CN106119626A - 一种汽车轻量化底盘铝合金结构件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车轻量化底盘铝合金结构件及其制备方法，将原料硅、铁、铜、镁、锌、铬、镍、锡、钛、铅、锰和铝按照重量配比混合，经过熔炼、压铸、将产品从压铸机中取出，冷却后进行切边、手工清理、搬运、抛丸、ECM电极去毛刺、清洗后，烘干、检验、包装、出厂，得到产品。本发明制备方法中通过对铝合金变质处理，细化晶粒，使得产品综合机械性能比普通方式提高20％以上；铝液中增加合金元素，使得延伸率大大提高到5％。

Description

一种汽车轻量化底盘铝合金结构件及其制备方法
技术领域
本发明涉及压铸领域，更具体地，涉及一种汽车轻量化底盘铝合金结构件及其制备方法。
背景技术
由于铝合金的低密度、柔性地强度设计、铸造性、切削性、耐磨性等优点，适用于铸造汽车零配件。在汽车制造中，由于连接底盘到其他临近部件需要支撑，所以此类零件对综合机械性能要求很高。在汽车高频振动下，底盘产品应力和机械性能要达到很高的水平，以免零件裂纹或直接断裂。
发明内容
本发明的目的是针对上述已有技术中需要达到的技术标准，提供一种汽车轻量化底盘铝合金结构件及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
根据本发明提供一种汽车轻量化底盘铝合金结构件，由以下重量百分比的组分组成：硅8.0-11.0％，铁≤1.4％，铜2.0-4.0％，镁≤0.65％，锌≤1.3％，铬≤0.20％，镍≤0.60％，锡≤0.35％，钛≤0.30％，铅≤0.45％，锰≤0.75％，余量为铝。
优选地，由以下重量百分比的组分组成：硅8.0-11.0％，铁0.5-1.3％，铜2.0-4.0％，镁≤0.65％，锌≤1.3％，铬≤0.20％，镍≤0.60％，锡≤0.35％，钛≤0.30％，铅≤0.45％，锰≤0.75％，余量为铝。
优选地，由以下重量百分比的组分组成：硅8.5-10.5％，铁0.5-1.3％，铜2.5-3.5％，镁0.05-0.65％，锌1.0-1.3％，铬0.05-0.20％，镍0.05-0.60％，锡0.10-0.35％，钛0.15-0.30％，铅0.15-0.45％，锰0.2-0.75％，余量为铝。
优选地，由以下重量百分比的组分组成：硅10.5％，铁1.3％，铜3％，镁0.65％，锌1.3％，铬0.20％，镍0.60％，锡0.35％，钛0.30％，铅0.45％，锰0.75％，余量为铝。
优选地，由以下重量百分比的组分组成：硅8.0％，铁0.5％，铜2.0％，镁0.25％，锌0.2％，铬0.07％，镍0.20％，锡0.20％，钛0.10％，铅0.20％，锰0.35％，余量为铝。
优选地，由以下重量百分比的组分组成：硅11.0％，铁1.3％，铜4.0％，镁0.55％，锌1.3％，铬0.15％，镍0.55％，锡0.35％，钛0.30％，铅0.45％，锰0.75％，余量为铝。
优选地，由以下重量百分比的组分组成：硅9.0％，铁1.3％，铜3.0％，镁0.35％，锌1.2％，铬0.15％，镍0.45％，锡0.35％，钛0.25％，铅0.22％，锰0.65％，余量为铝。
本发明还提供一种如上所述的汽车轻量化底盘铝合金结构件的制备方法，包括以下步骤：
1)将熔炼炉加热升温至600℃以上，按照配比重量将硅、铁、铜、镁、锌、铬、镍、锡、钛、铅、锰和铝加入到炉膛内，每一小时对混合物料搅拌一次。
2)继续加热上述混合物料，待混合物料的温度上升至720℃±10℃时，加入用量为混合物料的0.1％-0.8％的精炼剂进行精炼，用钟罩将精炼剂压入混合物料液体中进行圆周搅拌5-15分钟，然后加入0.3％的变质剂，采用99.99％的氩气进行除气操作3～15分钟，静止10～15分钟准备压铸；
3)将模具固定在压铸机的动定模板上，将模具预热至160～250℃，在模具型腔内均匀喷上一层水基涂料，涂型厚度为0.005～0.008mm，加热并保持模具温度为120-180℃；
4)将步骤3)处理完成的混合物料液体压入模具内，压射取出零件后，进行180℃的时效处理，经过10小时处理制得所需的汽车轻量化底盘铝合金结构件半成品；
5)将步骤4)中的到的半成品冷却后进行切边、X探伤、抛丸、加工ECM去毛刺、进行终清洗烘干和最终检验，得到产品。
本发明的汽车轻量化底盘铝合金结构件改善了原有薄壁支架类产品应力集中，产品容易产生裂纹的产品缺陷，韧性可以达到190Mpa以上，延伸率达到5％以上，远优于现有产品的延伸率(一般通常在2％左右)因此，本发明的汽车轻量化底盘铝合金结构件具有良好的市场前景。
本发明制备方法中通过对铝合金变质处理，细化晶粒，使得产品综合机械性能比普通方式提高20％以上；铝液中增加合金元素，使得延伸率大大提高到5％。
