專利名稱：鋁和鋁合金連續(xù)凝固及半固態(tài)成形工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁及鋁合金“管、棒、線、型材產(chǎn)品”生產(chǎn)領(lǐng)域的金屬熔煉、鑄錠及塑性變形加工工藝。
背景技術(shù)：
當(dāng)前國(guó)內(nèi)、外的鋁及鋁合金“管、棒、線、型材產(chǎn)品”的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，設(shè)備投資巨大；一般采用“熔煉、鑄錠、軋制”，或“熔煉、鑄錠、擠壓”，或“連鑄連軋”，或“熔煉、拉鑄”等工藝，不僅能耗高，成材率低，而且產(chǎn)品的綜合性能(力學(xué)性能和電氣性能)差，產(chǎn)品性能波動(dòng)大，而生產(chǎn)成本較高。對(duì)于鋁及鋁合金線坯生產(chǎn)工藝，一般僅能生產(chǎn)# 8 # 16mm規(guī)格的產(chǎn)品，幾乎不可能生產(chǎn)# 8mm以下規(guī)格的線坯。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決這個(gè)難題，本發(fā)明提供一種全新的金屬凝固及半固態(tài)成形工藝，用來(lái)生產(chǎn)鋁及鋁合金管、棒、線、型材產(chǎn)品。本發(fā)明是在連續(xù)擠壓(Conform)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種金屬加工成形新工藝，是將鑄造(Casting)與擠壓(Extrusion)結(jié)合為一體的金屬連續(xù)凝固與半固態(tài)成形工藝。金屬連續(xù)凝固及半固態(tài)成形工藝，是采用液體金屬為坯料，不僅無(wú)需錠坯鑄造工序，而且省去了錠坯二次加熱，極大地降低了能耗。該工藝綜合了凝固加工和塑性加工的優(yōu)勢(shì)，即加工溫度比液態(tài)低，變形抗力比固態(tài)小，可一次大變形量加工成形狀復(fù)雜、且精度和性能質(zhì)量要求較高的鋁及鋁合金線材制品。同時(shí)，該工藝的成形過(guò)程，是金屬材料在高壓下的結(jié)晶凝固和塑性變形過(guò)程，是強(qiáng)制補(bǔ)縮和致密化過(guò)程的復(fù)合，外加壓力提供的膨脹能增加了材料的形核率，從而使材料組織細(xì)化，有利于提高鋁及鋁合金產(chǎn)品的機(jī)電綜合性能。具體技術(shù)方案如下一種鋁和鋁合金連續(xù)凝固及半固態(tài)成形工藝，具有如下步驟1)將鋁或者鋁合金鑄錠傳送到預(yù)熱箱中預(yù)熱到240°C 260°C ；2)將鑄錠投入自動(dòng)加料裝置的加熱爐中，加熱到660°C 720V ；3)液態(tài)鋁或鋁合金通過(guò)自動(dòng)加料裝置的注液管流入成形主機(jī)的澆注口 ；4)成形主機(jī)將液態(tài)鋁或鋁合金的制成線材；5)成型鋁或鋁合金線材采用水冷卻，冷卻水溫度不超過(guò)50°C ；6)由收卷機(jī)對(duì)冷卻后線材進(jìn)行收卷卷曲。上述步驟2)中鑄錠在加熱爐加熱過(guò)程中充入保護(hù)氣體，防止金屬熔體受到污染。上述步驟4)成形主機(jī)采用DZJ-460型，成型過(guò)程中采用強(qiáng)制循環(huán)水冷系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，冷卻后溫度控制在350°C 450°C之間，成形主機(jī)的成形輪表面采用輻射式冷卻方式。上述成形主機(jī)采用“Pilger”螺母給成形輪系裝配預(yù)緊力，并設(shè)有橡膠密封件。
