CN105798256A

CN105798256A - 一种高强度铝合金转向节半固态压铸成形工艺

Info

Publication number: CN105798256A
Application number: CN201410843705.XA
Authority: CN
Inventors: 景艳红; 李大全; 张帆; 和优峰; 王光宗; 杨福宝; 朱强
Original assignee: Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Current assignee: Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2016-07-27

Abstract

本发明公开了一种高强度铝合金转向节半固态压铸成形工艺，属于金属加工技术领域。本发明将铝合金棒状坯料加热至半固态得到半固态浆料，或者将铝合金原材料熔化，进行熔体净化处理，通过枝晶破碎和控制凝固技术得到半固态浆料；然后采用压铸机将半固态浆料压入模具型腔，保压让其在高压下凝固，开模取件；最后进行后处理得到高强度铝合金转向节成品。本发明采用半固态压铸成形工艺生产汽车用铝合金转向节，该成形工艺为近净成形，成本低，生产效率高；制备的高强度铝合金转向节轻质量、组织均匀，铸造缺陷少，力学性能好。

Description

一种高强度铝合金转向节半固态压铸成形工艺

技术领域

本发明属于金属加工技术领域，涉及一种高强度铝合金转向节半固态压铸成形工艺。

背景技术

转向节是汽车底盘上的关键零部件，一方面承担整车重量，另一方面传递转向力矩，另外还要承受刹车时的制动力矩，因此需要其力学性能和形状精度优良。转向节是确保人身安全的重要零部件之一，其工作时不仅受到汽车前轴对其施加的负载和地面传递于其的反作用力，而且还要承受汽车前进方向的扭矩，如此苛刻的工作状态对转向节的尺寸精度、成形质量及金属流线分布都提出了很高的要求。

目前市场上的转向节主要为球墨铸铁，为了实现转向节产品的轻量化、高性能化和低成本化，在上世纪90年代，国外已经在制备铝合金转向节方面取得了很大的进展。铝合金转向节主要依靠机加工和挤压锻造的方法制备，但是由于机加工余量大，造成了材料的很大浪费，而锻造成形载荷大，对设备要求很高，而且生产效率低下。这些都使得转向节的制备成本很高，而且目前转向节几乎都是依赖进口，所以开发先进的转向节成形技术对于我国汽车产业的发展具有重大的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于，克服上述现有技术的缺陷，提供一种高强度铝合金转向节半固态压铸成形工艺。该成形工艺经过半固态浆料制备、压铸成形和后处理，制得的高强度铝合金转向节，轻质量、组织均匀，铸造缺陷少，力学性能好。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高强度铝合金转向节半固态压铸成形工艺，采用触变压铸成形或流变压铸成形的方法制备高强度铝合金转向节，包括步骤为：制备半固态浆料、压铸成形和后处理。

所述触变压铸成形的方法为将铝合金棒状坯料加热至半固态，得到半固态浆料，然后压铸成形。

所述流变压铸成形的方法为将铝合金原材料熔化，进行熔体净化处理，通过枝晶破碎和控制凝固技术得到半固态浆料，然后压铸成形。

所述半固态浆料的固相含量为35～65％。

所述压铸成形的压入速度为0.1～5m/s，施压压力为50～150Mpa，保压时间为20～40s。

所述后处理为对压铸成形得到的压铸毛坯进行预处理、热处理和喷丸处理。

所述预处理为去掉压铸毛坯的集渣包和飞边，切除浇道。

本发明的半固态压铸成形可分为触变压铸成形和流变压铸成形，两者的不同在于半固态浆料的制备上。本发明选用的铝合金原材料主要含有主合金元素硅、铜、镁、锌，各元素含量为：硅0～20％，铜0～8％，镁0～6％，锌0～12％。

本发明的有益效果：

(1)本发明采用半固态压铸成形工艺生产汽车用铝合金转向节，代替传统的挤压锻造成形的转向节，产品轻质量、组织均匀，铸造缺陷少，力学性能好。

(2)本发明压铸前半固态浆料大部分的结晶热已释放，从而延长模具使用寿命，并减少压铸成形时间，大大提高了生产效率。

(3)本发明半固态压铸成形工艺为近净成形，几乎不需要进行后序机加工，材料的利用率高，降低了生产成本。

附图说明

图1为实施例1制备的高强度铝合金转向节零件组织的光学显微镜图像；其中图(a)和图(b)分别为实例1制备的高强度铝合金转向节的低倍、高倍金相显微组织图像。

图2为实施例2制备的高强度铝合金转向节零件组织的光学显微镜图像；其中图(a)和图(b)分别为实例2制备的高强度铝合金转向节的低倍、高倍金相显微组织图像。

图3为实施例1、2制备的高强度铝合金转向节的工程应力应变曲线；其中，曲线a、b分别为实施例1、2制备的高强度铝合金转向节的工程应力应变曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制。任何熟悉该领域的技术人员根据上述本发明内容对本发明所做的一些非本质的改进和调整，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