本发明的汽车轻量化底盘铝合金结构件产品进过低温人工时效，应力完全去除，降低高频率下裂纹。
本发明的汽车轻量化底盘铝合金结构件对铝合金成分进行严格控制，Mn和Mg的含量比例进行单独配比，以提高机械性能。
本发明的制备方法中人工时效温度控制在180℃，经过10小时处理，应力完全去除，同时提高产品综合性能。
具体实施方式
实施例1
一种汽车轻量化底盘铝合金结构件，由以下重量百分比的组分组成：硅10.5％，铁1.3％，铜3％，镁0.65％，锌1.3％，铬0.20％，镍0.60％，锡0.35％，钛0.30％，铅0.45％，锰0.75％，余量为铝。
将熔炼炉加热升温至600℃以上，按照上述配比重量将硅、铁、铜、镁、锌、铬、镍、锡、钛、铅、锰和铝加入到炉膛内，每一小时对混合物料搅拌一次；继续加热上述混合物料，待混合物料的温度上升至720℃±10℃时，加入用量为混合物料的0.1％-0.8％的精炼剂进行精炼，用钟罩将精炼剂压入混合物料液体中进行圆周搅拌5-15分钟，然后加入0.3％的变质剂，采用99.99％的氩气进行除气操作3～15分钟，静止10～15分钟准备压铸；将模具固定在压铸机的动定模板上，将模具预热至160～250℃，在模具型腔内均匀喷上一层水基涂料，涂型厚度为0.005～0.008mm，加热并保持模具温度为120-180℃；将处理完成的混合物料液体压入模具内，压射取出零件后，进行180℃的时效处理，经过10小时处理制得所需的汽车轻量化底盘铝合金结构件半成品；将半成品冷却后进行切边、X探伤、抛丸、加工ECM去毛刺、进行终清洗烘干和最终检验，得到产品。
与现有产品相比，本发明的汽车轻量化底盘铝合金结构件的产品耐久性好，使用次数大于300万次；延伸率为6％，产品高频率震动无裂纹，屈服强度210Mpa，使得产品综合机械性能比普通方式提高20％以上。
实施例2
在本实施例中，汽车轻量化底盘铝合金结构件，由以下重量百分比的组分组成：硅8.0％，铁0.5％，铜2.0％，镁0.25％，锌0.2％，铬0.07％，镍0.20％，锡0.20％，钛0.10％，铅0.20％，锰0.35％，余量为铝。
上述汽车轻量化底盘铝合金结构件通过与实施例1相同的方法得到。
与现有产品相比，本发明的汽车轻量化底盘铝合金结构件的产品耐久性好，使用次数大于300万次；延伸率为5％，产品高频率震动无裂纹，屈服强度200Mpa，使得产品综合机械性能比普通方式提高20％以上。
实施例3
在本实施例中，汽车轻量化底盘铝合金结构件，由以下重量百分比的组分组成：硅11.0％，铁1.3％，铜4.0％，镁0.55％，锌1.3％，铬0.15％，镍0.55％，锡0.35％，钛0.30％，铅0.45％，锰0.75％，余量为铝。
上述汽车轻量化底盘铝合金结构件通过与实施例1相同的方法得到。
与现有产品相比，本发明的汽车轻量化底盘铝合金结构件的产品耐久性好，使用次数大于300万次；延伸率为5％，产品高频率震动无裂纹，屈服强度190Mpa，使得产品综合机械性能比普通方式提高20％以上。
实施例4
在本实施例中，汽车轻量化底盘铝合金结构件，由以下重量百分比的组分组成：硅9.0％，铁1.3％，铜3.0％，镁0.35％，锌1.2％，铬0.15％，镍0.45％，锡0.35％，钛0.25％，铅0.22％，锰0.65％，余量为铝。。
上述汽车轻量化底盘铝合金结构件通过与实施例1相同的方法得到。
与现有产品相比，本发明的汽车轻量化底盘铝合金结构件的产品耐久性好，使用次数大于300万次；延伸率为6％，产品高频率震动无裂纹，屈服强度215Mpa，使得产品综合机械性能比普通方式提高20％以上。
实施例5
在本实施例中，汽车轻量化底盘铝合金结构件，由以下重量百分比的组分组成：硅8.5％，铁1.4％，铜3.5％，镁0.60％，锌0.9％，铬0.11％，镍0.40％，锡0.35％，钛0.30％，铅0.35％，锰0.75％，余量为铝。
上述汽车轻量化底盘铝合金结构件通过与实施例1相同的方法得到。
与现有产品相比，本发明的汽车轻量化底盘铝合金结构件的产品耐久性好，使用次数大于300万次；延伸率为6％，产品高频率震动无裂纹，屈服强度195Mpa，使得产品综合机械性能比普通方式提高20％以上。
实施例1-5中使用的精炼剂可以是型号为HZ-LGJ、HZ-HSJ、HZ-WNJ的精炼剂，例如由徐州华中铝业有限公司生产；实施例1-5中使用的变质剂可以是型号为HZ-BZ的变质剂，例如由徐州华中铝业有限公司生产。
采用上述实施例1-5中生产制备得到的汽车轻量化底盘铝合金结构件与现有的汽车轻量化底盘铝合金结构件对比结果如下表1所示。
表1 本发明制备的及现有的汽车轻量化底盘铝合金结构件性能对比
由此可见，本发明的生产制备得到的汽车轻量化底盘铝合金结构件改善了原有薄壁支架类产品应力集中，产品容易产生裂纹的产品缺陷，韧性可以达到190Mpa以上，延伸率达到5％以上，远优于现有产品的延伸率(一般通常在2％左右)因此，本发明的汽车轻量化底盘铝合金结构件具有良好的市场前景。
