全部
▼
搜索
熱搜：
位置：中冶有色 >
> 基于高壓鑄造的鐵鋁雙金屬復(fù)合成形工藝
1395
編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：武漢理工大學(xué)
權(quán)利要求
1.基于高壓鑄造的鐵鋁雙金屬復(fù)合成形工藝，其特征在于，包括以下步驟： 1)對(duì)鐵質(zhì)固相嵌體表面進(jìn)行清潔預(yù)處理； 2)將表面清潔的鐵質(zhì)固相嵌體進(jìn)行電鍍鋅處理，在鐵質(zhì)固相嵌體表面形成一層致密的鍍鋅層； 3)將表面預(yù)處理完成的鐵質(zhì)固相嵌體進(jìn)行預(yù)熱； 4)將預(yù)熱完成的鐵質(zhì)固相嵌體置入壓鑄模具中并進(jìn)行固定； 5)將鋁合金熔體高壓壓射進(jìn)入壓鑄模具型腔； 6)鋁合金熔體凝固后開模取出鐵鋁雙金屬復(fù)合壓鑄件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高壓鑄造的鐵鋁雙金屬復(fù)合成形工藝，其特征在于，所述步驟1)中的清潔預(yù)處理工藝為對(duì)鐵質(zhì)固相嵌體表面進(jìn)行拋丸、打磨、酒精清洗并烘干，去除表面的銹蝕、油污、氧化層。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高壓鑄造的鐵鋁雙金屬復(fù)合成形工藝，其特征在于，所述步驟3)中將表面預(yù)處理完成的鐵質(zhì)固相嵌體預(yù)熱至200～300℃。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高壓鑄造的鐵鋁雙金屬復(fù)合成形工藝，其特征在于，所述步驟6)中開模前應(yīng)保證鋁合金熔體的凝固及鐵鋁雙金屬界面原子的充分?jǐn)U散與結(jié)合。
說明書
基于高壓鑄造的鐵鋁雙金屬復(fù)合成形工藝
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及金屬零件成形制造領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種基于高壓鑄造的鐵鋁雙金屬復(fù)合成形工藝。
背景技術(shù)
隨著現(xiàn)代工業(yè)與制造技術(shù)的快速發(fā)展，單一材料往往難以滿足產(chǎn)品的綜合性能需求。鐵鋁雙金屬復(fù)合材料可同時(shí)具備兩種金屬材料的優(yōu)良特性，以鋁合金為基體時(shí)可以大大減輕產(chǎn)品的重量，并能承受一定的載荷，而鐵質(zhì)嵌體可以用于承受較高的溫度、載荷受力及摩擦磨損等，因此鐵鋁雙金屬復(fù)合成形產(chǎn)品近年來得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
按照初始時(shí)基體與嵌體的物理狀態(tài)進(jìn)行分類，雙金屬復(fù)合成形工藝包括固-固相復(fù)合法、液-液相復(fù)合法、固-液相復(fù)合法等，其中固-固相復(fù)合法所形成的雙金屬復(fù)合界面通常為機(jī)械嚙合，結(jié)合強(qiáng)度較低，且復(fù)雜構(gòu)件成形方面存在較大困難和局限性。液-液相復(fù)合法需要同時(shí)澆鑄兩種熔點(diǎn)相近的金屬液，選材局限性較大，澆鑄過程工藝復(fù)雜，易出現(xiàn)鑄造缺陷。固-液相復(fù)合法對(duì)異種金屬材料特性要求寬泛，合金適用范圍廣，較適合大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。現(xiàn)有的鐵鋁雙金屬固液復(fù)合成形工藝大多基于砂型鑄造、金屬型鑄造、消失模鑄造等工藝方式，存在生產(chǎn)效率低、復(fù)雜結(jié)構(gòu)雙金屬產(chǎn)品成形能力差以及鐵鋁雙金屬復(fù)合界面難以達(dá)到冶金結(jié)合等問題，嚴(yán)重制約了鐵鋁雙金屬固液復(fù)合成形工藝及產(chǎn)品的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種鐵鋁雙金屬復(fù)合成形工藝，提高復(fù)雜結(jié)構(gòu)雙金屬產(chǎn)品成形能力和生產(chǎn)效率，并改善鐵鋁雙金屬復(fù)合成形質(zhì)量，使鐵鋁雙金屬復(fù)合界面達(dá)到冶金結(jié)合。