CN105312532B

CN105312532B - 一种汽车转向器壳体生产的铸造工艺

Info

Publication number: CN105312532B
Application number: CN201510804124.XA
Authority: CN
Inventors: 勾建勇; 崔美卿; 李冰; 陈占胜
Original assignee: Jiangsu Rong Tai Industrial Ltd By Share Ltd
Current assignee: Jiangsu Rong Tai Industrial Ltd By Share Ltd
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2020-04-07
Anticipated expiration: 2035-11-20
Also published as: CN105312532A

Abstract

本发明涉及一种汽车转向器壳体生产的铸造工艺。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，生产出高强度高品质的汽车转向器壳体。使用本铸造工艺铸造出的转向器壳体主要优点为:1.零件致密度高。良好的金相组织能降低铸件断裂等潜在风险。通过金相显示；2.内部孔隙率低，改善了铸件的机械性能，改善了零件漏气的隐患。通过CT扫描显示，使用此铸造工艺压铸出来的零件内部孔隙率只有3%左右，而一般铸件孔隙率只能保证在5%左右。

Description

一种汽车转向器壳体生产的铸造工艺

技术领域

本发明涉及一种铝合金汽车转向器铸造压铸工艺，特别涉及一种汽车转向器壳体生产的铸造工艺。

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转向器在外观呈现冷隔、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转向器铸造压铸工艺。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括如下步骤：

1）在熔化炉中投入铝合金原材料。铝合金材料组成的成份为：8-11％Si，Fe＜1.3％，2.2～4％Cu，Mn＜0.55％，0.05～0.55％Mg，Zn＜1.2％，Ni＜0.55％，Pb＜0.1％，Sn＜0.12％，其余为Al；

熔解投料过程为：先在熔化炉中投入纯铝，再按投入的铝材重量按比例依次投入其它成份。由于不同的投入顺序又影响合金与铝液的结合能力。所以其它成份要按顺序依次投入。其先后顺序为SiFeCuMnMg.其它成份可不分先后投入。最终得到标准成份的的合金熔汤材料。主要影响合金性能的为Si：影响合金在模具内的流动性。Fe：影响合金在模具中的脱模效果。Cu：影响合金的机械切削性能。MnMg：影响合金强度性能。

2）将铝合金材料加入集中熔化炉中进行熔化，当铝液温度升温到720°C以上；首先将通氮气的钢管要伸入铝液底部，并在炉内不同位置移动，以对铝液精炼均匀，精炼时间5分钟,氮气压力为0.2MPa；取样检测含氢量，铝样密度为2.65~2.75克/立方厘米,由于氢气在铝液中的熔解度较高，熔汤内的氢气含量高会导致铸件内产生气孔，从而影响铸件强度，所以每班要对铝液进行一次精炼；精炼的目的是除去熔汤内的氢气；每次精炼后要使用打渣剂对炉内铝液打渣一次；使用的打渣剂为行业内通用的打渣剂；打渣剂用量按1公斤/吨铝液，打渣步奏：⑴打渣工具：公司特制的漏耙、灰耙；⑵对打渣剂进行预热，将打渣剂放置在熔化炉旁烘干，烘40分钟以上，确认打渣剂无受潮、结块现象；⑶将预先烘干打渣剂均匀撒落在漏耙上，注意打渣剂用量按照按1公斤/吨铝液；⑷打开熔化炉门，用漏耙将打渣剂均匀撒在铝液表面.作业员打开炉门时，必须戴好安全的防护面具，人员站在炉门后面确保安全再打开炉门。⑸然后用清渣工具在整个炉腔里面来回推动、搅拌；⑹搅拌完毕后关上炉门静置15分钟打开炉门将铝液表面铝渣扒到专门器具内，然后将铝灰运到抄灰地；保温室内铝温达到750-770°C才准备浇注。

3）熔汤转运时要使用旋转除气装置进行第二次除气，旋转除气首先设定氮气工作流量为0.3-0.4m3/h，输出转速为300±5转/分钟，处理时间为3-4分钟。确保熔炼过程中产生的氢气去除干净。

