CN106636797A - 镁铝合金汽车发动机支架的挤压铸造制备方法 - Google Patents

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CN106636797A CN201610920558.0A CN201610920558A CN106636797A CN 106636797 A CN106636797 A CN 106636797A CN 201610920558 A CN201610920558 A CN 201610920558A CN 106636797 A CN106636797 A CN 106636797A
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Abstract

本发明涉及一种镁铝合金汽车发动机支架的挤压铸造制备方法,镁铝合金的原料组分的重量百分比为:3.5‑5.5%Si,1~2.5%Fe,0.5~2%Ti且1<Fe/Ti<2,0.15~0.25%Cu,0.01~0.05%Mn,10.2~15.5%Mg,Zn<0.1%,Ni<0.05%,Pb<0.05%,Sn<0.05%,其余为Al。将原料组分在320~345℃预热,然后加入已经升温的坩埚熔化炉;继续升温至500~600℃通入氩气,再升温到760~780℃,转入吊包保温,精炼,浇注然后固溶时效强化,得到力学性能优越的汽车用的发动机支架,抗拉强度在320MPa以上,屈服强度在100‑110MPa。

Description

镁铝合金汽车发动机支架的挤压铸造制备方法
技术领域
[〇〇〇1]本发明涉及一种汽车发动机支架的制备方法,具体涉及一种镁铝合金汽车发动机支架的挤压铸造制备方法。属于合金制造技术领域。
背景技术
[〇〇〇2]在世界汽车市场的激烈竞争中,各国都在向高质量、高可靠性、重量轻、节能、低成本方向发展。在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、低成本的发展的要求;在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,降低成本的目的。要进一步扩大铝合金材料在汽车结构和动力总成系统的运用,现有的铝合金铸件的制备方法和制造工艺己难以满足这一要求。
[0003] 根据20〇3年的统计(铸造Vol.54N0.12):我国重力和砂型铸造的铝铸件占铝铸件总量的26.1%,压力铸造和低压铸造的错铸件所占比例分别为44.53%和25.47%,而利用精确成型的挤压铸造工艺生产的铝铸件仅占总铸件量的3.89%,与世界发达国家相比还有一定的差距。
[00〇4]目前,我国的汽车用铝合金发动机支架铝铸件生产制造方式呈现以下几种形式:砂型铸造,重力铸造,低压铸造和压力铸造;用这些传统的工艺制造出地汽车用铝合金发动机支架在外观呈现冷隔、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。同时,因成品率较低,资源和能源利用率低,铝废料再生利用率不高,环境污染严重等缺陷,阻碍了汽车高速的发展。经研宄表明,采用先进挤压铸造工艺和精确成型的挤压铸造方法开发的汽车用铝合金发动机支架产品已超过了用其他方式生产同类铝合金铸件的水平,在国内外还未达到此类水平。
[GGGS] CN 100423872 C公开了一种铝合金汽车发动机支架的挤压铸造制备方法,采用铝合金,经集中熔化炉升温,熔化、精炼与变质处理,然后浇铸,模具采用一模两腔对称分布形式,向挤压铸造机料筒输送合金液,挤压铸造机冲头向发动机支架模具型腔推注合金液并增压使铝合金液结晶,获得发动机支架挤压铸造零件,再进行固溶时效强化,得到的发动机支架力学性能优越,其抗拉强度从大于270MPa到大于278MPa,屈服强度在92-95MPa,硬度平均值在HB93-96。该力学性能仍不能满足实际应用的需求,有待进一步提高。
发明内容
