CN106119631B - 汽车零部件外壳体压铸模具材料及其加工方法 - Google Patents

汽车零部件外壳体压铸模具材料及其加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车零部件外壳体压铸模具材料及其加工方法，模具采用镁铝合金制备，所述镁铝合金包括如下质量比的组分，铁1.5%~3.5%，镁 8.1%~10.5%，银 0.25%~0.85%，钨 0.06%~0.18%，铬0.08%~0.18%，锡 0.07%~0.56%，锌1.2%~3.8%，碳化硅 0.08%~1.76%，石墨 0.05%~0.15%，余量为铝。具有良好的强度、韧性及抗高温热疲劳性能,能承受温度聚变,适宜在高温下长期工作,并具有淬透性高、尺寸稳定性强及加工性好、耐热裂纹性能强，适合大型、结构复杂、精密、长寿命要求的高性能压铸模、挤压模等。

Description

汽车零部件外壳体压铸模具材料及其加工方法
技术领域
本发明属于压铸生产领域，具体涉及一种汽车零部件外壳体压铸模具材料及其加工方法。
背景技术
压铸简称压为铸造，是一种金属零件接近最终形状尺寸的精密成形技术，最终产品为压铸件。其本质是在高压作用下，液态金属以高速充填进入模具型腔，并在压力作用下成形和凝固，从而获得轮廓清晰、表面光洁的压铸件。在有色金属铸造行业，压铸是一种重要的铸造方法。近年来以镁和铝为主的轻合金在压铸行业中占据着重要地位，通过压铸得到的铝合金铸件约占铅合金铸件总量的六成。
汽车是中国制造业的支柱产业之一,国家重大专项目标就是为促进汽车、船舶、航空航天、发电设备四个领域发展。我国轿车铝合金发动机缸体、变速箱壳体等大型、复杂、高寿命压铸模具目前还不能自主生产,主要依靠进口,比如一汽丰田、天津丰田、东风本田、重庆长安等。大型、复杂、高寿命压铸模具的核心技术被发达国家垄断,成为制约我国汽车发动机关键部件国产化和汽车更新换代速度提升的一个重要因素。
目前,我国压铸模具的失效形式大多是热疲劳裂纹所致。压铸模具常与左右高速熔化的炽热金属液接触,并被反复的加热、冷却,工作环境极其恶劣。其中,铝合金压铸模具的服役条件较为苛刻,压铸模具钢应具有足够的高温硬度和高温强度,即高的回火稳定性在工作时还承受一定的冲击力和较严重的冲蚀,还必须具备好的耐磨性和一定的韧性由于反复急冷急热而产生的交变热应力会使模腔表面产生龟裂现象,即热疲劳,应当具有高的抗热疲劳性能和抗氧化能力对于尺寸较大的热作模具,为使整个截面性能均匀,压铸模具钢还应具有高的淬透性和较小的热处理变形特性。国内主要的压铸模具材料有4Cr5MoSiV1、3Cr2W8V等，最常使用的4Cr5MoSiV1钢具有较高的强度、回火稳定性,良好的韧性及抗热疲劳性,但在600℃以上的热强性欠佳,不适合压铸高熔点合金,而钢的导热性和抗热疲劳能力差,塑韧性低,容易发生早期断裂。因此,开发具有自主知识产权的、优质、高性能的压铸模具有十分紧迫的现实意义。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种汽车零部件外壳体压铸模具材料及其加工方法，模具材料具有良好的强度、韧性及抗高温热疲劳性能,能承受温度聚变,适宜在高温下长期工作,并具有淬透性高、尺寸稳定性强及加工性好、耐热裂纹性能强，适合大型、结构复杂、精密、长寿命要求的高性能压铸模、挤压模等。
为了实现上述目的，本发明采用的技术手段为：
一种汽车零部件外壳体压铸模具材料，模具采用镁铝合金制备，所述镁铝合金包括如下质量比的组分，铁1.5％～3.5％，镁8.1％～10.5％，银0.25％～0.85％，钨0.06％～0.18％，铬0.08％～0.18％，锡0.07％～0.56％，锌1.2％～3.8％，碳化硅0.08％～1.76％，石墨0.05％～0.15％，余量为铝。
进一步优选为铁2％，镁9.3％，银0.56％，钨0.12％，铬0.12％，锡0.35％，锌2.1％，碳化硅1.26％，石墨0.09％，余量为铝。该配方中添加的石墨和碳化硅能够提高模具的抗高温热疲劳性能,能承受温度聚变。
所述的一种汽车零部件外壳体压铸模具材料的加工方法，包括以下步骤：
1)、将镁铝合金原料置于烧炉中，在惰性气体保护下，加热至680～720℃，使合金原料液化形成金属液；搅拌并震荡金属液，排出金属液内的气体；
2)、合模：将金属液至于模具中，直到模具分型面间隙不超过30mm，停止合模；
3)像步骤2)的间隙中注入氧气，继续合模，模具完全闭合；