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種基于高壓鑄造的鐵鋁雙金屬復(fù)合成形工藝，包括對(duì)鐵質(zhì)固相嵌體進(jìn)行表面預(yù)處理的過程，以及對(duì)鐵質(zhì)固相嵌體及鋁合金熔體進(jìn)行高壓鑄造一體復(fù)合成形的過程，具體包括以下步驟：
1)對(duì)鐵質(zhì)固相嵌體表面進(jìn)行清潔預(yù)處理；
2)將表面清潔的鐵質(zhì)固相嵌體進(jìn)行電鍍鋅處理，在鐵質(zhì)固相嵌體表面形成一層致密的鍍鋅層；
3)將表面預(yù)處理完成的鐵質(zhì)固相嵌體進(jìn)行預(yù)熱；
4)將預(yù)熱完成的鐵質(zhì)固相嵌體置入壓鑄模具中并進(jìn)行固定；
5)將鋁合金熔體高壓壓射進(jìn)入壓鑄模具型腔；
6)鋁合金熔體凝固后開模取出鐵鋁雙金屬復(fù)合壓鑄件。
上述方案中，所述鐵質(zhì)固相嵌體的表面預(yù)處理過程包括對(duì)鐵質(zhì)固相嵌體表面進(jìn)行拋丸、打磨、酒精清洗并烘干以去除表面的銹蝕、油污、氧化層的過程，以及將表面清潔的鐵質(zhì)固相嵌體進(jìn)行電鍍鋅處理，在鐵質(zhì)固相嵌體表面形成一層致密的鍍鋅層防止其繼續(xù)氧化的過程。
上述方案中，所述鐵質(zhì)固相嵌體的預(yù)熱處理應(yīng)安排在表面預(yù)處理完成后，可結(jié)合產(chǎn)品生產(chǎn)現(xiàn)場采用電磁感應(yīng)加熱等方式將其預(yù)熱至200～300℃。
上述方案中，所述高壓鑄造工藝過程包括將預(yù)熱好的鐵質(zhì)固相嵌體及時(shí)置入壓鑄模具中固定牢靠的過程，以及迅速合攏壓鑄模具及時(shí)將鋁合金熔體壓射進(jìn)入壓鑄模具型腔，以避免鐵質(zhì)固相嵌體的預(yù)熱溫度下降過多的過程。
上述方案中，所述高壓鑄造工藝過程還包括壓鑄模具的開模與鐵鋁復(fù)合壓鑄件的取出過程，其中壓鑄模具的開模時(shí)間應(yīng)綜合考慮鋁合金熔體的凝固及鐵鋁雙金屬界面原子的充分?jǐn)U散與結(jié)合。
實(shí)施本發(fā)明的基于高壓鑄造的鐵鋁雙金屬復(fù)合成形工藝，具有以下有益效果：
本發(fā)明基于高壓鑄造的工藝方式實(shí)現(xiàn)鐵鋁雙金屬固液復(fù)合成形，充分利用了高壓鑄造生產(chǎn)效率高、復(fù)雜結(jié)構(gòu)鑄件成形能力強(qiáng)的工藝優(yōu)勢。對(duì)鐵質(zhì)固相嵌體表面進(jìn)行清潔與電鍍鋅預(yù)處理，可以去除表面的銹蝕、油污、氧化層等，并形成一層致密的鍍鋅層防止其繼續(xù)氧化，此外還可以利用金屬鋅熔點(diǎn)低、在鋁合金熔體中溶解度高的特點(diǎn)，提高鐵鋁雙金屬之間的潤濕性。對(duì)鐵質(zhì)固相嵌體進(jìn)行預(yù)熱處理可以提高鐵鋁雙金屬界面原子的擴(kuò)散與化學(xué)反應(yīng)程度。與現(xiàn)有鐵鋁雙金屬復(fù)合成形工藝相比，本發(fā)明能夠一體成形復(fù)雜結(jié)構(gòu)鐵鋁雙金屬產(chǎn)品，同時(shí)具有生產(chǎn)效率高、復(fù)合成形質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。
附圖說明
下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：
圖1為本發(fā)明實(shí)施例中鐵鋁雙金屬復(fù)合產(chǎn)品示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的鐵鋁雙金屬復(fù)合界面結(jié)合形貌示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的鐵鋁雙金屬復(fù)合界面硬度分布示意圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的鐵鋁雙金屬復(fù)合界面剪切強(qiáng)度示意圖。
