一种挤铸微锻一体成型方法及压铸系统
技术领域
本发明属于压力铸造技术领域，尤其涉及一种用于合金材料的挤铸微锻一体成型方法及压铸系统。
背景技术
目前，市面上的压铸机一般只能使用铸造铝合金，如ADC12、380等材料，如果使用变形铝合金压铸产品，所得铸件可能同时存在各种不良，如裂痕、冷隔、缩陷等，因为变形铝合金只能使用在挤压、锻造上面。
而且，通过目前普通压铸机所铸造的铝合金铸件，其在密度、抗拉强度上比较低，达不到汽车类高强要求使用的标准，也不能阳极氧化。
另外，目前普通压铸机，其压铸时必须使用高速压射来保证产品外表无缺陷，铸件在高速压射生产的过程中，内部不可避免的产生气孔沙孔，铸件不能被热处理，如果对铸件进行热处理，其内部的气孔就会膨胀，导致铸件表面起包等不良。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供了一种挤铸微锻一体成型方法及压铸系统，其铸件质量佳。
本发明的技术方案是：一种挤铸微锻一体成型方法，包括以下步骤：
将连接有锻造模块且具有锻压作用孔和型腔的模具固定于铸锻一体设备，并控制所述模具合模；
挤压系统的挤压杆将熔化的合金材料注入所述型腔；
在合金材料处于半固态的状态下，所述锻压系统的锻造杆从锻压作用孔推动所述锻造模块，所述锻造模块对型腔中的半固态合金材料进行锻造，所述锻造模块与所述模具之间具有锻造间隙。
具体地，所述锻造模块与所述模具之间的锻造间隙为1至6mm，作为微锻变形区间。
具体地，所述锻压系统进行锻压时，合金材料的温度为380摄氏度-620摄氏度。
具体地，所述锻造杆的锻造力在30T-200T之间。
具体地，所述挤压系统的挤压力为20至30MPA。
本发明还提供了一种铸锻一体压铸系统，包括铸锻一体设备、模具和连接于所述模块的锻造模块，所述模具设置有锻压作用孔和型腔，所述铸锻一体设备包括用于将合金材料注入模具型腔的挤压系统，所述铸锻一体设备包括用于在模具中合金材料处于半固态状态下对合金材料进行锻压以使所述锻压作用孔所预存原料部分或全部锻压至所述型腔的锻压系统，所述锻压系统包括端部可伸入于所述锻压作用孔的锻造杆，所述锻造模块与所述模具之间具有锻造间隙。
具体地，所述锻造模块与所述模具之间设置有1至6mm的锻造间隙。
具体地，所述锻造模块与所述模具之间设置有3至4mm的锻造间隙。
具体地，所述模具设置有温度监测部件，所述模具设置有模具温度调节流道。
具体地，所述锻造杆为活塞杆。
本发明所提供的一种挤铸微锻一体成型方法及压铸系统，锻造杆可以伸入锻压作用孔并推动锻造模块锻压型腔内的铸件，使腔内的铸件受到连续多次锻压，以保证铸件的致密度，结合了挤压铸造与锻造的优点，利用低速挤压使合金熔体平稳充填模具型腔，避免合金熔体在高速流动过程中产生的卷气现象，铸件在高压下凝固过程中，针对产品的结构特点在模具上设计锻造面,预留有微锻变形区间,根据合金材料的凝固特点，选择合适的锻造温度区间，控制锻造时间及锻造量，最终得到铸件致密度接近锻件的水平。铸件的表面质量与高压压铸相当，力学性能及疲劳性能接近锻件。铸件可热处理，表面可氧化处理，焊接性能优异，相比较挤压铸造，该工艺的合金选择范围广，不仅可以选择铸造合金，变形合金也能成形，攻克了变形合金在铸造条件下的开裂等难题，铸件可以达到高强要求使用的标准，且生产效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种铸锻一体压铸系统中模具的立体示意图；
图2是本发明实施例提供的一种铸锻一体压铸系统中模具的剖面示意图；
图3是图2中B处的局部放大示意图；