4)向料筒中注入液态原料，然后注入氧气，压铸；
5)对铸件进行退火处理。
步骤1)中加热至690℃，搅拌转速为1200～1500rpm。
步骤2)中模具分型面间隙在15～25mm之间。
步骤4)中压铸工艺条件为：系统压力：18～22Mpa，喷涂时间5～8s，压铸温度：680～720℃，内浇口速度小于0.5m/s，压铸件在模内停留时间为3～5s，冷却成型后开模取出铸件。
步骤5)中退火工艺为三小时降温至300℃，保温5～7h，然后出炉空冷。
有益效果：本发明提供的汽车零部件外壳体压铸模具材料及其加工方法，模具材料中添加有多种混合金属，具有良好的强度、韧性及抗高温热疲劳性能,能承受温度聚变,适宜在高温下长期工作,并具有淬透性高、尺寸稳定性强及加工性好、耐热裂纹性能强，适合大型、结构复杂、精密、长寿命要求的高性能压铸模、挤压模等。
具体实施方式
实施例1
一种汽车零部件外壳体压铸模具材料，模具采用镁铝合金制备，所述镁铝合金包括如下质量比的组分，铁1.5％，镁8.1％，银0.25％，钨0.06％，铬0.08％，锡0.07％，锌1.2％，碳化硅0.08％，石墨0.05％，余量为铝。
所述的一种汽车零部件外壳体压铸模具材料的加工方法，包括以下步骤：
1)、将镁铝合金原料置于烧炉中，在惰性气体保护下，加热至690℃，使合金原料液化形成金属液；以1300rpm的转速搅拌并震荡金属液，排出金属液内的气体；
2)、合模：将金属液至于模具中，直到模具分型面间隙在20～30mm，停止合模；
3)像步骤2)的间隙中注入氧气，继续合模，模具完全闭合；
4)向料筒中注入液态原料，然后注入氧气，压铸，压铸工艺为：系统压力：20Mpa，喷涂时间6s，压铸温度：690～700℃，内浇口速度小于0.5m/s，压铸件在模内停留时间为4s，冷却成型后开模取出铸件；
5)对铸件进行退火处理，三小时降温至300℃，保温6h，然后出炉空冷。所得到的产品的抗拉强度(δb)≥660Mpa，延伸率(δb)≥15％，能承受350℃温差的温度聚变。
实施例2
一种汽车零部件外壳体压铸模具材料，模具采用镁铝合金制备，所述镁铝合金包括如下质量比的组分，铁1.5％～3.5％，镁8.1％～10.5％，银0.25％～0.85％，钨0.06％～0.18％，铬0.08％～0.18％，锡0.07％～0.56％，锌1.2％～3.8％，碳化硅0.08％～1.76％，石墨0.05％～0.15％，余量为铝。
所述的一种汽车零部件外壳体压铸模具材料的加工方法，包括以下步骤：
1)、将镁铝合金原料置于烧炉中，在惰性气体保护下，加热至690℃，使合金原料液化形成金属液；以1300rpm的转速搅拌并震荡金属液，排出金属液内的气体；
2)、合模：将金属液至于模具中，直到模具分型面间隙在20～30mm，停止合模；
3)像步骤2)的间隙中注入氧气，继续合模，模具完全闭合；
4)向料筒中注入液态原料，然后注入氧气，压铸，压铸工艺为：系统压力：20Mpa，喷涂时间6s，压铸温度：690～700℃，内浇口速度小于0.5m/s，压铸件在模内停留时间为4s，冷却成型后开模取出铸件；
5)对铸件进行退火处理，三小时降温至300℃，保温6h，然后出炉空冷。所得到的产品的抗拉强度(δb)≥680Mpa，延伸率(δb)≥18％，能承受330℃温差的温度聚变。
实施例3
一种汽车零部件外壳体压铸模具材料，模具采用镁铝合金制备，所述镁铝合金包括如下质量比的组分，铁2％，镁9.3％，银0.56％，钨0.12％，铬0.12％，锡0.35％，锌2.1％，碳化硅1.26％，石墨0.09％，余量为铝。
所述的一种汽车零部件外壳体压铸模具材料的加工方法，包括以下步骤：
1)、将镁铝合金原料置于烧炉中，在惰性气体保护下，加热至690℃，使合金原料液化形成金属液；以1300rpm的转速搅拌并震荡金属液，排出金属液内的气体；
2)、合模：将金属液至于模具中，直到模具分型面间隙在20～30mm，停止合模；
3)像步骤2)的间隙中注入氧气，继续合模，模具完全闭合；
4)向料筒中注入液态原料，然后注入氧气，压铸，压铸工艺为：系统压力：20Mpa，喷涂时间6s，压铸温度：690～700℃，内浇口速度小于0.5m/s，压铸件在模内停留时间为4s，冷却成型后开模取出铸件；
5)对铸件进行退火处理，三小时降温至300℃，保温6h，然后出炉空冷。所得到的产品的抗拉强度(δb)≥730Mpa，延伸率(δb)≥22％，能承受420℃温差的温度聚变。