其中，圖1-圖2中的附圖標(biāo)記為：1、鋁合金基體；2、鐵質(zhì)固相嵌體；3、鐵鋁雙金屬復(fù)合界面結(jié)合層。
具體實(shí)施方式
為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。
本發(fā)明基于高壓鑄造的鐵鋁雙金屬復(fù)合成形工藝，包括以下步驟：
1)對(duì)鐵質(zhì)固相嵌體2表面進(jìn)行拋丸、打磨、酒精清洗并烘干，去除表面的銹蝕、油污、氧化層等；
2)將表面清潔的鐵質(zhì)固相嵌體2進(jìn)行電鍍鋅處理，在鐵質(zhì)固相嵌體2表面形成一層致密的鍍鋅層，本實(shí)施例中電鍍鋅所采用的電解液為150g/LZnSO 4+50g/L N 2H 8SO 4+15g/L硼酸混合溶液，電鍍鋅類型為掛鍍，電流密度為30mA/cm 2，電鍍時(shí)間為1h；
3)將表面預(yù)處理完成的鐵質(zhì)固相嵌體2進(jìn)行預(yù)熱，本實(shí)施例中采用電磁感應(yīng)加熱的方式將鐵質(zhì)固相嵌體2預(yù)熱至200～300℃；
4)將預(yù)熱完成的鐵質(zhì)固相嵌體2置入壓鑄模具中固定牢靠；
5)將鋁合金熔體高壓壓射進(jìn)入壓鑄模具型腔；
6)鋁合金熔體凝固后開模取出鐵鋁雙金屬復(fù)合壓鑄件。
作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖1所示為基于高壓鑄造成形的鐵鋁雙金屬復(fù)合產(chǎn)品。鋁合金基體1除本體外，還包括料餅、澆道、內(nèi)澆口、溢流槽等壓鑄特征結(jié)構(gòu)，鐵質(zhì)固相嵌體2與壓鑄模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮兩者之間的連接使鐵質(zhì)固相嵌體2固定牢靠，能夠承受鋁合金熔體壓射進(jìn)入壓鑄型腔時(shí)的沖刷力。
作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖2所示為鐵鋁雙金屬復(fù)合界面結(jié)合形貌示意圖，鋁合金基體1與鐵質(zhì)固相嵌體2復(fù)合界面結(jié)合質(zhì)量良好，兩者之間無間隙夾雜，形成了鐵鋁雙金屬復(fù)合界面結(jié)合層3。鐵鋁雙金屬復(fù)合界面結(jié)合層3符合冶金結(jié)合的特征。
作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖3所示為鐵鋁雙金屬復(fù)合界面硬度分布示意圖，鐵鋁雙金屬復(fù)合界面結(jié)合層3硬度高于鋁合金基體1及鐵質(zhì)固相嵌體2，表明鐵鋁雙金屬復(fù)合界面結(jié)合層3中形成了有別于鋁合金基體1及鐵質(zhì)固相嵌體2的硬質(zhì)物相。
作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖4所示為鐵鋁雙金屬復(fù)合界面剪切強(qiáng)度示意圖，鐵鋁雙金屬復(fù)合界面結(jié)合層3剪切強(qiáng)度高達(dá)30MPa，表明鋁合金基體1與鐵質(zhì)固相嵌體2復(fù)合界面結(jié)合質(zhì)量良好。
上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
全文PDF
分享 0
舉報(bào) 0
收藏 0
反對(duì) 0
點(diǎn)贊 0
中冶有色技術(shù)平臺(tái)
2024年11月15日 ~ 17日 
2024年11月16日 ~ 18日 
2024年11月22日 ~ 24日 
2024年12月13日 ~ 15日 
2025年03月25日 ~ 27日 
京公網(wǎng)安備 11010702002294號(hào)
