CN105821263A - 铝合金汽车转向器壳体及其超高速铸造制备方法 - Google Patents

铝合金汽车转向器壳体及其超高速铸造制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明旨在提供一种铝合金汽车转向器壳体以及该壳体的超高速铸造制备方法。本发明所述壳体按重量百分比计算，包括：10～12％Si，0.8～1.2％Fe，2～3.5％Cu，0.1～0.2％Mn，0.5～0.7％Mg，0＜Zn＜1.3％，0＜Ni＜0.1％，0＜Pb＜0.06％，0＜Sn＜0.06％，其余为Al；其制备步骤为：浇注前备料、模具准备、浇注压射，最后获得综合性能好、组织致密均匀、气缩孔小、铸件外观良好、生产效率高、生产成本低、强度高的产品。本发明可应用于汽车铸造领域。

Description

铝合金汽车转向器壳体及其超高速铸造制备方法
技术领域
本发明涉及一种汽车铸造领域，尤其涉及一种铝合金汽车转向器壳体以及该壳体的超高速铸造制备方法。
背景技术
在汽车市场的激烈竞争中，各制造厂商都在向高质量、高可靠性、重量轻、节能、低成本方向发展。在金属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、低成本的方向发展的要求；在生产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，降低制造成本的目的。
铝合金材料在汽车转向器壳体的大量运用，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转向器壳体在外观呈现冷隔、欠铸、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，影响着汽车的质量。
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，提供一种制得的铝合金汽车转向器壳体具有组织致密均匀、气缩孔小、铸件外观良好、生产效率高、生产成本低、强度高等优点的超高速铸造制备方法以及成本低的铝合金汽车转向器壳体。
本发明所述铝合金汽车转向器壳体所采用的技术方案是，按重量百分比计算，它包括：
10～12％Si，0.8～1.2％Fe，2～3.5％Cu，0.1～0.2％Mn，0.5～0.7％Mg，0＜Zn＜1.3％，0＜Ni＜0.1％，0＜Pb＜0.06％，0＜Sn＜0.06％，其余为Al。
本发明所述铝合金汽车转向器壳体超高速铸造制备方法所采用的技术方案是，该方法包括以下步骤：
（1）浇注前备料：将集中熔化炉升温至600～650℃，将铝合金材料加入集中熔化炉中熔化成液态，加入用量为铝合金液体0.1～0.3％的除渣剂并静置10～12min后去除浮渣，升温到740～760℃时，通过氮气将精炼剂旋转吹入熔化炉内，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，利用由碳化硅制成的多孔塞吹氮二次除气，吹气时间为4～5min，温度720～740℃，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665～680℃的温度条件下准备浇注；
（2）模具准备：对模具预热至160～180℃，并对模具型腔进行清洁处理；
（3）浇注压射：采用机械手料勺从熔化保温炉向熔杯输送合金液，压射冲头依次按照低速压射、超高速压射和增压压射向模具型腔中平稳推进合金液，最后得到汽车转向器壳体毛坯。
上述方案可见，本发明在进行浇注前，通过加入精炼剂和二次氮气先后对浇注料进行去渣排气处理，使浇注料的纯度大大提高，为后续浇注出高质量的产品提供保证；对进行浇注的模具进行预热和清洁，这从外部条件进一步对后续浇注的产品质量提供保证，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；在浇注过程中采用低速压射、超高速压射和增压压射向模具型腔中平稳推进合金液，这与传统的浇注不同，通过低速压射、超高速压射和增压压射能保证产品成型后，产品综合性能好，合金在充分的压力下结晶成型，不会在制品内形成气孔，制得的产品组织致密均匀，气缩孔小，铸件外观良好，生产效率高，强度高，这进一步保证了产品的良品率，间接地降低了成本，提高了企业的效益。
作为一个优选的方案，所述步骤（1）中，若所述精炼后的铝液超过4小时未浇注，则作回炉料使用，作为回炉料时，加入集中熔化炉的铝合金材料中新料不少于70％。
上述方案可见，超过4个小时未进行浇注的液态铝合金，为了避免长时间未浇注的液态铝合金在后续进行浇注时发生质量问题，而作为液态铝合金，若将其作为回炉料则能快速形成熔池，这能大大加快浇注压射的速度，又能避免发生产品质量问题。
作为一个优选的方案，所述步骤（2）中的模具采用一模一腔的分布形式。
上述方案可见，采用一模一腔的方式，可使得浇注压射成型的产品质量好，铸件外观良好，且避免后续投入过多的二次加工，降低了工作人员的劳动强度，也提高了生产效率。
作为一个优选的方案，所述步骤（2）中，在对模具进行预热后，在模具型腔内均匀喷上一层脱模剂，涂层厚度5～10微米，再通过对模具型腔进行吹气完成清洁处理。
上述方案可见，在模具中喷上一层脱模剂，能为后续的脱模工作带来极大的便利，而在喷上脱模剂后还对模具型腔进行吹气清洁，是要将型腔中未粘附在型腔中的脱模剂清掉，避免后续浇注压射的产品出现凹陷，影响铸件的外观。
作为一个优选的方案，所述步骤（3）中，在卧式冷室压铸机上进行浇注。
采用卧式冷室压铸机，其压铸效果好，效率高，为铸造出高质量的产品提供保证。
作为一个优选的方案，所述步骤（3）中，低速压射是在挤压压力12～14.7MPa下按照0.2～0.25m/s的速度进行压射，超高速压射是在挤压压力12～14.7MPa下按照5～6m/s的速度进行快速压射，增压压射是在挤压压力80～90MPa下进行压射以及保压10-15S。
上述方案进一步限定了低速压射、超高速压射和增压压射的参数，为保证产品的质量提供保障。
作为一个优选的方案，所述多孔塞为碳化硅制成的多孔塞。
上述方案可见，采用碳化硅制成的多孔塞，高温下不易改变铝合金成分，同时氮气通过多孔塞后气体温度变化不大，精炼效果好，大大降低铝合金液体的含氢量等，保证铸件良好的内部组织。
具体实施方式
在本实施例中，本发明提供了一种铝合金汽车转向器壳体，其特征在于，按重量百分比计算，它包括：10～12％Si，0.8～1.2％Fe，2～3.5％Cu，0.1～0.2％Mn，0.5～0.7％Mg，0＜Zn＜1.3％，0＜Ni＜0.1％，0＜Pb＜0.06％，0＜Sn＜0.06％，其余为Al。作为一个具体的实施例，选取11％Si，1.0％Fe，2.2％Cu，0.15％Mn，0.6％Mg，Zn1.3％，Ni0.1％，Pb0.05％，Sn0.05％，其余为Al。
为了获得上述铝合金汽车转向器壳体产品,其步骤为：（1）浇注前备料：先将集中熔化炉升温至600～650℃，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10～12min后去除浮渣，升温到740～760℃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，利用由碳化硅制成的多孔塞吹氮二次除气，吹气时间为4～5min，温度720～740℃，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665～680℃的温度条件下准备浇注；若所述精炼后的铝液超过4小时都未进行浇注压射，则作回炉料使用，作为回炉料时，加入集中熔化炉的铝合金材料中新料不少于70％。
（2）模具准备：模具采用一模一腔分布形式，将模具固定在卧式冷室压铸机上，对模具预热至160～180℃，然后在模具型腔内均匀喷上一层脱模剂，涂层厚度5～10微米，再对模具型腔进行吹气处理。
（3）浇注压射：采用机械手料勺从熔化保温炉向卧式冷室压铸机的熔杯输送合金液，压射冲头依次按照低速压射、超高速压射和增压压射向模具型腔平稳推进合金液，低速压射是在挤压压力12～14.7MPa下按照0.2～0.25m/s的速度进行压射，超高速压射是在挤压压力12～14.7MPa下按照5～6m/s的速度进行快速压射，增压压射是在挤压压力80～90MPa下进行压射以及保压10-15S，得到汽车转向器壳体毛坯。
为了对本发明作进一步的说明，下面，将上述实施例制得的铝合金汽车转向器壳体产品和现有技术制得的铝合金汽车转向器壳体产品作对比，以便对本发明作更进一步的说明。
利用上述方法制得铝合金汽车转向器壳体产品，以下简称为产品A。
利用现有技术方法制得铝合金汽车转向器壳体产品，以下简称为产品B。
将产品A和产品B进行性能比较，结果如表1所示。
表1产品A和产品B性能比较
上述比较可知：采用超高速压射的方法，所得产品无冷隔、欠铸等质量问题，漏气不良率小于0.1%，压断力大于240KN/cm2，布氏硬度大于HB52，总体质量良好。
本发明可应用于汽车铸造领域。

