CN104694799A - 铝部件 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于,提供即便是大型且薄壁的构件,也能够进行兼顾高强度和高刚性的铝铸造物化的技术。本发明中,使砂型芯(17)介于固定模具(13)和移动模具(15)之间。砂芯发挥着不使熔液急冷而使之温和地冷却、良好地维持流动性的作用。可以有效利用使用了砂芯的中空结构,制成薄壁轻量且提高了构件刚性的结构。本发明提供即便是大型且薄壁的构件,也能够进行闭合剖面结构的铝铸造物化的技术。
Description
技术领域
本发明涉及铝部件、特别是大型的铝铸造物。
背景技术
出于轻量化等目的,将铝铸造物广泛地供于实用。此外,为了实现组织的致密化,广泛提供基于模铸法的铸造物(例如,参照专利文献1(权利要求1)参照。)。
专利文件1提供一种在特定范围内含有Mg、Si、Fe、Mn的模铸用铝合金。该合金被用作计算机等电子设备装置用材料(专利文献1[0001])。
专利文献1的技术对于电子构件这种小型且薄壁的零件而言是有效的。另一方面,在车辆构件这种大型且壁厚差较大的情况下,厚壁部和薄壁部的冷却速度存在差异。
Al-Mg系材料通常熔液流动性差,不易铸造。若将这种熔液流动性差的材料应用于大型且壁厚差大的构件,则熔液回转(湯廻り)性不良或凝固时的熔液补给性差,结果可能产生裂纹。
因此,通常选择Al-Si系的材料,但Al-Si系的材料为获得强度而需要进行热处理,因此制造成本容易变高。
但是,在谋求车辆等的轻量化的过程中,仍希望即便是大型且壁厚差大的构件,也可通过铝铸造廉价地进行制造。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第2541412号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的课题在于,提供一种即便是大型且壁厚差大的构件,也能够进行铝铸造物化的技术。
用于解决课题的方法
权利要求1所涉及的发明的特征在于,是以重量%计,Si为1.0~3.0%、Mg为4.0~6.0%、Fe为1.0%以下、Mn为1.0%以下、Cu为0.5%以下、Zn为0.5%以下,为了其他金属组织的微细化,添加有0.10~0.20%的Ti和0.0015~0.0030%的Be中的至少一种,余量为Al及不可避免的杂质的铝部件,
所述铝部件是通过在铸造用模具中配设砂芯,在所述铸造用模具和所述砂芯之间浇注上述成分的熔液从而制造出的部件。
在权利要求2所涉及的发明中,铝部件是高压铸造而成的中空模铸部件。
在权利要求3所涉及的发明中,中空模铸部件为车辆用副车架。
在权利要求4所涉及的发明中,车辆用副车架的横梁部和悬架支承部呈一体,且横梁部和悬架支承部均为中空。
在权利要求5所涉及的发明中,车辆用副车架具有倾斜部。
发明效果
对于权利要求1所涉及的发明而言,铝铸造物中,在1.0~3.0%的范围内含有Si。若Si小于1.0%则0.2%耐力及拉伸强度降低,若Si超过3.0%则伸长率变小。若Si为1.0~3.0%,则可以确保规定的0.2%耐力及拉伸强度和伸长率。此外,通过添加Si,从而作为Al-Mg系的不足(ネガ)的熔液流动性得到改善。
但是,即便Si为1.0~3.0%,铝合金熔液仍在熔液流动性方面存在问题,在对大型且壁厚差大的构件应用普通的高压铸造法(模铸)时,可能产生最终填充部位的熔液回转性不良,或在厚壁部和薄壁部产生裂纹。
因此,在本发明中,通过在模具中装入导热率低的砂芯,而在抑制熔液的温度降低的同时减小产品的壁厚差。
即,在本发明中,可以有效利用使用了砂芯的中空结构,制成薄壁轻量且提高了构件刚性的结构。
因此,根据权利要求1,提供即便是大型且壁厚差大的构件、即未使用型芯时壁厚差变大的构件,也能够进行铝铸造物化的技术。
在权利要求2所涉及的发明中,提供一种铝部件,该铝部件为高压铸造而成的中空模铸部件,由于该铝部件为中空因此可实现薄壁化,且由于为高压铸造因此组织致密化且强度高。
