專利名稱：鋁和鋁合金連續凝固及半固態成形工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及鋁及鋁合金“管、棒、線、型材產品”生產領域的金屬熔煉、鑄錠及塑性變形加工工藝。
背景技術：
當前國內、外的鋁及鋁合金“管、棒、線、型材產品”的生產工藝復雜，設備投資巨大；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，而且產品的綜合性能(力學性能和電氣性能)差，產品性能波動大，而生產成本較高。對于鋁及鋁合金線坯生產工藝，一般僅能生產# 8 # 16mm規格的產品，幾乎不可能生產# 8mm以下規格的線坯。
發明內容
為了解決這個難題，本發明提供一種全新的金屬凝固及半固態成形工藝，用來生產鋁及鋁合金管、棒、線、型材產品。本發明是在連續擠壓(Conform)技術基礎上發展起來的一種金屬加工成形新工藝，是將鑄造(Casting)與擠壓(Extrusion)結合為一體的金屬連續凝固與半固態成形工藝。金屬連續凝固及半固態成形工藝，是采用液體金屬為坯料，不僅無需錠坯鑄造工序，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勢，即加工溫度比液態低，變形抗力比固態小，可一次大變形量加工成形狀復雜、且精度和性能質量要求較高的鋁及鋁合金線材制品。同時，該工藝的成形過程，是金屬材料在高壓下的結晶凝固和塑性變形過程，是強制補縮和致密化過程的復合，外加壓力提供的膨脹能增加了材料的形核率，從而使材料組織細化，有利于提高鋁及鋁合金產品的機電綜合性能。具體技術方案如下一種鋁和鋁合金連續凝固及半固態成形工藝，具有如下步驟1)將鋁或者鋁合金鑄錠傳送到預熱箱中預熱到240°C 260°C ；2)將鑄錠投入自動加料裝置的加熱爐中，加熱到660°C 720V ；3)液態鋁或鋁合金通過自動加料裝置的注液管流入成形主機的澆注口 ；4)成形主機將液態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50°C ；6)由收卷機對冷卻后線材進行收卷卷曲。上述步驟2)中鑄錠在加熱爐加熱過程中充入保護氣體，防止金屬熔體受到污染。上述步驟4)成形主機采用DZJ-460型，成型過程中采用強制循環水冷系統進行冷卻，冷卻后溫度控制在350°C 450°C之間，成形主機的成形輪表面采用輻射式冷卻方式。上述成形主機采用“Pilger”螺母給成形輪系裝配預緊力，并設有橡膠密封件。
上述成形主機的澆注口到線材出口設有溫度傳感器，用于監測金屬成型過程中各階段溫度。金屬連續凝固及半固態成形工藝與傳統工藝方法比較，具有如下特點(1)工藝設備結構緊湊，占地面積小，高效節能，投資少，安裝維修方便；(2)可連續生產超長的制品，精度高，表面光潔平整，工藝廢料與幾何廢料少，成品率高，其生產過程不污染環境，生產作業條件好，制品純凈度高，機電綜合性能好；(3)工序少，生產流程短，生產成本低，是一種典型、高效、節能的短流程工藝。
下面結合附圖對本發明的實施例做進一步的詳細描述。圖1是本發明生產流程示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明生產過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。本發明具體的生產步驟如下1)將鋁或者鋁合金鑄錠傳送到預熱箱中預熱到240°C 260°C ；2)將鑄錠投入自動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程中充入保護氣體，防止鋁和鋁合金金屬熔體受到污染；3)液態鋁或鋁合金通過自動加料裝置的注液管流入成形主機的澆注口 ；4)DZJ-460型成形主機將液態鋁或鋁合金的制成線材，成型過程中采用強制循環水冷系統進行冷卻，冷卻后溫度控制在350°C 450°C之間，成形主機的成形輪表面采用輻射式冷卻方式；上述成形主機采用“Pilger”螺母給成形輪系裝配預緊力，并設有橡膠密封件；上述成形主機的澆注口到線材出口設有溫度傳感器，用于監測金屬成型過程中各階段溫度，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50°C ；6)由收卷機對冷卻后線材進行收卷卷曲。