Claims (8)

1.一种铝合金汽车转向器壳体，其特征在于，按重量百分比计算，它包括：
10～12％Si，0.8～1.2％Fe，2～3.5％Cu，0.1～0.2％Mn，0.5～0.7％Mg，0＜Zn＜1.3％，0＜Ni＜0.1％，0＜Pb＜0.06％，0＜Sn＜0.06％，其余为Al。
2.一种如权利要求1所述的铝合金汽车转向器壳体的超高速铸造制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）浇注前备料：将集中熔化炉升温至600～650℃，将铝合金材料加入集中熔化炉中熔化成液态，加入用量为铝合金液体0.1～0.3％的除渣剂并静置10～12min后去除浮渣，升温到740～760℃时，通过氮气将精炼剂旋转吹入熔化炉内，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，利用由碳化硅制成的多孔塞吹氮二次除气，吹气时间为4～5min，温度720～740℃，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665～680℃的温度条件下准备浇注；
（2）模具准备：对模具预热至160～180℃，并对模具型腔进行清洁处理；
（3）浇注压射：采用机械手料勺从熔化保温炉向熔杯输送合金液，压射冲头依次按照低速压射、超高速压射和增压压射向模具型腔中平稳推进合金液，最后得到汽车转向器壳体毛坯。
3.根据权利要求2所述的铝合金汽车转向器壳体超高速铸造制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，若所述精炼后的铝液超过4小时未浇注，则作回炉料使用，作为回炉料时，加入集中熔化炉的铝合金材料中新料不少于70％。
4.根据权利要求2所述的铝合金汽车转向器壳体超高速铸造制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的模具采用一模一腔的分布形式。
5.根据权利要求2所述的铝合金汽车转向器壳体超高速铸造制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，在对模具进行预热后，在模具型腔内均匀喷上一层脱模剂，涂层厚度5～10微米，再通过对模具型腔进行吹气完成清洁处理。
6.根据权利要求2所述的铝合金汽车转向器壳体超高速铸造制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，在卧式冷室压铸机上进行浇注。
7.根据权利要求2所述的铝合金汽车转向器壳体超高速铸造制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，低速压射是在挤压压力12～14.7MPa下按照0.2～0.25m/s的速度进行压射，超高速压射是在挤压压力12～14.7MPa下按照5～6m/s的速度进行快速压射，增压压射是在挤压压力80～90MPa下进行压射以及保压10-15S。
8.根据权利要求2所述的铝合金汽车转向器壳体超高速铸造制备方法，其特征在于：所述多孔塞为碳化硅制成的多孔塞。
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