在权利要求3所涉及的发明中,由于铝部件为中空模铸部件,因此能够薄壁化,并且,未经处理而机械特性优异,因此适于要求强度、可靠性的副车架,能够提供轻量且廉价的副车架。副车架支承发动机等动力装置,承受动力装置所引起的转矩、震动,并且承受来自悬架的载荷,因此要求高强度和高刚性。
在权利要求4所涉及的发明中,车辆用副车架的横梁部和悬架支承部呈一体,两个部件均为中空,冷却温和的部分变大。
在权利要求5所涉及的发明中,车辆用副车架具有倾斜部,倾斜部中熔液流动性得以维持,可以通过包含倾斜部来防止与周围的构件的干涉,此外可增大截面积而提高刚性。
附图说明
图1为模铸设备的原理图。
图2为表示车体前部结构的立体图。
图3为副车架的底面图。
图4为副车架的剖面图。
图5为Si添加量与拉伸强度、0.2%耐力、伸长率的相关图。
图6为有无砂芯与流动长度的相关图。
具体实施方式
以下,基于附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是,附图根据符号的指向来进行观察。
实施例
图1(a)中,将现有的模铸设备100作为比较例来说明。即,从套筒104向由固定模具101和移动模具102形成的模腔103注入熔液105。模腔103以可获得大型的厚壁构件的方式扩展。需要说明的是,图1(a)为原理图,虽然模腔103以一定的壁厚的形式而记载,但在现实的构件中壁厚差会变大。当注入流动性不良的熔液105时,若壁厚差大,则在厚壁部与薄壁部产生冷却速度的差,将容易产生铸造缺陷。
如图1(b)所示,本发明的实施例所涉及的模铸设备10例如包括:模座11、固定于该模座11的固定模板12、安装于该固定模板12的固定模具13、与固定模板12对置配置的移动模板14、使该移动模板14移动的合模气缸15、安装于移动模板14的移动模具16、置于该移动模具16和固定模具13之间的砂芯17、安装于固定模板12的圆筒状的套筒18和沿轴方向在该套筒18内移动的活塞19。
此外,砂芯17为将混合天然沙和人工沙而得的混合物烧成并实施氧化铝被覆、而能够应对高压注入的部件。
铸造用模具20由固定模具13和移动模具16构成。
固定模具13中设有流道22、和多个浇口23。这些浇口23朝向砂芯17与固定模具13之间的模腔24开口。由于砂芯17的存在,模腔24的厚度T较薄。
从设置于套筒18的中途的倾注口25,向套筒18内注入铝合金熔液26(以下,简记为熔液26。)。熔液26积存在套筒18内。通过使活塞19前进,从而熔液26被高压注入流道22,进而借助多个浇口23被高压注入模腔24。
即便在注入过程中,熔液26的外表面也会被固定模具13及移动模具16冷却,熔液26的内表面也会被砂芯17冷却。与金属芯相比较,砂芯17的冷却性能格外小,因此熔液26被温和地冷却。由于冷却较温和,因此可以确保较长时间的流动性,熔液26在未发生凝固的状态下到达模腔24的末端。
若熔液26凝固,则通过合模气缸15使移动模板14及移动模具16进行移动,实施开模。从打开后的铸造用模具20取出铝铸造物。
从铝铸造物中掏出砂芯17,从而得到作为铝部件的中空模铸部件。
需要说明的是,图1仅表示一个示例,也可以使铸造用模具20旋转90°,使得砂型芯17变为水平。另外,可以将流道22设于固定模具13的内部。
图2、图3中,箭头Fr表示前方,Rr表示后方。
如图2、图3所述,车体前部结构体30具备:朝向车体前后方向配置的左右的侧梁31L、31R(L为表示左侧的尾标,R为表示右侧的尾标。以下相同)、安装于左右的侧梁31L、31R的下方的车辆用副车架40(以下,记为副车架40。)、在副车架40的左右的端部设置的左右的悬架臂32L、32R、与左右的悬架臂32L、32R连结的左右的悬架33L、33R。
此外,车体前部结构体30具备:安装于副车架40的上部的转向齿轮箱34、和将副车架40及动力装置35连结的扭转杆36。
在从转向齿轮箱34延伸出的转向轴38上安装有方向盘39。