[〇〇〇6]针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提出一种镁铝合金汽车发动机支架的挤压铸造制备方法,所述方法简单、能源消耗较低,得到的镁铝合金汽车发动机支架组织致密均匀,综合性能好,抗拉强度在320MPa以上,屈服强度在100-1 lOMPa,符合汽车零部件的高品质、高性能的要求。
[〇〇〇7]本发明的方法具体包括如下步骤:
[0008] (1)镁铝合金的原料组分的重量百分比为:3.5-5.5%Si,l〜2.5%Fe,0.5〜2%Ti且l<Fe/Ti<2,0.15〜0.25%Cu,0.01〜0.05%Mn,10.2〜15.5%Mg,Zn<0.1%,Ni<
0.05%,卩13<0.05%,311<0.05%,其余为八1。
[〇〇〇9] (2)将配制好的镁铝合金原料组分在烘箱中升温到32〇〜3451时,同时将jf祸溶化炉升温,在坩埚熔化炉底部撒上一层覆盖剂,将经过预热的镁铝合金原料组分加入;t甘祸熔化炉内;
[0010] (3)继续升温到500〜600°C时,开始通入氩气,氩气的流量为坩埚熔化炉溶剂的5〜8%/min;
[0011] (4)待镁铝合金原料组分完全熔化后,继续升温到760〜780°c,转入吊包保温,加入用量为镁铝合金1 • Swt %的精炼剂,用钟罩把精炼剂压入距坩埚底约3〇0mm高度,并作圆周搅拌,对合金进行精炼1.5〜2小时,静置30分钟后,除渣;
[0012] ⑶捞取表面浮渣后,降温至650-e7(TC的浇铸温度,准备浇铸。
[〇〇13] (6)汽车发动机固定支架铸件模具采用一模两腔对称分布形式,将模具固定在
350T卧式间接挤压铸造机上,预热至ieo〜iso °c,然后在模具型腔内均匀喷上一层具有隔热、保温作用的脱模剂,涂层厚度1〇〜15微米,继续加热模具至375°C。
[〇〇14] (7)采用机械手料勺从保温炉向挤压铸造机料桶输送合金液,挤压铸造机冲头向模具型腔平稳推进合金液、快速增压凝固结晶,调节挤压铸造工艺参数为:挤压压力lOOMPa,保压时间4¾,充型速度0 • 5m/s,充型时间l-7s,取出铸件,得到汽车发动机支架毛坯。
[0015] ⑶将汽车发动机支架毛坯置于热处理炉中,随炉加温至400°C,保温3小时;
[0016] (9)继续加热至600°C,保温9〜10小时;
[0017] (10)再降温至500°C保温4〜7小时,出炉空冷,在水温20°C中进行淬火;再进行150〜200 °C X 6小时的时效处理,得到铝合金汽车发动机支架。
[0018] 作为本发明所述方法的优选技术方案,步骤(1)所述镁铝合金的原料组分的重量百分比为:4_5%Si,l〜2%Fe,l 〜3%Ti 且 l<FeATi<2,0.15〜0.2%Cu,0.02%Mn,12~15%1^,211<0_1%,附<0_05%,?13<0_05%,311<0.05%,其余为八1。
[0019] 作为本发明所述方法的进一步优选技术方案,步骤(1)所述镁铝合金的原料组分的重量百分比为:4.5%Si,1.5%Fe,l%Ti,0.15%Cu,0.02%Mn,13_5%Mg,Zn<0_l%,Ni<0.05%,卩13<0.05%,311<0.05%,其余为八1。
[0020] 优选地,步骤⑵所述覆膜剂为NaCl和KC1的混合物。
[0021] 优选地,步骤⑶中所述氩气的流量为坩祸熔化炉溶剂的5〜8%/min。
[0022] 优选地,步骤⑵所述浇铸温度为6¾ °C。
[0023] 优选地,步骤(9)所述保温的时间为10小时。
[0024] 优选地,步骤(10)所述保温的时间为7小时。
[0025] 与现有技术相比,本发明通过调整镁铝合金的原料组分,添加合适量的Ti,控制Fe/Ti比,以及Ti与其他各元素的含量配比关系,适应性地调整制备过程中的工序以及参数控制,使得制备得到的汽车用镁铝合金发动机支架具有非常好的综合性能,制品内无气孔、缩孔及针孔等缺陷,组织致密均匀,晶粒较细;抗拉强度在32〇MPa以上,屈服强度在1〇〇-1 lOMPa。而且,本发明用挤压铸造工艺制造而成的汽车用铝合金发动机支架,能提高毛坯精度,减少加工余量,实现资源和能源的低消耗,促使经济效益的提高。
具体实施方式
