CN106591633B - 高精度汽车配件铸造模具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铸造模具，尤其是高精度汽车配件铸造模具，由以下原料按重量份数制成：稀土粉10~13份、ZAlSi5Cu1Mg 80~90份、石英粉3~6份、刚玉粉2~5份、硅酸乙酯3~5份、陶瓷粉10~15份、石墨烯0.5~1份。本发明提供的高精度汽车配件铸造模具强度高、密度大、耐磨损性高、热疲劳性高，使铸造模具加工后型腔表面光洁度高，提高了精度，使铸得的铸件表面质量好、尺寸精度高。

Description

高精度汽车配件铸造模具
技术领域
本发明涉及一种铸造模具，尤其是高精度汽车配件铸造模具。
背景技术
汽车配件多采用铸造的方法制造，尤其是高精度铸造，铸造完成的零件可以直接使用，减低了加工成本，非常适合大规模的零件生产。但是目前的铸造模具存在铸造模具强度低，铸造模具耐磨损性能和热疲劳性能较差，导致铸造模具使用寿命短。铸造模具还容易结垢，而结垢容易造成铸件表面粗糙或粘砂缺陷，导致铸件精确度降低，甚至会造成铸件批量报废，严重影响经济效益。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种强度高、使用寿命长的高精度汽车配件铸造模具，具体技术方案为：
高精度汽车配件铸造模具，由以下原料按重量份数制成：稀土粉10~13份、ZAlSi5Cu1Mg 80~90份、石英粉3~6份、刚玉粉2~5份、硅酸乙酯3~5份、陶瓷粉10~15份、石墨烯0.5~1份。
所述高精度汽车配件铸造模具由以下原料按重量份数制成：稀土合金11~12份、ZAlSi5Cu1Mg 84~86份、石英粉4~5份、刚玉粉3~4份、硅酸乙酯4~4.5份、陶瓷粉12~13份、石墨烯0.7~0.8份。
所述稀土粉、石英粉、刚玉粉和陶瓷粉的颗粒度均为40~50目。
所述稀土粉为轻稀土粉。
高精度汽车配件铸造模具的制备方法为：
（1）将合适量的ZAlSi5Cu1Mg 加入到工频电炉中熔炼，设置熔炼温度为700~750℃，将ZAlSi5Cu1Mg 融化成铝水；
（2）根据产品设计，选取合适的配方的比例，称取稀土粉，加入到步骤（1）融化后的铝水中；
（3）加入稀土粉后，机械搅动2~3分钟；
（4）设置工频电炉的温度为1500~1550℃；
（5）当工频电炉达到设定温度后，取合适的配方的比例，称取石英粉、刚玉粉和陶瓷粉，将石英粉、刚玉粉和陶瓷粉加入到铝水中；
（6）加入石英粉、刚玉粉和陶瓷粉后，机械搅拌10~15分钟后，根据产品设计，选取合适的配方的比例，称取硅酸乙酯和稀土粉，加入到铝水中；
（7）加入硅酸乙酯和稀土粉后，机械搅拌3~5分钟后，取合适的配方的比例，称取石墨烯，加入到钢水中；
（8）加入石墨烯后，机械搅拌均匀，保持熔炼温度1500~1550℃继续熔炼40分钟；
（9）熔炼后出炉，出炉前将温度降低，使出炉时温度为760~780℃；
（10）出炉后的钢液冷却15~25分钟后，注入砂型中，进行浇铸铸件；
（11）浇铸完成后，自然冷却24小时，开箱清理铸件；
（12）将清理完的铸件进行常规的热处理；
（13）将热处理完成的铸件进行机加工，根据图纸加工出高精度汽车配件铸造模具。
高精度汽车配件铸造模具的热处理方法为：
（1）将铸件放置到固溶处理炉中，将固溶处理炉的温度设定为350℃，使铸件温度升到350℃；
（2）当铸件温度升至350℃时，进行低温保温处理，低温保温时间为0.5小时；
（3）铸件低温保温完成后，将固溶处理炉的温度设为520~530℃；