4）汽车转向器模具采用一模一腔形式，将模具固定在卧式冷室压铸机上，使用抽真空结构抽出模腔内的空气。抽真空时要求模腔内空气压力为-0.9MPa以下才能完全排出模腔内空气。另外模温机对模具预热至190～210℃。然后在模具型腔内均匀喷上一层脱模剂，涂层厚度10～15微米，再对模具型腔进行吹气处理.同时通过模具内设置的点冷系统对模具进行冷却，使模具温度达到平衡状态。

5）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，慢压射是在铸造比压20～25MP下按照0.2～0.3m/s的速度进行压射，低速压射的目的是使用慢速排出熔杯及模腔内的空气，如果速度过低，熔汤会在熔杯内过早冷却凝固而导致产品成型不良。速度过高熔汤在向前推进的过程中会起浪而卷入空气导致铸件内有气孔发生。

不同内厚的铸件，选择的高速速度是不一致的。按照转向器壳体基本内厚要求及内浇口与熔杯直径的比例关系，选择快压射的铸造比压20～25MP，高速速度2.5～3.5m/s进行压射，增压压射是在铸造压力90~100MP下进行压射以及保压12-16S，得到高强度高品质的汽车转向器毛坯.其产品硬度达到95~105HBW5/250，抗拉强度达到230~245MPa。

6）将汽车转向器放入切边模上使用切边机进行切边，切边后使用自动探伤机对内部质量进行全数检测，得到内部质量合格的铝合金汽车转向器。

优化的铝合金材料成份的重量百分比为：10％Si，0.8％Fe，2.5％Cu，0.17％Mn，0.2％Mg，Zn0.98％，Ni0.05％，Pb0.06％，Sn0.03％，其余为Al。

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，生产出高强度高品质的汽车转向器壳体。

使用本铸造工艺铸造出的转向器壳体主要优点为:1.零件致密度高。良好的金相组织能降低铸件断裂等潜在风险。通过金相显示:；2.内部孔隙率低，改善了铸件的机械性能，改善了零件漏气的隐患。通过CT扫描显示，使用此铸造工艺压铸出来的零件内部孔隙率只有3%左右，而一般铸件孔隙率只能保证在5%左右。

本发明可广泛应用于铝合金汽车转向器壳体的压铸制造领域。

附图说明

图1为本发明产品的金相图片。

图2为本发明产品的零件孔隙率照片。

图3、4为本发明慢压射时不同速度时的示意图。

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：8-11％Si，Fe＜1.3％，2.2～4％Cu，Mn＜0.55％，0.05～0.55％Mg，Zn＜1.2％，Ni＜0.55％，Pb＜0.1％，Sn＜0.12％，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：10％Si，0.8％Fe，2.5％Cu，0.17％Mn，0.2％Mg，Zn0.98％，Ni0.05％，Pb0.06％，Sn0.03％，其余为Al。

2)将铝合金材料加入集中熔化炉中进行熔化，当铝液温度升温到720°C以上；首先将通氮气的钢管要伸入铝液底部，并在炉内不同位置移动，以对铝液精炼均匀，精炼时间5分钟,氮气压力为0.2MPa；取样检测含氢量，铝样密度≧2.65克/立方厘米,每次精炼后对炉内铝液打渣一次，打渣剂用量按1公斤/吨铝液，打渣步奏：⑴打渣工具：漏耙、灰耙；⑵对打渣剂进行预热，将打渣剂放置在熔化炉旁烘干，烘40分钟以上，确认打渣剂无受潮、结块现象.⑶将预先烘干打渣剂均匀撒落在漏耙上，注意打渣剂用量按照按1公斤/吨铝液.⑷打开熔化炉门，用漏耙将打渣剂均匀撒在铝液表面.⑸然后用清渣工具在整个炉腔里面来回推动、搅拌.⑹打渣后需要静置15分钟打开炉门将铝液表面铝渣扒到专门器具内，然后将铝灰运到抄灰地.保温室内铝温达到750-770°C才准备浇注.

