CN100453206C - 铝合金油缸缸体缸盖的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种铝合金油缸缸体缸盖的制备方法，该方法铝合金材料组分的重量百分比为Zn1～8.0%、Mg1.0～5.0%、Cu0.8～2.5%、Mn0.2～1.0%、Cr0.1～0.3%、余量Al，将上述材料按要求投入熔化炉，经升温、熔化、精炼细化后浇入挤压铸造模具型腔并快速合模，然后缓慢加压并保压，使铝合金液凝固、结晶，最后对铸件毛坯进行固溶时效T6热处理获得油缸缸体缸盖挤压铸造零件毛坯，其优越性在于获得的毛坯重量轻、组织致密均匀、晶粒细小，无气孔、缩孔、针眼等缺陷，同时提高了材料利用率和生产效率，降低了产品制造成本。

Description

铝合金油缸缸体缸盖的制备方法

技术领域

本发明涉及一种铝合金制造技术，尤其涉及一种用于数控机床高速回转油缸的铝合金缸体缸盖挤压铸造制备方法。

背景技术

随着高档数控机床的发展，对机床中高速回转的油缸缸体缸盖等重要零部件的性能要求越来越高。目前，数控机床高速回转油缸缸体缸盖通常选用铸钢材料制，零部件较重，高速回转过程中离心力较大，长期使用会产生变形，从而影响数控机床的加工精度，在机床零部件维护或更换时，需要较多的辅助设备和人力，成本较高，因此，机床制造商在考虑机床本身能够满足加工精度要求的同时，尽量降低成本，使机床轻量化。铝合金是替代钢的首选材料，因为铝合金密度小，同时具有较高的强度。国内外一些机床制造公司通常采用铝合金锻造工艺制造高档机床的回转油缸，但采用锻造工艺制造零件的工艺复杂，材料利用率低，导致成本较高。对于高速回转的油缸缸体缸盖采用铝合金挤压铸造工艺的，目前还尚未发现。

发明内容

本发明的发明目的在于克服现有技术所存在的制造工艺复杂、成本较高、材料利用率低的缺陷，提出一种成型工艺简单、制造成本低、材料利用率高、产品强度高、质量轻的铝合金油缸缸体缸盖的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种铝合金油缸缸体缸盖的制备方法，其特征在于：

a、铝合金材料组分的重量百分比为：

Zn 1～8.0％、Mg 1.0～5.0％、Cu 0.8～2.5％、

Mn 0.2～1.0％、Cr 0.1～0.3％、余量Al；

b、将配置好的材料清理干净后预热烘干，同时将坩埚熔化炉预热升温，当预热温度升至150～250℃后对坩埚熔化炉内表面进行涂刷涂料；

c、将Cu、Mn、Cr、Al投入熔化炉内继续加热升温，待所有金属熔化且铝合金熔液温度稳定至720～760℃时，加入Zn，并加入铝合金熔液的重量百分比为0.2～1.0％的六氯乙烷进行精炼细化，精炼时间为5～10min，当铝合金熔液温度在680～750℃时再加入Mg，然后待全部熔化后，撇掉渣滓静置5～15min并准备浇注；

d、预制的缸体缸盖挤压铸造模具在使用前需将其内部型腔清理干净，并预热至100～300℃，然后喷涂水剂石墨并烘干；

e、当铝合金熔液处在680～760℃时，取一定量熔液快速、平稳地浇入预热好的挤压铸造模具型腔内，快速合模，当冲头接近铝合金熔液表面时，加压至80～140MPa，并保压30～50S，然后退模、取件，即成缸体缸盖铸件毛坯；

f、对挤压铸造制成的缸体缸盖铸件毛坯进行固溶时效T6热处理，即取出缸体缸盖铸件在30S时间内转入420～500℃的铝合金淬火炉中进行固溶处理，保温4～12h，然后取出用水淬冷，再在2h内转入120～200℃的铝合金时效炉中进行时效处理，保温10～20h，然后取出空冷即成。