实施例1

本发明公开了一种采用触变压铸成形制备高强度铝合金转向节的方法。

采用工业用319s铝合金材料制备高强度中心孔式转向节，其成分为Si：5.75％，Cu：2.88％，Mg：0.31％，Sr：0.02％，Ti：0.04％，Zn：0.01％，其余为Al。

具体实施步骤如下：

(1)半固态浆料制备：将铝合金棒状坯料进行切割后加热至半固态区间，得到半固态浆料，固相含量为50％；

(2)压铸成形：将加热好的半固态浆料迅速放入压铸机料筒，由压铸机冲头推动迅速压入模具型腔，采用台阶式加压充填，压入速度为1m/s，施压压力120Mpa，保压30s后开模取件，得到压铸毛坯；

(3)后处理：去掉压铸毛坯的集渣包和飞边，切除浇道，随后进行T6热处理和喷丸处理，得到高强度铝合金转向节。

图1为上述制备的高强度铝合金转向节零件组织的光学显微镜图像，由图可见，采用触变压铸成形的高强铝合金转向节组织均匀，初生相α-Al晶粒圆整细小，平均晶粒尺寸不大于100μm；共晶Si颗粒圆整，基本不大于5μm。

采用触变压铸成形的高强铝合金转向节，其抗拉强度为407MPa，屈服强度为338MPa，延伸率为7.5％，其工程应力应变曲线如图3(a)所示。

实施例2

本发明公开了一种采用流变压铸成形制备高强度铝合金转向节的方法。

采用工业用319s铝合金材料制备高强度中心孔式转向节，成分同实施例1。

具体实施步骤如下：

(1)半固态浆料制备：将铝合金原材料熔化，进行熔体净化处理，通过枝晶破碎和控制凝固技术得到半固态浆料，固相含量为40％；

(2)压铸成形：将加热好的半固态浆料迅速放入压铸机料筒，由压铸机冲头推动迅速压入模具型腔，采用台阶式加压充填，压入速度为5m/s，施压压力60Mpa，保压40s后开模取件，得到压铸毛坯；

(3)后处理：去掉压铸毛坯的集渣包和飞边，切除浇道，随后进行T5热处理和喷丸处理，得到高强度铝合金转向节。

图2为上述制备的高强度铝合金转向节零件组织的光学显微镜图像，由图可见，采用流变压铸成形的高强铝合金转向节组织均匀，初生相α-Al晶粒圆整细小，平均晶粒尺寸为100μm左右；共晶Si颗粒圆整，基本不大于5μm。

采用上述方法制备的高强铝合金转向节，其抗拉强度为377MPa，屈服强度为320MPa，延伸率为3.5％，其工程应力应变曲线如图3(a)所示。

Claims

1.一种高强度铝合金转向节半固态压铸成形工艺，其特征在于，采用触变压铸成形或流变压铸成形的方法制备高强度铝合金转向节，包括步骤为：制备半固态浆料、压铸成形和后处理。

2.根据权利要求1所述的高强度铝合金转向节半固态压铸成形工艺，其特征在于，所述触变压铸成形的方法为将铝合金棒状坯料加热至半固态，得到半固态浆料，然后压铸成形。

3.根据权利要求1所述的高强度铝合金转向节半固态压铸成形工艺，其特征在于，所述流变压铸成形的方法为将铝合金原材料熔化，进行熔体净化处理，通过枝晶破碎和控制凝固技术得到半固态浆料，然后压铸成形。

4.根据权利要求1所述的高强度铝合金转向节半固态压铸成形工艺，其特征在于，所述半固态浆料的固相含量为35～65％。

5.根据权利要求1所述的高强度铝合金转向节半固态压铸成形工艺，其特征在于，所述压铸成形的压入速度为0.1～5m/s，施压压力为50～150Mpa，保压时间为20～40s。

6.根据权利要求1所述的高强度铝合金转向节半固态压铸成形工艺，其特征在于，所述后处理为对压铸成形得到的压铸毛坯进行预处理、热处理和喷丸处理。

7.根据权利要求6所述的高强度铝合金转向节半固态压铸成形工艺，其特征在于，所述预处理为去掉压铸毛坯的集渣包和飞边，切除浇道。