以控制组织相结构的均匀性、延伸率、时效工艺指标为基础，通过分析影响产品质量的原料选择、生产设备对生产工艺参数调整，生产过程中相关因素对产品质量要求为调整思路和方法，在铝合金材料配合比、压铸工艺，模具的开发设计。生产过程自动操作相关技术数据确定，通过小试和中试论证各相关因素以及各参数的合理、协调，达到其生产工艺。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims (8)

1.一种汽车轻量化底盘铝合金结构件，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：硅8.0-11.0％，铁≤1.4％，铜2.0-4.0％，镁≤0.65％，锌≤1.3％，铬≤0.20％，镍≤0.60％，锡≤0.35％，钛≤0.30％，铅≤0.45％，锰≤0.75％，余量为铝。
2.根据权利要求1所述的汽车轻量化底盘铝合金结构件，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：硅8.0-11.0％，铁0.5-1.3％，铜2.0-4.0％，镁≤0.65％，锌≤1.3％，铬≤0.20％，镍≤0.60％，锡≤0.35％，钛≤0.30％，铅≤0.45％，锰≤0.75％，余量为铝。
3.根据权利要求2所述的汽车轻量化底盘铝合金结构件，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：硅8.5-10.5％，铁0.5-1.3％，铜2.5-3.5％，镁0.05-0.65％，锌1.0-1.3％，铬0.05-0.20％，镍0.05-0.60％，锡0.10-0.35％，钛0.15-0.30％，铅0.15-0.45％，锰0.2-0.75％，余量为铝。
4.根据权利要求3所述的汽车轻量化底盘铝合金结构件，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：硅10.5％，铁1.3％，铜3％，镁0.65％，锌1.3％，铬0.20％，镍0.60％，锡0.35％，钛0.30％，铅0.45％，锰0.75％，余量为铝。
5.根据权利要求2所述的汽车轻量化底盘铝合金结构件，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：硅8.0％，铁0.5％，铜2.0％，镁0.25％，锌0.2％，铬0.07％，镍0.20％，锡0.20％，钛0.10％，铅0.20％，锰0.35％，余量为铝。
6.根据权利要求2所述的汽车轻量化底盘铝合金结构件，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：硅11.0％，铁1.3％，铜4.0％，镁0.55％，锌1.3％，铬0.15％，镍0.55％，锡0.35％，钛0.30％，铅0.45％，锰0.75％，余量为铝。
7.根据权利要求2所述的汽车轻量化底盘铝合金结构件，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：硅9.0％，铁1.3％，铜3.0％，镁0.35％，锌1.2％，铬0.15％，镍0.45％，锡0.35％，钛0.25％，铅0.22％，锰0.65％，余量为铝。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的汽车轻量化底盘铝合金结构件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将熔炼炉加热升温至600℃以上，按照配比重量将硅、铁、铜、镁、锌、铬、镍、锡、钛、铅、锰和铝加入到炉膛内，每一小时对混合物料搅拌一次；
2)继续加热上述混合物料，待混合物料的温度上升至720℃±10℃时，加入用量为混合物料的0.1％-0.8％的精炼剂进行精炼，用钟罩将精炼剂压入混合物料液体中进行圆周搅拌5-15分钟，然后加入0.3％的变质剂，采用99.99％的氩气进行除气操作3～15分钟，静止10～15分钟准备压铸；
3)将模具固定在压铸机的动定模板上，将模具预热至160～250℃，在模具型腔内均匀喷上一层水基涂料，涂型厚度为0.005～0.008mm，加热并保持模具温度为120-180℃；
4)将步骤3)处理完成的混合物料液体压入模具内，压射取出零件后，进行180℃的时效处理，经过10小时处理制得所需的汽车轻量化底盘铝合金结构件半成品；
5)将步骤4)中的到的半成品冷却后进行切边、X探伤、抛丸、加工ECM去毛刺、进行终清洗烘干和最终检验，得到产品。
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