[0026] 下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
[0027] 实施例1
[〇〇28] 一种镁铝合金汽车发动机支架的挤压铸造制备方法,所述方法包括如下步骤:
[0029] (1)镁铝合金的原料组分的重量百分比为:3.5%Si,1.8%Fe,l%Ti,0.25%Cu,
0.01%111,15_5%1%,211<0.1%,附<0_05%,?13<0_05%,811<0.05%,其余为八1。
[〇〇3〇] (2)将配置好的镁铝合金原料组分在烘箱中升温到320°C时,同时将坩埚熔化炉升温,在坩埚熔化炉底部撒上一层覆盖剂,将经过预热的镁铝合金原料组分加入坩埚熔化炉内;
[0031] (3)继续升温到6〇0°C时,开始通入氩气,氩气的流量为坩埚熔化炉溶剂的5%/min;
[0032] ⑷待镁铝合金原料组分完全熔化后,继续升温到78〇°C,转入吊包保温,加入用量为镁铝合金1 • 8wt %的精炼剂,用钟罩把精炼剂压入距坩埚底约3〇Omm高度,并作圆周搅拌,搅拌时捎带角度上下移动,对合金进行精炼1 • 5小时,静置30分钟后,除渣;
[〇〇33] (5)捞取表面浮渣后,降温至670°C,准备浇注;
[〇〇34] (6)汽车发动机固定支架铸件模具采用一模两腔对称分布形式设计,工艺设计时充分考虑充型、排气、补缩以及合金的流动性在挤压铸造过程中的重要性,将直浇道与树杈型横浇道、矩形内浇道尺寸按一定的比例连接而成,内浇道和溢流槽按一比一设计,其构成的金属通道能减少金属流动过程中的阻力,可有效地避免铸件缺陷的发生。
[〇〇35]将一模两腔模具固定在35〇T卧式间接挤压铸造机的左右模架上,采用专用模具温控装置来控制模具温度,首先预热至160 °C,然后在模具型腔内均匀喷上一层具有隔热、保温作用的脱模剂,涂层厚度10〜15微米,继续加热模具至375 °C。
[〇〇36] (7)采用机械手料勺从保温炉向挤压铸造机料桶输送合金液,挤压铸造机冲头向模具型腔平稳推进合金液、快速增压凝固结晶,这时调节挤压铸造工艺参数为:挤压压力lOOMPa,保压时间45s,充型速度0 • 5m/s,充型时间1-7s;取出铸件,得到汽车发动机支架毛坯;
[〇〇37] ⑶将汽车发动机支架毛坯置于热处理炉中,随炉加温至400°C,保温3小时;
[〇〇38] (9)继续加热至60(TC,保温10小时;
[〇〇39] (10)再降温至500°C保温4小时,出炉空冷,在水温20°C中进行淬火,将挤压铸造成型的支架毛坯进行固熔时效(T6)热处理,把毛坯置于热处理炉中,随炉加温2小时至520±5°C,保温7 • 5小时出炉,在水温约20°C中进行淬火;再进行150 ± 5°C X 6小时的时效处理,得到汽车用的铝合金发动机支架。制造的发动机支架铸件实体取样测试,其宏观针孔度等级为二级(参照GB10851-89),抗拉强度大于320MPa以上,屈服强度1 lOMPa,综合性能有了明显的提高。
[0040] 实施例2
[〇〇41] 一种镁铝合金汽车发动机支架的挤压铸造制备方法,所述方法包括如下步骤:
[0042] (1)镁铝合金的原料组分的重量百分比为:5.5%Si,2%Fe,1.2%Ti,0.15%Cu,
0.05%Mn,10.2%Mg,Zn<0.1%,Ni<0.05%,Pb<0_05%,Sn<0_05%,其余为 A1。
[0043] (2)将配置好的镁铝合金原料组分在烘箱中升温到345°C时,同时将坩祸溶化炉升温,在坩埚熔化炉底部撒上一层覆盖剂,将经过预热的镁铝合金原料组分加入坩埚溶化炉内;
[0〇44] (3)继续升温到5〇〇°C时,开始通入氩气,氩气的流量为:b甘祸恪化炉溶剂的8%/
min;
[0〇45] ⑷待镁招合金原料组分完全恪化后,继续升温到76〇°C,转入吊包保温,加入用量为镁铝合金1 • Swt %的精炼剂,用钟罩把精炼剂(精炼剂用量为铝液量的i %)、晶粒细化剂压入距谢埚底约300mm高度,并作圆周揽拌,对合金进行精炼2小时,静置25分钟后,除澄;[〇〇46] (5)捞取表面浮渣后,降温至650°C,准备浇注;