上述成形主機(jī)的澆注口到線材出口設(shè)有溫度傳感器，用于監(jiān)測(cè)金屬成型過(guò)程中各階段溫度。金屬連續(xù)凝固及半固態(tài)成形工藝與傳統(tǒng)工藝方法比較，具有如下特點(diǎn)(1)工藝設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，高效節(jié)能，投資少，安裝維修方便；(2)可連續(xù)生產(chǎn)超長(zhǎng)的制品，精度高，表面光潔平整，工藝廢料與幾何廢料少，成品率高，其生產(chǎn)過(guò)程不污染環(huán)境，生產(chǎn)作業(yè)條件好，制品純凈度高，機(jī)電綜合性能好；(3)工序少，生產(chǎn)流程短，生產(chǎn)成本低，是一種典型、高效、節(jié)能的短流程工藝。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖1是本發(fā)明生產(chǎn)流程示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明生產(chǎn)過(guò)程包括鋁和鋁合金的熔化保溫處理、熔體澆鑄、CASTEX 成型、線材冷卻和線材收線。本發(fā)明具體的生產(chǎn)步驟如下1)將鋁或者鋁合金鑄錠傳送到預(yù)熱箱中預(yù)熱到240°C 260°C ；2)將鑄錠投入自動(dòng)加料裝置的加熱爐中，加熱到660°C 720°C，加熱爐加熱爐加熱過(guò)程中充入保護(hù)氣體，防止鋁和鋁合金金屬熔體受到污染；3)液態(tài)鋁或鋁合金通過(guò)自動(dòng)加料裝置的注液管流入成形主機(jī)的澆注口 ；4)DZJ-460型成形主機(jī)將液態(tài)鋁或鋁合金的制成線材，成型過(guò)程中采用強(qiáng)制循環(huán)水冷系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，冷卻后溫度控制在350°C 450°C之間，成形主機(jī)的成形輪表面采用輻射式冷卻方式；上述成形主機(jī)采用“Pilger”螺母給成形輪系裝配預(yù)緊力，并設(shè)有橡膠密封件；上述成形主機(jī)的澆注口到線材出口設(shè)有溫度傳感器，用于監(jiān)測(cè)金屬成型過(guò)程中各階段溫度，控制金屬成型；5)成型鋁或鋁合金線材采用水冷卻，冷卻水溫度不超過(guò)50°C ；6)由收卷機(jī)對(duì)冷卻后線材進(jìn)行收卷卷曲。上述生產(chǎn)過(guò)程主要由CASTEX成形機(jī)組完成，成形機(jī)組由澆鑄系統(tǒng)、成形主機(jī)、控制系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和收線系統(tǒng)組成。澆注系統(tǒng)用來(lái)完成鋁和鋁合金熔體注入的控制和熔體保護(hù)，由自動(dòng)加料裝置、加熱爐、液位控制裝置、氣體保護(hù)裝置和注液管組成。其中，自動(dòng)加料裝置具有自動(dòng)上料，預(yù)熱和自動(dòng)加料的功能；注液管指向成形主機(jī)的澆注口以保證金屬液的順利流入。成形主機(jī)選用DZJ-460型，變頻交流調(diào)速，CASTEX成形輪直徑Φ460mm，雙出線結(jié)構(gòu)。主機(jī)由機(jī)架、CASTEX成形輪系、固定靴座、壓力保持裝置、液壓驅(qū)動(dòng)裝置和成形模具等組成，為解決金屬材料的連續(xù)凝固與成形過(guò)程的溫度控制問(wèn)題，在CASTEX成形主機(jī)中采用強(qiáng)制循環(huán)水冷系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，CASTEX成形輪表面采用輻射式冷卻方式，以提高對(duì)金屬熔體的冷卻強(qiáng)度。同時(shí)，應(yīng)用“Pilger”螺母，提供給CASTEX成形輪系裝配預(yù)緊力，并依靠橡膠件密封，解決CASTEX成形輪系在強(qiáng)扭矩工況條件下的穩(wěn)定性和密封問(wèn)題。上述CASTEX成形機(jī)組內(nèi)從澆注口到出口的固定靴座內(nèi)安裝熱電偶，多點(diǎn)實(shí)時(shí)測(cè)量連續(xù)凝固與成形過(guò)程的各點(diǎn)溫度，整個(gè)機(jī)組的連續(xù)凝固與成形過(guò)程控制和力能參數(shù)顯示采用PLC可編程邏輯控制技術(shù)，成形過(guò)程控制包括鋁和鋁合金熔體流量、冷卻強(qiáng)度、CASTEX 成形輪轉(zhuǎn)速和成形制品在線冷卻強(qiáng)度等。CASTEX成形機(jī)組的傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用變頻電機(jī)等無(wú)極調(diào)速方式，電機(jī)輸出的扭矩通過(guò)彈性連軸器，將動(dòng)力傳至減速機(jī)進(jìn)行扭矩放大，再通過(guò)彈性連軸器傳遞至CASTEX成形主機(jī)，驅(qū)動(dòng)CASTEX成形輪系工作。