（4）当铸件温度达到520~530℃时，进行高温保温处理，高温保温时间为3小时；
（5）铸件高温保温结束后，将铸件从固溶处理炉中取出，放到热水中冷却，热水温为80~90℃，冷却至水温；
（6）从热水中取出铸件，让铸件自然冷却。
ZAlSi5Cu1Mg 为ZL105铝合金，具有良好的铸造性能和较高的气密性，切削加工性和焊接性均良好。
石墨烯是材质很硬的纳米材料，加入到铸造模具中有效提高铸造模具的强度、耐磨损性和热疲劳性。
经过实验，加入石墨烯的铸造模具与传统铸造模具比较：25℃时磨损体积从80x10-3 mm3减小至20 x 10-3 mm3，减小了75%，300℃时磨损体积从183x10-3 mm3减小至26x10-3 mm3，减小了85.8%；600℃时磨损体积从317x10-3 mm3减小至2 8x10-3 mm3，减小了91.2%。铸造模具的室温和高温耐磨损性能得到提高。
铸造模具用石墨烯改性的新型材料的网状裂纹级别从5级变为1级，主裂纹级别从7级变为1级，热裂纹级别从12级变为2级，改善了材料的热疲劳性能。
加入稀土粉、石英粉、刚玉粉和陶瓷粉提高了铸造模具的强度和密度，使铸造模具加工后型腔表面光洁度高，提高了精度，使铸得的铸件表面质量好、尺寸精度高。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
本发明提供的高精度汽车配件铸造模具强度高、密度大、耐磨损性高、热疲劳性高，使铸造模具加工后型腔表面光洁度高，提高了精度，使铸得的铸件表面质量好、尺寸精度高。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例一
高精度汽车配件铸造模具，由以下原料按重量份数制成：ZAlSi5Cu1Mg 80份、轻稀土粉10份、石英粉3份、刚玉粉2份、硅酸乙酯3份、陶瓷粉10份、石墨烯0.5份。
轻稀土粉、石英粉、刚玉粉和陶瓷粉的颗粒度均为40~50目。
实施例二
高精度汽车配件铸造模具，由以下原料按重量份数制成：ZAlSi5Cu1Mg90份、轻稀土粉13份、石英粉6份、刚玉粉5份、硅酸乙酯5份、陶瓷粉15份、石墨烯1份。
轻稀土粉、石英粉、刚玉粉和陶瓷粉的颗粒度均为40~50目。
实施例三
高精度汽车配件铸造模具，由以下原料按重量份数制成：ZAlSi5Cu1Mg 85份、轻稀土合金12份、石英粉5份、刚玉粉3.5份、硅酸乙酯4.5份、陶瓷粉12.5份、石墨烯0.8份。
轻稀土粉、石英粉、刚玉粉和陶瓷粉的颗粒度均为40~50目。
实施例四
高精度汽车配件铸造模具的制备方法为：
（1）将合适量的ZAlSi5Cu1Mg 加入到工频电炉中熔炼，设置熔炼温度为700~750℃，将ZAlSi5Cu1Mg 融化成铝水；
（2）根据产品设计，选取合适的配方的比例，称取稀土粉，加入到步骤（1）融化后的铝水中；
（3）加入稀土粉后，机械搅动2~3分钟；
（4）设置工频电炉的温度为1500~1550℃；
（5）当工频电炉达到设定温度后，取合适的配方的比例，称取石英粉、刚玉粉和陶瓷粉，将石英粉、刚玉粉和陶瓷粉加入到铝水中；
（6）加入石英粉、刚玉粉和陶瓷粉后，机械搅拌10~15分钟后，根据产品设计，选取合适的配方的比例，称取硅酸乙酯和稀土粉，加入到铝水中；
（7）加入硅酸乙酯和稀土粉后，机械搅拌3~5分钟后，取合适的配方的比例，称取石墨烯，加入到钢水中；
（8）加入石墨烯后，机械搅拌均匀，保持熔炼温度1500~1550℃继续熔炼40分钟；
（9）熔炼后出炉，出炉前将温度降低，使出炉时温度为760~780℃；