[〇〇47] (6)将一模两腔模具固定在350T卧式间接挤压铸造机的左右模架上,采用专用模具温控装置来控制模具温度,首先预热至18〇°C,然后在模具型腔内均匀喷上一层具有隔热、保温作用的脱模剂,涂层厚度10〜15微米,继续加热模具至375°C。 、
[〇〇48] (7)采用机械手料勺从保温炉向挤压铸造机料桶输送合金液,挤压铸造机冲头向模具型腔平稳推进合金液、快速增压凝固结晶,这时调节挤压铸造工艺参数为:挤压压力lOOMPa,保压时间4k,充型速度0 • 5m/s,充型时间Ws;取出铸件,得到汽车发动机支架毛坯;
[0〇49] ⑶将汽车发动机支架毛坯置于热处理炉中,随炉加温至400。(:,保温3小时;
[〇〇5〇] ⑶继续加热至60(TC,保温9小时;
[〇〇51] (10)再降温至500°C保温7小时,出炉空冷,在水温20°C中进行淬火,将挤压铸造成型的支架毛坯进行固熔时效(T6)热处理,把毛坯置于热处理炉中,随炉加温2小时至520土10°C,保温年8小时出炉,在水温约20°C中进行淬火;再进行150± 10°C X 6小时的时效处理,得到汽车用的铝合金发动机支架。该工艺制造的发动机支架铸件是实体取样测试,其宏观针孔度等级为一级(参照GB10851-89),抗拉强度大于330MPa,屈服强度l〇5MPa。
[〇〇52] 实施例3
[〇〇53] —■种儀销合金汽车发动机支架的挤压铸造制备方法,所述方法包括如下步骤:
[0054] (1)镁铝合金的原料组分的重量百分比为:4.5%Si,1.7%Fe,l.l%Ti,0.18%Cu,
0.02%]\111,13_5%]\%,211<0.1%,附<0.05%,?13<0_05%,311<0_05%,其余为八1。
[〇〇55] (2)将配置好的镁铝合金原料组分在烘箱中升温到336°C时,同时将坩埚熔化炉升温,在坩埚熔化炉底部撒上一层覆盖剂,将经过预热的镁铝合金原料组分加入坩埚熔化炉内;
[0〇56] (3)继续升温到55(TC时,开始通入氩气,氩气的流量为坩埚熔化炉溶剂的6.5%/
min;
[0〇57] ⑷待镁铝合金原料组分完全熔化后,继续升温到770-C,转入吊包保温,加入用量为镁铝合金1 • 8wt %的精炼剂,用钟罩把精炼剂压入距坩埚底约3〇〇麵高度,并作圆周搅拌,拌时捎带角度上下移动,对合金进行精炼1 •8小时,静置40分钟后,作刮片试验,铝液无气泡析出,除渣;
[0〇58] (5)捞取表面浮渣后,降温至66(TC,准备浇注;
[0059] (6)将一模两腔模具固定在350T卧式间接挤压铸造机的左右模架上,采用专用模具温控装置来控制模具温度,首先预热至175°C,然后在模具型腔内均匀喷上一层具有隔热、保温作用的脱模剂,涂层厚度10〜15微米,继续加热模具至375。(:。
[0060] (7)采用机械手料勺从保温炉向挤压铸造机料桶输送合金液,挤压铸造机冲头向模具型腔平稳推进合金液、快速增压凝固结晶,这时调节挤压铸造工艺参数为:挤压压力lOOMPa,保压时间45s,充型速度〇 • 5m/s,充型时间1-7s;取出铸件,得到汽车发动机支架毛坯;
[〇〇61] ⑶将汽车发动机支架毛坯置于热处理炉中,随炉加温至40(TC,保温3小时;
[0062] ⑶继续加热至600°C,保温9 • 5小时;
[〇〇63] (10)再降温至500°C保温3 • 8小时,出炉空冷,在水温20°C中进行淬火,
[〇〇64] 将挤压铸造成型的支架毛坯进行固熔时效(T6)热处理,把毛坯置于热处理炉中,
随炉加温2小时至520 ±20°C,保温年7小时出炉,在水温约20°C中进行淬火;再进行150±20°CX6小时的时效处理,得到汽车用的铝合金发动机支架。该工艺制造的发动机支架铸件是实体取样测试,其宏观针孔度等级为一级(参照GB10851-89),抗拉强度大于350MPa,屈服强度102MPa。
[0〇65]申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法,但本发明并不局限于上述详细方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (9)

