CN103725934A - 铝合金汽车发动机超低速层流铸造制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝合金汽车发动机超低速层流铸造制备方法，采用的合金材料为铝合金，经集中熔化炉升温，依次经过熔化、除渣、精炼变质处理及除气，检测合格后转运至电加热式保温炉保温，确认模具的温度合格后采用低速层流充填技术进行铸造。模具采用一模两腔对称分布形式，向卧式冷室压铸机输送合金液，压射冲头通过可调温度式熔杯向发动机支架模具型腔推注合金液并增压使铝合金液结晶，获得发动机支架挤压铸造零件，再对零件进行固溶时效强化处理，得到力学性能优越的汽车用的发动机支架。本发明制备的铝合金汽车发动机支架组织致密均匀、气缩孔小、铸件外观良好、生产效率高和生产成本低，特别是通过T6热处理后，洛式硬度可以由HRC50提高至HRC90。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金汽车发动机超低速层流铸造制备方法。
背景技术
中国汽车工业快速发展，为汽车零配件生产和配套企业提供了广阔的发展空间。在世界汽车市场的激烈竞争中，各国都在向高质量、高可靠性、重量轻、节能、低成本方向发展。在材料方面表现为轻量化，用铝合金代替部分钢(铁)件，以达到汽车向高质量、低成本的发展的要求；在工艺方面表现为科学性，用先进工艺取代传统的工艺以达到提高毛坯精度，减少加工余量，减少原材料消耗，降低成本的目的。要进一步扩大铝合金材料在汽车结构和动力总成系统的运用，现有的铝合金铸件的制备方法和制造工艺已难以满足这一要求。目前，传统的铝合金高强度铸件一直是采用重力铸造或低压铸造生产，用这些传统的工艺制造出的汽车用铝合金发动机支架在外观呈现冷隔、凹陷、裂纹等不同程度的质量问题，而在内部往往会出现气孔、缩孔、针孔等致命的缺陷，从而严重影响了产品的性能。同时，因成品率较低，资源和能源利用率低，铝废料再生利用率不高，环境污染严重等缺陷，阻碍了汽车高速的发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种组织致密均匀、气缩孔小、铸件外观良好、生产效率高和生产成本低、强度比较高的铝合金汽车发动机超低速层流铸造制备方法。
本发明所采用的技术方案是：本发明包括如下步骤：
1)铝合金材料组分的重量百分比为：14-15％Si，0.8～1.2％Fe，4～5％Cu，0.1～0.2％Mn，0.5～0.7％Mg，Zn＜1.3％，Ni＜0.1％，Pb＜0.06％，Sn＜0.06％，其余为Al；
2)将铝合金材料加入集中熔化炉中进行熔化，加入用量为铝合金液体0.1～0.3％的除渣剂并静置8～12min 后去除浮渣，升温到720～750℃时，通过氮气将精炼剂旋转吹入熔化室，除去铝合金熔液中的气体与非金属杂质，每吨合金熔液吹入精炼剂0.8～1.0Kg，喷吹压力为 0.25～0.35Mpa，待集中熔化炉中升温到760℃时，加入用量为铝合金液体0.5～2％铝磷合金进行变质处理，变质处理的时间控制在 35～45min，温度为720～735℃，利用多孔塞吹氮除气，吹气时间为7～12min，温度 710～720℃，直到液面无气泡冒出；取样测氢和密度且合格后进行保温处理，在700～710℃的温度条件下静置10～40分钟后准备浇注；
3)汽车发动机固定支架铸件模具采用一模两腔对称分布形式，将模具固定在卧式冷室压铸机上，对模具预热至190～210℃，然后在模具型腔内均匀喷上一层高温脱模剂，涂层厚度10～15微米，再对模具型腔进行吹气处理；