3)汽车转向器模具采用一模一腔形式，将模具固定在卧式冷室压铸机上，使用模温机对模具预热至190～210℃，然后在模具型腔内均匀喷上一层脱模剂，涂层厚度10～15微米，再对模具型腔进行吹气处理.同时通过模具内设置的点冷系统对模具进行冷却，使模具温度达到平衡状态。

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，慢压射是在铸造比压20～25MP下按照0.2～0.3m/s的速度进行压射，快压射是在铸造比压20～25MP下按照2.5～3.5m/s的速度进行压射，增压压射是在铸造压力90～100MP下进行压射以及保压12-16S，得到汽车转向器毛坯。

5)将汽车转向器放入切边模上使用切边机进行切边，切边后使用自动探伤机对内部质量进行全数检测，得到内部质量合格的铝合金汽车转向器。

Claims

1.一种汽车转向器壳体生产的铸造工艺，其特征在于，按照以下步骤进行：

1）在熔化炉中投入铝合金原材料：铝合金材料组成的成份为：8-11％Si，Fe＜1.3％，2.2～4％Cu，Mn＜0.55％，0.05～0.55％Mg，Zn＜1.2％，Ni＜0.55％，Pb＜0.1％，Sn＜0.12％，其余为Al；

先在熔化炉中投入纯铝，再按投入的铝材重量按比例依次投入其它成份,由于不同的投入顺序又影响合金与铝液的结合能力，所以其它成份要按顺序依次投入，其先后顺序为Si、Fe、Cu、Mn、Mg，其它成份可不分先后投入；

2）将铝合金材料加入集中熔化炉中进行熔化，当铝液温度升温到720°C以上，首先将通氮气的钢管伸入铝液底部，并在炉内不同位置移动，以对铝液精炼均匀，精炼时间4-8分钟,氮气压力为0.15-0.3MPa；

3）每次精炼后使用打渣剂对炉内铝液打渣一次，保持铝温达到750-770°C，准备浇注；

4）熔汤转运时使用旋转除气装置进行第二次除气，旋转除气首先设定氮气工作流量为0.3-0.4m3/h，输出转速为300±5转/分钟，处理时间为3-4分钟；

5）汽车转向器模具采用一模一腔形式，将模具固定在卧式冷室压铸机上，使用抽真空结构抽出模腔内的空气，抽真空时模腔内空气压力为-0.9MPa以下；模具预热至190～210℃，然后在模具型腔内均匀喷上一层脱模剂，涂层厚度10～15微米，再对模具型腔进行吹气处理，同时通过模具内设置的点冷系统对模具进行冷却，使模具温度达到平衡状态；

6）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，慢压射是在铸造比压20～25MP下按照0.2～0.3m/s的速度进行压射；快压射的铸造比压20～25MP，高速速度2.5～3.5m/s进行压射，增压压射是在铸造压力90~100MP下进行压射以及保压12-16S；

7）将汽车转向器放入切边模上使用切边机进行切边，切边后使用自动探伤机对内部质量进行全数检测，得到内部质量合格的铝合金汽车转向器。

2.根据权利要求1所述的一种汽车转向器壳体生产的铸造工艺，其特征在于，所述打渣步骤如下：打渣剂用量按0.8-1.5公斤/吨铝液，打渣步骤：1）对打渣剂进行预热，将打渣剂放置在熔化炉旁烘干，烘40分钟以上，确认打渣剂无受潮、结块现象；

2）将预先烘干打渣剂均匀撒落在漏耙上；

3）打开熔化炉门，用漏耙将打渣剂均匀撒在铝液表面，然后用清渣工具在整个炉腔里面来回推动、搅拌；

4）搅拌完毕后关上炉门静置12-20分钟打开炉门将铝液表面铝渣扒到器具内，然后将铝灰运出。

3.根据权利要求1所述的一种汽车转向器壳体生产的铸造工艺，其特征在于，所述铝合金材料成份的重量百分比为：10％Si，0.8％Fe，2.5％Cu，0.17％Mn，0.2％Mg，Zn0.98％，Ni0.05％，Pb0.06％，Sn0.03％，其余为Al。

4.根据权利要求1所述的一种汽车转向器壳体生产的铸造工艺，其特征在于，所述集中熔化炉内铝液存放超过2小时以上时，出铝水前需要进行精炼；超过4小时以上时，需要进行精炼及打渣处理，并进行化学成份与含氢量检测。