图4是本发明实施例提供的一种铸锻一体压铸系统中锻造模块的平面示意图；
图5是本发明实施例提供的一种铸锻一体压铸系统中锻造模块的平面示意图；
图6是本发明实施例提供的一种铸锻一体压铸系统中锻造模块和锻造杆的平面示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图6所示，本发明实施例提供的一种挤铸微锻一体成型方法，一种挤铸微锻一体成型方法，包括以下步骤：
将连接有锻造模块12且具有锻压作用孔101和型腔的模具10固定于铸锻一体设备，并控制所述模具10合模，即先将锻造模块12安装于模具10内，锻造模块12可以位于型腔的一侧，锻造模块12可以在外力作用下对型腔内的铸件进行锻压；
模具10合模之后，挤压系统的挤压杆将熔化的合金材料注入所述型腔，合金材料除与型腔接触外，还与锻造模块12接触；
在合金材料处于半固态的状态下，即合金材料未完全成型时，所述锻压系统的锻造杆20从锻压作用孔101推动所述锻造模块12，使所述锻造模块12对型腔中的半固态合金材料进行锻压，所述锻造模块12与所述模具10之间具有锻造间隙，这样，锻造模块12具有一定的运动空间，从而使型腔内的原料进一步致密化，避免铸件内部产生气孔沙孔，防止铸件存在裂痕、冷隔、缩陷等不良，由于锻造模块12和锻造杆20的锻造作用，使产品的性能大幅增加，其密度、抗拉强度高，可达到汽车类高强要求使用的标准，原料可以为ADC12、380等铸造铝合金材料，也可以采用变形合金，铸件能进行阳极氧化，铸件性能佳。本发明实施例提供的一种挤铸微锻一体成型方法，其结合了挤压铸造与锻造两种成形工艺优点，利用低速挤压使合金熔体平稳充填模具10型腔，避免合金熔体在高速流动过程中产生的卷气现象，还可以结合真空条件(即模具10的型腔可以连接有真空设备)，进一步降低型腔的空气含量，更利于成形结构复杂的铸件。铸件在高压下凝固过程中，针对产品的结构特点在模具10上设计锻造面,预留3～5毫米的微锻变形区间,根据合金材料的凝固特点，选择合适的锻造温度区间，控制锻造时间及锻造量，最终得到铸件致密度接近锻件的水平。铸件的表面质量与高压压铸相当，力学性能及疲劳性能接近锻件。铸件可热处理，表面可氧化处理，焊接性能优异，相比较挤压铸造，该工艺的合金选择范围广，不仅可以选择铸造合金，变形合金也能成形，攻克了变形合金在铸造条件下的开裂等难题，应用效果更佳。
具体地，如图3所示，所述锻造模块12与所述模具10之间的锻造间隙S可为1至6mm，作为微锻变形区间。具体应用中，锻造间隙可为1至5mm，优选1.2至1.8mm,例如1.5mm。
具体地，所述锻压系统进行锻压时，合金材料的温度为380摄氏度-620摄氏度(半固态状态)。具体应用中，所述锻压系统进行锻压时，合金材料的温度为460摄氏度-600摄氏度。优选550摄氏度-590摄氏度,例如580摄氏度-590摄氏度
具体地，所述锻造杆20的锻造力在30T(30吨)-200T(200吨)之间。优选地，锻造杆20的锻造力可在50T-200T之间。
具体地，所述挤压系统的挤压力为20至30MPA，即熔化的合金材料挤压至型腔的压力为20至30MPA，优选25至30MPA。
本实施例中，选择合适的锻造温度在580摄氏度-600摄氏度区间，控制锻造时间压射完成后1s-3s，锻造力在30T-150T之间，在合金材料处于半固态的状态下增加锻造力，最终得到铸件致密度接近锻件的水平。