收線系統(tǒng)是在一定的張力作用下，將CASTEX成形的鋁合金線桿牽引通過(guò)水冷槽， 并卷曲成盤供下工序使用。顯然，本發(fā)明的上述具體實(shí)施方式
僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以容易的做出其它形式上的變化或者替代，而這些改變或者替代也將包含在本發(fā)明確定的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鋁和鋁合金連續(xù)凝固及半固態(tài)成形工藝，具有如下步驟1)將鋁或者鋁合金鑄錠傳送到預(yù)熱箱中預(yù)熱到240°c 260°C；2)將鑄錠投入自動(dòng)加料裝置的加熱爐中，加熱到660°C 720°C；3)液態(tài)鋁或鋁合金通過(guò)自動(dòng)加料裝置的注液管流入成形主機(jī)的澆注口；4)成形主機(jī)將液態(tài)鋁或鋁合金的制成線材；5)成型鋁或鋁合金線材采用水冷卻，冷卻水溫度不超過(guò)50°C；6)由收卷機(jī)對(duì)冷卻后線材進(jìn)行收卷卷曲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁和鋁合金連續(xù)凝固及半固態(tài)成形工藝，其特征在于上述步驟2、中鑄錠在加熱爐加熱過(guò)程中充入保護(hù)氣體，防止金屬熔體受到污染。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁和鋁合金連續(xù)凝固及半固態(tài)成形工藝，其特征在于上述步驟4)成形主機(jī)采用DZJ-460型，成型過(guò)程中采用強(qiáng)制循環(huán)水冷系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，冷卻后溫度控制在350°C 450°C之間，成形主機(jī)的成形輪表面采用輻射式冷卻方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋁和鋁合金連續(xù)凝固及半固態(tài)成形工藝，其特征在于上述成形主機(jī)采用“Pilger”螺母給成形輪系裝配預(yù)緊力，并設(shè)有橡膠密封件。
5、根據(jù)權(quán)利要求 3所述的鋁和鋁合金連續(xù)凝固及半固態(tài)成形工藝，其特征在于上述成形主機(jī)的澆注口到線材出口設(shè)有溫度傳感器，用于監(jiān)測(cè)金屬成型過(guò)程中各階段溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋁及鋁合金“管、棒、線、型材產(chǎn)品”生產(chǎn)領(lǐng)域的金屬熔煉、鑄錠及塑性變形加工工藝。本發(fā)明提供一種全新的金屬凝固及半固態(tài)成形工藝，用來(lái)生產(chǎn)鋁及鋁合金管、棒、線、型材產(chǎn)品。本發(fā)明是在連續(xù)擠壓(Conform)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種金屬加工成形新工藝，是將鑄造(Casting)與擠壓(Extrusion)結(jié)合為一體的金屬連續(xù)凝固與半固態(tài)成形工藝。該工藝的成形過(guò)程，是金屬材料在高壓下的結(jié)晶凝固和塑性變形過(guò)程，是強(qiáng)制補(bǔ)縮和致密化過(guò)程的復(fù)合，外加壓力提供的膨脹能增加了材料的形核率，從而使材料組織細(xì)化，有利于提高鋁及鋁合金產(chǎn)品的機(jī)電綜合性能。
文檔編號(hào)B22D11/06GK102328039SQ20111031750
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者葉飛 申請(qǐng)人:江蘇盛天實(shí)業(yè)有限公司