上述生產過程主要由CASTEX成形機組完成，成形機組由澆鑄系統、成形主機、控制系統、傳動系統和收線系統組成。澆注系統用來完成鋁和鋁合金熔體注入的控制和熔體保護，由自動加料裝置、加熱爐、液位控制裝置、氣體保護裝置和注液管組成。其中，自動加料裝置具有自動上料，預熱和自動加料的功能；注液管指向成形主機的澆注口以保證金屬液的順利流入。成形主機選用DZJ-460型，變頻交流調速，CASTEX成形輪直徑Φ460mm，雙出線結構。主機由機架、CASTEX成形輪系、固定靴座、壓力保持裝置、液壓驅動裝置和成形模具等組成，為解決金屬材料的連續凝固與成形過程的溫度控制問題，在CASTEX成形主機中采用強制循環水冷系統進行冷卻，CASTEX成形輪表面采用輻射式冷卻方式，以提高對金屬熔體的冷卻強度。同時，應用“Pilger”螺母，提供給CASTEX成形輪系裝配預緊力，并依靠橡膠件密封，解決CASTEX成形輪系在強扭矩工況條件下的穩定性和密封問題。上述CASTEX成形機組內從澆注口到出口的固定靴座內安裝熱電偶，多點實時測量連續凝固與成形過程的各點溫度，整個機組的連續凝固與成形過程控制和力能參數顯示采用PLC可編程邏輯控制技術，成形過程控制包括鋁和鋁合金熔體流量、冷卻強度、CASTEX 成形輪轉速和成形制品在線冷卻強度等。CASTEX成形機組的傳動系統應用變頻電機等無極調速方式，電機輸出的扭矩通過彈性連軸器，將動力傳至減速機進行扭矩放大，再通過彈性連軸器傳遞至CASTEX成形主機，驅動CASTEX成形輪系工作。
收線系統是在一定的張力作用下，將CASTEX成形的鋁合金線桿牽引通過水冷槽， 并卷曲成盤供下工序使用。顯然，本發明的上述具體實施方式
僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎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明確定的保護范圍之內。
權利要求
1.一種鋁和鋁合金連續凝固及半固態成形工藝，具有如下步驟1)將鋁或者鋁合金鑄錠傳送到預熱箱中預熱到240°c 260°C；2)將鑄錠投入自動加料裝置的加熱爐中，加熱到660°C 720°C；3)液態鋁或鋁合金通過自動加料裝置的注液管流入成形主機的澆注口；4)成形主機將液態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50°C；6)由收卷機對冷卻后線材進行收卷卷曲。
2.根據權利要求1所述的鋁和鋁合金連續凝固及半固態成形工藝，其特征在于上述步驟2、中鑄錠在加熱爐加熱過程中充入保護氣體，防止金屬熔體受到污染。
3.根據權利要求1所述的鋁和鋁合金連續凝固及半固態成形工藝，其特征在于上述步驟4)成形主機采用DZJ-460型，成型過程中采用強制循環水冷系統進行冷卻，冷卻后溫度控制在350°C 450°C之間，成形主機的成形輪表面采用輻射式冷卻方式。
4.根據權利要求3所述的鋁和鋁合金連續凝固及半固態成形工藝，其特征在于上述成形主機采用“Pilger”螺母給成形輪系裝配預緊力，并設有橡膠密封件。
5、根據權利要求 3所述的鋁和鋁合金連續凝固及半固態成形工藝，其特征在于上述成形主機的澆注口到線材出口設有溫度傳感器，用于監測金屬成型過程中各階段溫度。
全文摘要
本發明涉及鋁及鋁合金“管、棒、線、型材產品”生產領域的金屬熔煉、鑄錠及塑性變形加工工藝。本發明提供一種全新的金屬凝固及半固態成形工藝，用來生產鋁及鋁合金管、棒、線、型材產品。本發明是在連續擠壓(Conform)技術基礎上發展起來的一種金屬加工成形新工藝，是將鑄造(Casting)與擠壓(Extrusion)結合為一體的金屬連續凝固與半固態成形工藝。該工藝的成形過程，是金屬材料在高壓下的結晶凝固和塑性變形過程，是強制補縮和致密化過程的復合，外加壓力提供的膨脹能增加了材料的形核率，從而使材料組織細化，有利于提高鋁及鋁合金產品的機電綜合性能。
文檔編號B22D11/06GK102328039SQ20111031750
公開日2012年1月25日 申請日期2011年10月19日 優先權日2011年10月19日
發明者葉飛 申請人:江蘇盛天實業有限公司