与现有技术相比，本发明采用了铝合金材质和先进的挤压铸造工艺进行油缸缸体缸盖的制备，经熔化炉升温、熔化、精炼处理后浇注，然后注入挤压铸造模具型腔并加压、保压，即成缸体缸盖铸件毛坯，最后对毛坯进行固溶时效强化处理，得到性能优越的油缸缸体缸盖，其优越性体现在：①采用铝合金作为油缸缸体缸盖成型材料，重量轻；②采用挤压铸造制备方法可以近净成形，细化材料组织，铝合金熔液在较高的机械压力下结晶成形，不会在产品内部形成气孔、缩孔及针眼等缺陷，因此其组织致密均匀，晶粒细小，尤其是通过固溶时效T6强化处理后，性能接近甚至达到同种合金的锻件水平，且无各向异性；③采用挤压铸造工艺铸造的铝合金缸体缸盖毛坯，加工余量小，提高了材料利用率；④制造工艺简单，有效提高生产效率，进一步降低产品制造成本。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体说明。

实施例1：

一种φ120mm铝合金油缸缸体，制备方法为a、其铝合金材料组分的重量百分比为Zn 7％、Mg 3％、Cu 2.4％、Mn 0.8％、Cr 0.1％、余量Al；b、配制好的材料清理干净后预热烘干，同时将坩埚熔化炉预热升温，当预热温度升至200℃后对其表面进行由氧化锌、硅胶、水组成的涂料涂刷防止坩埚熔化炉腐蚀；c、随后将烘干的铝合金原材料中的Cu、Mn、Cr、Al投入熔化炉内继续加热升温，待所有金属熔化且铝合金熔液温度稳定至735℃时，加入Zn，并加入铝合金熔液的重量百分比为0.2％的六氯乙烷进行精炼细化，精炼时间为10分钟，当铝合金熔液温度升至730℃时再加入Mg，待材料全部熔化后，撇掉渣滓静置15分钟，熔液在725℃范围内待浇注；d、将回转油缸缸体挤压铸造模具固定在简单立式油压机上，将模具内部型腔清理干净，并预热至200℃，然后喷涂水剂石墨并烘干；e、当铝合金熔液处在680～760℃时，用浇包取一定量熔液快速、平稳的浇入模具型腔内并快速合模，当冲头接近铝合金熔液表面时，依靠冲头压力使液态金属充满型腔，缓慢加压至120MPa，并保压40秒，使得铝合金熔液在较高的机械压力下凝固、结晶，然后在机械压力的作用下退模，将缸体毛坯取出；f、对挤压铸造的缸体毛坯进行固溶时效T6热处理，即取出缸体毛坯铸件在30秒时间内转入480℃的铝合金淬火炉中进行固溶处理，保温10小时，取出后用水淬冷，再在2小时内转入160℃的铝合金时效炉中进行时效处理，保温18小时，取出后空冷即成。该实施例所得产品进行实体取样测试：

材料性能达到：

性能	抗拉强度(MPa)	延伸率(％)	硬度(HB)
					460	5	170

实施例2

一种φ240mm铝合金油缸缸体，制备方法为a、其铝合金材料组分的重量百分比为Zn 5％、Mg 2.2％、Cu 1.8％、Mn 0.5％、Cr 0.1％、余量Al；b、配制好的材料清理干净后预热烘干，同时将坩埚熔化炉预热升温，当预热温度升至200℃后对其表面进行由氧化锌、硅胶、水组成的涂料涂刷防止坩埚熔化炉腐蚀；c、随后将烘干的铝合金原材料中的Cu、Mn、Cr、Al投入熔化炉内继续加热升温，待所有金属熔化且铝合金熔液温度稳定至735℃时，加入Zn，并加入铝合金熔液的重量百分比为0.2％的六氯乙烷进行精炼细化，精炼时间为10分钟，当铝合金熔液温度升至725℃时再加入Mg，待材料全部熔化后，撇掉渣滓静置15分钟，熔液在725℃范围内待浇注；d、将回转油缸缸体挤压铸造模具固定在简单立式油压机上，将模具型腔内部清理干净，并预热至200℃，然后喷涂水剂石墨并烘干；e、当铝合金熔液处在680～760℃时，用浇包取一定量熔液快速、平稳的浇入模具型腔内并快速合模，当冲头接近铝合金熔液表面时，依靠冲头压力使液态金属充满型腔，缓慢加压至100MPa，并保压50秒，使得铝合金熔液在较高的机械压力下凝固、结晶，然后在机械压力的作用下退模，将缸体毛坯取出；f、对挤压铸造的缸体毛坯进行固溶时效T6热处理，即取出缸体毛坯铸件在30秒时间内转入460℃的铝合金淬火炉中进行固溶处理，保温10小时，取出后用水淬冷，再在2小时内转入160℃的铝合金时效炉中进行时效处理，保温14小时，取出后空冷即成。该实施例所得产品进行实体取样测试：