（10）出炉后的钢液冷却15~25分钟后，注入砂型中，进行浇铸铸件；
（11）浇铸完成后，自然冷却24小时，开箱清理铸件；
（12）将清理完的铸件进行常规的热处理；
（13）将热处理完成的铸件进行机加工，根据图纸加工出高精度汽车配件铸造模具。
实施例五
高精度汽车配件铸造模具的热处理方法为：
（1）将铸件放置到固溶处理炉中，将固溶处理炉的温度设定为350℃，使铸件温度升到350℃；
（2）当铸件温度升至350℃时，进行低温保温处理，低温保温时间为0.5小时；
（3）铸件低温保温完成后，将固溶处理炉的温度设为520~530℃；
（4）当铸件温度达到520~530℃时，进行高温保温处理，高温保温时间为3小时；
（5）铸件高温保温结束后，将铸件从固溶处理炉中取出，放到热水中冷却，热水温为80~90℃，冷却至水温；
（6）从热水中取出铸件，让铸件自然冷却。

Claims (3)

1.一种高精度汽车配件铸造模具，其特征在于，由以下原料按重量份数制成：稀土粉10~13份、ZAlSi5Cu1Mg 80~90份、石英粉3~6份、刚玉粉2~5份、硅酸乙酯3~5份、陶瓷粉10~15份、石墨烯0.5~1份，所述稀土粉、石英粉、刚玉粉和陶瓷粉的颗粒度均为40~50目，所述稀土粉为轻稀土粉；
所述高精度汽车配件铸造模具的制备方法为：
（1）将合适量的ZAlSi5Cu1Mg 加入到工频电炉中熔炼，设置熔炼温度为700~750℃，将ZAlSi5Cu1Mg 融化成铝水；
（2）根据产品设计，选取合适的配方的比例，称取稀土粉，加入到步骤（1）融化后的铝水中；
（3）加入稀土粉后，机械搅动2~3分钟；
（4）设置工频电炉的温度为1500~1550℃；
（5）当工频电炉达到设定温度后，取合适的配方的比例，称取石英粉、刚玉粉和陶瓷粉，将石英粉、刚玉粉和陶瓷粉加入到铝水中；
（6）加入石英粉、刚玉粉和陶瓷粉后，机械搅拌10~15分钟后，根据产品设计，选取合适的配方的比例，称取硅酸乙酯和稀土粉，加入到铝水中；
（7）加入硅酸乙酯和稀土粉后，机械搅拌3~5分钟后，取合适的配方的比例，称取石墨烯，加入到钢水中；
（8）加入石墨烯后，机械搅拌均匀，保持熔炼温度1500~1550℃继续熔炼40分钟；
（9）熔炼后出炉，出炉前将温度降低，使出炉时温度为760~780℃；
（10）出炉后的钢液冷却15~25分钟后，注入砂型中，进行浇铸铸件；
（11）浇铸完成后，自然冷却24小时，开箱清理铸件；
（12）将清理完的铸件进行常规的热处理；
（13）将热处理完成的铸件进行机加工，根据图纸加工出高精度汽车配件铸造模具。
2.根据权利要求1所述的高精度汽车配件铸造模具，其特征在于，由以下原料按重量份数制成：ZAlSi5Cu1Mg 84~86份、稀土合金11~12份、石英粉4~5份、刚玉粉3~4份、硅酸乙酯4~4.5份、陶瓷粉12~13份、石墨烯0.7~0.8份。
3.根据权利要求1所述的高精度汽车配件铸造模具，其特征在于，热处理方法为：
（1）将铸件放置到固溶处理炉中，将固溶处理炉的温度设定为350℃，使铸件温度升到350℃；
（2）当铸件温度升至350℃时，进行低温保温处理，低温保温时间为0.5小时；
（3）铸件低温保温完成后，将固溶处理炉的温度设为520~530℃；
（4）当铸件温度达到520~530℃时，进行高温保温处理，高温保温时间为3小时；
（5）铸件高温保温结束后，将铸件从固溶处理炉中取出，放到热水中冷却，热水温为80~90℃，冷却至水温；
（6）从热水中取出铸件，让铸件自然冷却。
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