1 •一种镁铝合金汽车发动机支架的挤压铸造制备方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:(1) 镁铝合金的原料组分的重量百分比为:3.5-5.5%Si,l〜2_5%Fe,0.5〜2%Ti且1<Fe/Ti<2,0.15〜0.25%Cu,0.01~0.05%Mn,10.2〜15.5%Mg,Zn<0.1%,Ni<0.05%,卩13<0.05%,311<0.05%,其余为八1;(2) 将配置好的镁铝合金原料组分在烘箱中升温到320〜345°C时,同时将坩埚熔化炉升温,在谢祸溶化炉底部撒上一层覆盖剂,将经过预热的镁错合金原料组分加入i甘祸溶化炉内;(3) 继续升温到5〇〇〜6〇〇°C时,开始通入氩气,氩气的流量为J:甘祸溶化炉溶剂的5〜8%/min;(4) 待镁铝合金原料组分完全熔化后,继续升温到760〜780°C,转入吊包保温,加入用量为镁铝合金1 • 8wt %的精炼剂,用钟罩把精炼剂压入距坩埚底300mra高度,并作圆周搅拌,对合金进行精炼1.5-2小时,静置30分钟后,除渣;(5) 捞取表面浮渣后,降温至650-670°C的浇铸温度,准备浇铸;(6) 汽车发动机固定支架铸件模具采用一模两腔对称分布形式,将模具固定在350T卧式间接挤压铸造机上,预热至160〜180°C,然后在模具型腔内均匀喷上一层具有隔热、保温作用的脱模剂,涂层厚度〜15微米,继续加热模具至375°C;(7) 采用机械手料勺从保温炉向挤压铸造机料桶输送合金液,挤压铸造机冲头向模具型腔平稳推进合金液、快速增压凝固结晶,调节挤压铸造工艺参数为:挤压压力lOOMPa,保压时间45s,充型速度〇.5m/s,充型时间l_7s;取出铸件,得到汽车发动机支架毛坯;⑶将汽车发动机支架毛坯置于热处理炉中,随炉加温至400°C,保温3小时;(9) 继续加热至600°C,保温9〜10小时;(10) 再降温至500°C保温4〜7小时,出炉空冷,在水温2〇°C中进行淬火;再进行15〇〜200 °C X 6小时的时效处理,得到铝合金汽车发动机支架。
2.根据权利要求1的铝合金汽车发动机支架的挤压铸造制备方法,其特征在于,步骤⑴所述镁铝合金的原料组分的重量百分比为:4.5%Si,l〜2%Fe,l〜3%Ti且l<Fe/Ti<2,0.15〜0.2%Cu,0.02%Mn,12〜15%Mg,Zn<0.1%,Ni<0.05%,Pb<0.05%,Sn<0.05%,其余为Al。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金汽车发动机支架的挤压铸造制备方法,其特征在于,步骤(1)所述镁铝合金的原料组分的重量百分比为:4.5 % Si,1 • 5 %Fe,1 % Ti,0.15 %〇1,0.02%]\^,13_5%1\%,211<0_1%,附<0.05%,?13<0_05%,311<0.05%,其余为八1。
4.根据权利要求1-3任一项所述的铝合金汽车发动机支架的挤压铸造制备方法,其特征在于,所述覆膜剂为NaCl和KC1的混合物。
5.根据权利要求1-4任一项所述的铝合金汽车发动机支架的挤压铸造制备方法,其特征在于,步骤(2)所述覆膜剂中NaCl和KC1的质量比为1:1。
6.根据权利要求1-5任一项所述的铝合金汽车发动机支架的挤压铸造制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述氩气的流量为坩埚熔化炉溶剂的5〜8%/min。
7.根据权利要求1_6任一项所述的铝合金汽车发动机支架的挤压铸造制备方法,其特征在于,步骤⑵所述浇铸温度为655°C。
8.根据权利女求1-7任一项所述的铝合金汽车发动机支架的挤压铸造制备方法,甘特征在于,步骤(9)所述保温的时间为1 〇小时。 〜
9 •根据权利要求1-8任一项所述的铝合金汽车发动机支架的挤压铸造制备方法,其特征在于,步骤(10)所述保温的时间为7小时。 '
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