本发明实施例还提供了一种铸锻一体压铸系统，包括铸锻一体设备、模具10和连接于所述模块的锻造模块12，所述模具10设置有锻压作用孔101和型腔，所述铸锻一体设备包括用于将合金材料注入模具10型腔的挤压系统，所述铸锻一体设备包括用于在模具10中合金材料处于半固态状态下对合金材料进行锻压以使所述锻压作用孔101所预存原料部分或全部锻压至所述型腔的锻压系统，所述锻压系统包括端部可伸入于所述锻压作用孔101的锻造杆20，所述锻造模块12与所述模具10之间具有锻造间隙。模具10包括对合形成型腔的前模和后模。前模或/和后模可以连接有锻造模块12(锻造模块12可以设置一个、两个或多个)。锻造模块12设置有两个或多个时，两个或多个锻造模块12可以相向锻压铸件或从不同方向锻压铸件。本实施例中，前模或/和后模设置有用于安放锻造模块12的腔体，腔体与型腔连通。且前模或/和后模的端面设置有锻压作用孔101，锻造杆20可以伸入锻压作用孔101并推动锻造模块12锻压型腔内的铸件，使腔内的铸件受到连续多次锻压，以保证铸件的致密度，结合了挤压铸造与锻造的优点，利用低速挤压使合金熔体平稳充填模具10型腔，避免合金熔体在高速流动过程中产生的卷气现象，还可以结合真空条件(即模具10的型腔可以连接有真空设备)，进一步降低型腔的空气含量，更利于成形结构复杂的铸件。铸件在高压下凝固过程中，针对产品的结构特点在模具10上设计锻造面,预留3～5毫米的微锻变形区间,根据合金材料的凝固特点，选择合适的锻造温度区间，控制锻造时间及锻造量，最终得到铸件致密度接近锻件的水平。铸件的表面质量与高压压铸相当，力学性能及疲劳性能接近锻件。铸件可热处理，表面可氧化处理，焊接性能优异，相比较挤压铸造，该工艺的合金选择范围广，不仅可以选择铸造合金，变形合金也能成形，攻克了变形合金在铸造条件下的开裂等难题，应用效果更佳。
具体地，所述锻造模块12与所述模具10之间设置有1至6mm的锻造间隙，优选地，锻造间隙可为1至5mm，本实施例中，锻造间隙为3至5mm。
具体应用中，所述锻造模块12与所述模具10之间设置有3至4mm的锻造间隙。
具体地，所述模具10设置有温度监测部件，所述模具10设置有模具10温度调节流道。温度监测部件可以为温度感应探头，其可以设置有多个。
具体地，所述锻造杆20为液压油缸的活塞杆，其输出力大。
具体地，锻造模块12可以设置有温度调节流道，其可以通过冷却液循环的方式对锻造模块12进行温度调节。当然，也可以不在锻造模块12上设置温度调节流道。
锻造模块12作用于铸件的面积可以大于锻压作用孔101的截面积，锻压效果更好。
具体应用中，锻造模块12可以包括座体121和锻压柱122，锻压柱122可以固定连接或一体成型于座体121的正面，锻造杆20可以抵顶于座体121的背面而推动锻造模块12完成锻压动作。锻造杆20可以按设定的频率和压力抵顶于锻造模块12。
本发明所提供的一种挤铸微锻一体成型方法及压铸系统，结合了挤压铸造与锻造的优点，利用低速挤压使合金熔体平稳充填模具10的型腔，避免合金熔体在高速流动过程中产生的卷气现象，还可以结合真空条件，进一步降低型腔的空气含量，更利于成形结构复杂的铸件。铸件在高压下凝固过程中，针对产品的结构特点在模具10上设计锻造面,预留3～5毫米的微锻变形区间,根据合金材料的凝固特点，选择合适的锻造温度区间，控制锻造时间及锻造量，最终得到铸件致密度接近锻件的水平。铸件的表面质量与高压压铸相当，力学性能及疲劳性能接近锻件。铸件可热处理，表面可氧化处理，焊接性能优异，相比较挤压铸造，该工艺的合金选择范围广，不仅可以选择铸造合金，变形合金也能成形，攻克了变形合金在铸造条件下的开裂等难题，应用效果更佳，可以达到高强要求使用的标准。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