4)采用机械手料勺从保温炉向卧式冷室压铸机的熔杯输送合金液，压射冲头依次按照慢压射、快压射和增压压射向模具型腔平稳推进合金液，慢压射是在挤压压力20～25MP下按照0.1～0.2m/s的速度进行压射，快压射是在挤压压力20～25MP下按照0.8～1.2m/s的速度进行压射，增压压射是在挤压压力90～100MP下进行压射以及保压12-30S，得到汽车发动机支架毛坯；
5)将汽车发动机支架毛坯置于热处理炉中，随炉加温2小时至480～500℃，保温6～8小时出炉，在水温20℃中进行淬火；再进行200+20℃×6小时的时效处理，得到铝合金汽车发动机支架。
优化的，所述步骤1)中铝合金材料组分的重量百分比为：15％Si，1.0％Fe，5％Cu，0.15％Mn，0.6％Mg，Zn1.3％，Ni0.1％，Pb0.05％，Sn0.05％，其余为Al。
优化的，所述步骤2)中的所述多孔塞采用铝钒土或碳化硅制成。
优化的，所述精炼后的铝液若超过4小时则作回炉料使用；采用回炉料时，加入集中熔化炉的铝合金材料中新料不少于60％。
本发明的有益效果是：本发明的铝液处理工艺可以有效去除铝合金熔液中的杂质及有害气体，提高铝合金熔液的纯净度，而且减少了铝合金产品铸造过程中易产生裂纹、冷隔、渣孔、缩松等一系列铸造缺陷，并改善了铝合金熔液铸造产品的力学性能，同时，采用超低速层流技术进行压铸，制备的铝合金汽车发动机支架，其综合性能好，合金在充分的压力下结晶成型，不会在制品内形成气孔，因而，组织致密均匀、晶粒较细、气缩孔小、铸件外观良好、生产效率高和生产成本低，特别是通过T6热处理后，洛式硬度可以由HRC50提高至HRC90。
具体实施方式
按照本发明提供的铝合金汽车发动机超低速层流铸造制备方法，包括如下步骤 ：
1)配置合适比例的铝合金材料，所述铝合金材料组分的重量百分比为：14-15％Si，0.8～1.2％Fe，4～5％Cu，0.1～0.2％Mn，0.5～0.7％Mg，Zn＜1.3％，Ni＜0.1％，Pb＜0.06％，Sn＜0.06％，其余为Al；作为优选比例， 所述铝合金材料组分的重量百分比为：15％Si，1.0％Fe，5％Cu，0.15％Mn，0.6％Mg，Zn1.3％，Ni0.1％，Pb0.05％，Sn0.05％，其余为Al。
2)先将集中熔化炉升温至290～310℃，将铝合金材料加入集中熔化炉中进行熔化，加入用量为铝合金液体0.1～0.3％的除渣剂并静置8～12min 后去除浮渣，升温到720～750℃时，通过氮气将精炼剂旋转吹入熔化室，除去铝合金熔液中的气体与非金属杂质，每吨合金熔液吹入精炼剂0.8～1.0Kg，喷吹压力为 0.25～0.35Mpa，所述精炼后的铝液若超过4小时则作回炉料使用，采用回炉料时，加入集中熔化炉的铝合金材料中新料不少于60％，待集中熔化炉中升温到760℃时，加入用量为铝合金液体0.5～2％铝磷合金进行变质处理，变质处理的时间控制在 35～45min，温度为720～735℃，利用由铝钒土或碳化硅制成的多孔塞吹氮二次除气，吹气时间为7～12min，温度 710～720℃，直到液面无气泡冒出，取样采用测氢仪进行测氢以及密度仪进行密度检测且合格后进行保温处理，在700～710℃的温度条件下静置10～40分钟后准备浇注；
3)汽车发动机固定支架铸件模具采用一模两腔对称分布形式，所述模具的内浇口特制，大于以往的内浇口，将模具固定在卧式冷室压铸机上，通过模热机对模具预热至190～210℃，然后通过喷涂装置在模具型腔内均匀喷上一层高温脱模剂，涂层厚度10～15微米，再通过吹气装置对模具型腔进行吹气处理；
