暂停铸造循环的重量。

8、作为技术方案的进一步改进，对加入细化剂的熔体进行电磁搅拌后，加入细化剂的熔体体积能够保证完成铸件的充型。

9、作为技术方案的进一步改进，对于差压和低压铸造，铸造完成时，完全泄压，即和大气压一致，然后取件；或，铸造完成时，部分泄压，让保温炉中仍保持一定压力，使合金熔体仍保留在浇注通道中继续电磁搅拌保证下一次充型。

10、作为技术方案的进一步改进，对于差压和低压铸造，如果一个铸造循环完成时完全泄压后取件。在进行下一次熔体充型之前，将金属熔体压入电磁搅拌线圈所在区域后加入细化剂进行电磁搅拌，搅拌完成后压入型腔进行铸造。

11、作为技术方案的进一步改进，对于差压和低压铸造，如果一个铸造循环完成时，部分泄压，保温炉中压力p保由下式计算：

12、p保＝p0+ρgδh

13、其中，p0为大气压力，ρ为合金熔体密度，g为重力加速度，δh为浇注通道合金熔体的液面高度到保温炉中液池高度之差。

14、3、有益效果

15、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

16、本发明可以改善传统细化剂添加方式在熔池底部产生细化剂聚集的问题，针对不同结构的零件，实现细化剂添加量的精准控制；从而更有效减小柱状晶，细化等轴晶，进一步减少铸件中气孔、夹杂、缩孔等铸造缺陷，改善强度、塑性等力学性能，为后续加工工艺做好组织准备，同时也能减少后续的加工工序。

技术特征：

1.一种提高细化剂均匀性和细晶效果的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种提高细化剂均匀性和细晶效果的方法，其特征在于：对加入细化剂的熔体进行电磁搅拌后，加入细化剂的熔体体积能够保证完成铸件的充型。

3.根据权利要求1或2所述的一种提高细化剂均匀性和细晶效果的方法，其特征在于：对于差压和低压铸造，铸造完成时，完全泄压，即和大气压一致，然后取件；或，铸造完成时，部分泄压，让保温炉中仍保持一定压力，使合金熔体仍保留在浇注通道中继续电磁搅拌保证下一次充型。

4.根据权利要求3所述的一种提高细化剂均匀性和细晶效果的方法，其特征在于：对于差压和低压铸造，如果一个铸造循环完成时完全泄压后取件。在进行下一次熔体充型之前，将金属熔体压入电磁搅拌线圈所在区域后加入细化剂进行电磁搅拌，搅拌完成后压入型腔进行铸造。

5.根据权利要求3所述的一种提高细化剂均匀性和细晶效果的方法，其特征在于：对于差压和低压铸造，如果一个铸造循环完成时，部分泄压，保温炉中压力p保由下式计算：

技术总结本发明公开了一种提高细化剂均匀性和细晶效果的方法，包括以下步骤：金属熔体在充型前，加入定量的细化剂并进行电磁搅拌，然后合金熔体在工艺规定温度下进行充型、加压凝固、保压补缩和泄压取件的工艺过程。本发明工艺方法提高了细化剂的均匀性，降低了金属熔体中细化剂沉降问题和细化剂的使用量，有效控制了晶粒尺寸，改善强度塑性，可实现提高压力铸造铸件质量的目的。技术研发人员：陈罡,薛海林,乔海濛,周玉兰,丁梦超,张云虎,秦小东,周鹏,朱安贵受保护的技术使用者：上海大学技术研发日：技术公布日：2024/12/2