性能	抗拉强度(MPa)	延伸率(％)	硬度(HB)
					425	8	150

实施例3

一种φ300mm铝合金油缸缸盖，制备方法为a、其铝合金材料组分的重量百分比为Zn 2％、Mg 1.4％、Cu 1.0％、Mn 0.5％、Cr 0.3％、余量Al；b、配制好的材料清理干净后预热烘干，同时将坩埚熔化炉预热升温，当预热温度升至200℃后对其表面进行由氧化锌、硅胶、水组成的涂料涂刷防止坩埚熔化炉腐蚀；c、随后将烘干的铝合金原材料中的Cu、Mn、Cr、Al投入熔化炉内继续加热升温，待所有金属熔化且铝合金熔液温度稳定至735℃时，加入Zn，并加入铝合金熔液的重量百分比为0.2％的六氯乙烷进行精炼细化，精炼时间为10分钟，当铝合金熔液温度升至730℃时再加入Mg，待材料全部熔化后，撇掉渣滓静置15分钟，熔液在730℃范围内待浇注；d、将回转油缸缸体挤压铸造模具固定在简单立式油压机上，将模具型腔内部清理干净，并预热至200℃，然后喷涂水剂石墨并烘干；e、当铝合金熔液处在680～760℃时，用浇包取一定量熔液快速、平稳的浇入模具型腔内并快速合模，当冲头接近铝合金熔液表面时，依靠冲头压力使液态金属充满型腔，缓慢加压至80MPa，并保压45秒，使得铝合金熔液在较高的机械压力下凝固、结晶，然后在机械压力的作用下退模，将缸体毛坯取出；f、对挤压铸造的缸体毛坯进行固溶时效T6热处理，即取出缸体毛坯铸件在30秒时间内转入460℃的铝合金淬火炉中进行固溶处理，保温12小时，取出后用水淬冷，再在2小时内转入160℃的铝合金时效炉中进行时效处理，保温16小时，取出后空冷即成。该实施例所得产品进行实体取样测试：

性能	抗拉强度(MPa)	延伸率(％)	硬度(HB)
					400	12	125

Claims (1)

1、一种铝合金油缸缸体缸盖的制备方法，其特征在于：

a、铝合金材料组分的重量百分比为：

Zn 1～8.0％、  Mg 1.0～5.0％、    Cu 0.8～2.5％、

Mn 0.2～1.0％、Cr 0.1～0.3％、    余量Al；

b、将配置好的材料清理干净后预热烘干，同时将坩埚熔化炉预热升温，当预热温度升至150～250℃后对坩埚熔化炉内表面进行涂刷涂料；

c、将Cu、Mn、Cr、Al投入熔化炉内继续加热升温，待所有金属熔化且铝合金熔液温度稳定至720～760℃时，加入Zn，并加入铝合金熔液的重量百分比为0.2～1.0％的六氯乙烷进行精炼细化，精炼时间为5～10min，当铝合金熔液温度在680～750℃时再加入Mg，然后待全部熔化后，撇掉渣滓静置5～15min并准备浇注；

d、预制的缸体缸盖挤压铸造模具在使用前需将其内部型腔清理干净，并预热至100～300℃，然后喷涂水剂石墨并烘干；

e、当铝合金熔液处在680～760℃时，取一定量熔液快速、平稳地浇入预热好的挤压铸造模具型腔内，快速合模，当冲头接近铝合金熔液表面时，加压至80～140MPa，并保压30～50S，然后退模、取件，即成缸体缸盖铸件毛坯；

f、对挤压铸造制成的缸体缸盖铸件毛坯进行固溶时效T6热处理，即取出缸体缸盖铸件在30S时间内转入420～500℃的铝合金淬火炉中进行固溶处理，保温4～12h，然后取出用水淬冷，再在2h内转入120～200℃的铝合金时效炉中进行时效处理，保温10～20h，然后取出空冷即成。