作为动力装置35的一例,有发动机和传动装置被一体形成、在左右的侧梁31L、31R之间横向配置的发动机/传动装置单元。
如图3所示,副车架40包括支承悬架臂32L、32R的左右的悬架支承部41L、41R、和架设于这些悬架支承部41L、41R的横梁部42,两部分41L、41R、42为一体化且均为中空。
如图4所示,副车架40从车辆后方侧朝向前方侧且具有倾斜部43,由此可以防止与动力装置(图3、符号35)的干涉。而且,由于倾斜部43的形状平缓地变化,因此熔液流动得以良好地维持。
副车架40为整体使用砂芯(图1(b)、符号17)高压铸造而成的中空模铸部件,由于砂芯的作用,冷却变得温和,可实现薄壁化。符号45为利用砂芯形成的大的空洞部。
图3中,砂芯位于悬架支承部41L、41R和横梁部42的各自的内部。由此,可以增大冷却温和的部分,进而可以实现薄壁化。
图1所示的熔液26的成分中,以重量%计,Si为1.0~3.0%、Mg为4.0~6.0%、Fe为1.0%以下、Mn为1.0%以下、Cu为0.5%以下、Zn为0.5%以下,为了其他金属组织的微细化,添加有0.10~0.20%的Ti和0.0015~0.0030%的Be中的至少一种,余量为Al及不可避免的杂质。
上述成分中,着眼于Si来进行研究。
如图5(a)所示,在拉伸强度中,确认以Si重量%计,2.0%时为最大的值,3.0%时次之,1.0%时再次。
如图5(b)所示,0.2%耐力根据Si的添加量成比例地增大。
另外,如图5(c)所示,对于伸长率而言,确认1.0%时较大,2.0%时次之,3.0%时再次。
即,若Si小于1.0%,则拉伸强度降低,若Si超过3.0%,则伸长率变小。确认若Si为1.0~3.0%,则可以确保规定的拉伸强度、耐力和伸长率。
接下来,对砂芯进行研究。
对图1(a)所示设备中的流动长度、和图1(b)所示设备中的流动长度进行调查。
如图6所示,铝熔液为5%Mg-2%Si时,与未使用砂芯的情况相比,确认使用了砂芯的情况下的流动长度格外大。
需要说明的是,本发明的铝部件只要是中空铸物即可,可以通过模铸法、砂型铸造法、低压铸造法、其他铸造法进行制造。
另外,虽然在实施方式中仅应用于车辆用副车架,但也可以应用于悬架臂、其他的车体构成部件、摩托车的框架部件、或者车辆以外的结构体的构成构件。
产业上的可利用性
本发明的铝部件适宜为通过中空模铸法制造的车辆用副车架。
符号说明
17 砂芯、
20 铸造用模具、
40 车辆用副车架、
41L、41R 悬架支承部、
45 横梁部、
43 倾斜部
Claims (5)
1.一种铝部件,其特征在于,
以重量%计,Si为1.0~3.0%、Mg为4.0~6.0%、Fe为1.0%以下、Mn为1.0%以下、Cu为0.5%以下、Zn为0.5%以下,为了其他金属组织的微细化,添加有0.10~0.20%的Ti和0.0015~0.0030%的Be中的至少一种,余量为Al及不可避免的杂质,
所述铝部件是通过在铸造用模具中配设砂芯,在所述铸造用模具和所述砂芯之间浇注上述成分的熔液从而制造出的部件。
2.根据权利要求1所述的铝部件,其特征在于,
所述铝部件是高压铸造而成的中空模铸部件。
3.根据权利要求2所述的铝部件,其特征在于,
所述中空模铸部件为车辆用副车架。
4.根据权利要求3所述的铝部件,其特征在于,
所述车辆用副车架的横梁部和悬架支承部呈一体,且横梁部和悬架支承部均为中空。
5.根据权利要求3所述的铝部件,其特征在于,
所述车辆用副车架具有倾斜部。
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Legal Events
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---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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