Claims (6)

1.一种汽车零部件外壳体压铸模具材料，其特征在于，模具采用镁铝合金制备，所述镁铝合金包括如下质量比的组分，铁1.5%~3.5%，镁 8.1%~10.5%，银 0.25%~0.85%，钨 0.06%~0.18%，铬0.08%~0.18%，锡 0.07%~0.56%，锌1.2%~3.8%，碳化硅 0.08%~1.76%，石墨 0.05%~0.15%， 余量为铝。
2.权利要求1所述的一种汽车零部件外壳体压铸模具材料的加工方法，其特征在于，
包括以下步骤：
1）、将镁铝合金原料置于烧炉中，在惰性气体保护下，加热至680~720℃，使合金原料液化形成金属液；搅拌并震荡金属液，排出金属液内的气体；
2）、合模：将金属液至于模具中，直到模具分型面间隙不超过30mm，停止合模；
3）像步骤2)的间隙中注入氧气，继续合模，模具完全闭合；
4）向料筒中注入液态原料，然后注入氧气，压铸；
5）对铸件进行退火处理。
3.根据权利要求2所述的一种汽车零部件外壳体压铸模具材料的加工方法，其特征在于，步骤1）中加热至690℃，搅拌转速为1200~1500rpm。
4.根据权利要求2所述的一种汽车零部件外壳体压铸模具材料的加工方法，其特征在于，步骤2）中模具分型面间隙在15~25mm之间。
5.根据权利要求2所述的一种汽车零部件外壳体压铸模具材料的加工方法，其特征在于，步骤4）中压铸工艺条件为：系统压力：18~22Mpa，喷涂时间5～8s，压铸温度：680 ～
720℃，内浇口速度小于0.5m/s，压铸件在模内停留时间为3~5s，冷却成型后开模取出铸件。
6.根据权利要求2所述的一种汽车零部件外壳体压铸模具材料的加工方法，其特征在于，步骤5）中退火工艺为三小时降温至300℃，保温5~7h，然后出炉空冷。
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