4)采用机械手料勺从保温炉向卧式冷室压铸机的可调温度式熔杯输送合金液，压射冲头依次按照慢压射、快压射和增压压射向模具型腔平稳推进合金液，慢压射是在挤压压力20～25MP下按照0.1～0.2m/s的速度进行压射，快压射是在挤压压力20～25MP下按照0.8～1.2m/s的速度进行压射，增压压射是在挤压压力90～100MP下进行压射以及保压12-30S，得到汽车发动机支架毛坯；
5)将汽车发动机支架毛坯置于热处理炉中，随炉加温2小时至480～500℃，保温6～8小时出炉，在水温20℃中进行淬火；再进行200+20℃×6小时的时效处理，得到铝合金汽车发动机支架，洛式硬度可提高至HRC90以上。
本发明可广泛应用于铝合金汽车发动机支架的压铸制造领域。
Claims (4)
1.一种铝合金汽车发动机超低速层流铸造制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)铝合金材料组分的重量百分比为：14-15％Si，0.8～1.2％Fe，4～5％Cu，0.1～0.2％Mn，0.5～0.7％Mg，Zn＜1.3％，Ni＜0.1％，Pb＜0.06％，Sn＜0.06％，其余为Al；
2)将铝合金材料加入集中熔化炉中进行熔化，加入用量为铝合金液体0.1～0.3％的除渣剂并静置8～12min 后去除浮渣，升温到720～750℃时，通过氮气将精炼剂旋转吹入熔化室，除去铝合金熔液中的气体与非金属杂质，每吨合金熔液吹入精炼剂0.8～1.0Kg，喷吹压力为 0.25～0.35Mpa，待集中熔化炉中升温到760℃时，加入用量为铝合金液体0.5～2％铝磷合金进行变质处理，变质处理的时间控制在 35～45min，温度为720～735℃，利用多孔塞吹氮除气，吹气时间为7～12min，温度 710～720℃，直到液面无气泡冒出；取样测氢和密度且合格后进行保温处理，在700～710℃的温度条件下静置10～40分钟后准备浇注；
3)汽车发动机固定支架铸件模具采用一模两腔对称分布形式，将模具固定在卧式冷室压铸机上，对模具预热至190～210℃，然后在模具型腔内均匀喷上一层高温脱模剂，涂层厚度10～15微米，再对模具型腔进行吹气处理；
4)采用机械手料勺从保温炉向卧式冷室压铸机的熔杯输送合金液，压射冲头依次按照慢压射、快压射和增压压射向模具型腔平稳推进合金液，慢压射是在挤压压力20～25 MP下按照0.1～0.2m/s的速度进行压射，快压射是在挤压压力20～25 MP下按照0.8～1.2m/s的速度进行压射，增压压射是在挤压压力90～100MP下进行压射以及保压12-30S，得到汽车发动机支架毛坯；
5)将汽车发动机支架毛坯置于热处理炉中，随炉加温2小时至480～500℃，保温6～8小时出炉，在水温20℃中进行淬火；再进行200+20℃×6小时的时效处理，得到铝合金汽车发动机支架。
2.根据权利要求1所述的铝合金汽车发动机超低速层流铸造制备方法，其特征在于：所述步骤1)中铝合金材料组分的重量百分比为：15％Si，1.0％Fe，5％Cu，0.15％Mn，0.6％Mg，Zn1.3％，Ni0.1％，Pb0.05％，Sn0.05％，其余为Al。
3.根据权利要求1所述的铝合金汽车发动机超低速层流铸造制备方法，其特征在于：所述步骤2)中的所述多孔塞采用铝钒土或碳化硅制成。
4.根据权利要求1所述的铝合金汽车发动机超低速层流铸造制备方法，其特征在于：所述精炼后的铝液若超过4小时则作回炉料使用；采用回炉料时，加入集中熔化炉的铝合金材料中新料不少于60％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |