CN106756335A - 一种汽车空调管路用铸造铝材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车空调管路用铸造铝材料，由以下质量百分比的成分组成：Cu:≤0.1％；Si:≤0.3％；Mg:≤0.3％；Zn:3.0～5.0％；Fe:0.6～1.0％；Mn:≤1.4％；Ni:≤0.5％；Sn:≤0.2％；Pb:≤0.2％；Ti:≤0.3％；余量为Al。本发明在功能不变的情况下，对结构简单、规整的零件，也不需要切削加工的零件，减少铝合金中添加的Si、Cu含量，降低了材料的生产成本，同时可减少龟裂等外观质量问题，使零件耐腐蚀性变好；改用本发明铝合金材料后，可大大降低汽车空调管路零件的设计厚度及重量，符合轻量化、小型化、更好的性价比的发展趋势，特别适合新能源车的设计需求。

Description

一种汽车空调管路用铸造铝材料
技术领域
本发明涉及一种铸造铝合金材料，其用于汽车空调管路的零件上，特别是汽车空调管路上用来连接、固定接口的压板件。
背景技术
之前汽车空调管路上采用的压板是挤压铝合金型材，材料以K70A、6061、6063为主，以机加工为主要生产方式，零件生产过程有型材下料、车削、去毛刺、镗孔、钻孔、铣削、倒角、表面处理、检验、包装。生产过程长，材料浪费。
为降低产品成本，现有压板多改用铸造铝合金，材料以ADC12为主，以压铸机、模具为主要生产方式，铸造模具一模多腔，零件生产过程有铝锭熔化、压铸、除浇口、表面处理、检验、包装。铸造铝合金具有比强度高、流程短、成形能力强等优点，在汽车空调上应广泛采用。
实际上，汽车空调管路上采用的压板结构简单、形状规整，而铸造铝合金材料ADC12中的Si元素质量百分比9.6～12，其熔融的流动性高，更适合铸造结构复杂的产品，而K70A、ADC5中的Si元素质量百分比最高0.3、Cu元素质量百分比最高0.2，通过控制、调整化学元素的含量，如Mg、Mn、Fe、Zn，而制成的新材料，同样可以铸造，满足功能要求，且为我们提供了进一步降低材料生产成本的可能性，K70A的抗拉强度为275MPa，而ADC12的抗拉强度达到了319MPa，通过价值工程分析，在产品功能不变的前提下，进一步降低产品成本，可提高产品价值。
发明内容
发明目的：本发明以铸造铝合金材料ADC12、挤压铝合金型材K70A的化学成分为基础，通过控制、调整化学元素的含量，制成新材料，在产品功能不变的前提下，进一步降低产品成本，提高产品价值。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种汽车空调管路用铸造铝材料，由以下质量百分比的成分组成：Cu:≤0.1％；Si:≤0.3％；Mg:≤0.3％；Zn:3.0～5.0％；Fe:0.6～1.0％；Mn:≤1.4％；Ni:≤0.5％；Sn:≤0.2％；Pb:≤0.2％；Ti:≤0.3％；余量为Al。
Cu在铝合金中可以使铸件的机械性能抗拉强度、硬度等提高，切削性变好，在ADC12合金中Cu元素含量1.5～3.5％，K70A合金中Cu元素含量最高0.2％，ADC6合金中Cu元素含量最高0.1％，压板在铸造后，并不需要切削加工，且降低Cu含量可以使零件耐腐蚀性变好，因此，该新合金材料中Cu含量控制在最高0.1％。
Si是改善流动性的主要成分，ADC12中的Si元素含量9.6～12％，其熔融的流动性高，更适合铸造结构复杂的产品，但易发生龟裂等外观质量问题，K70A、ADC5中的Si元素含量最高0.3％，且压板结构简单、形状规整，因此，该新合金材料中Si含量控制在最高0.3％。
在材料中提高Zn的含量，能提高流动性，并且也将降低材料的生产成本，可以弥补Si元素减少带来的流动性变化，ADC12中的Zn元素含量最高1.0％，K70A合金中Zn元素含量3.9～4.4％，而本发明中Zn元素含量3.0～5.0％。
Fe在铝合金中能起到的作用主要为脱模，由于铝合金对模具的粘附作用强烈，当铁含量在0.6％以下时尤为强烈。当超过0.6％后，粘模现象便大为减轻。但Fe含量大于1.0％时，在铝液温度过低时容易和Mn、Si等元素结合生成金属化合物，形成硬点。故含Fe量控制在0.6～1.0％范围内对压铸是有好处的。
Mn是铝合金的重要元素，具有促进零件脱模的作用，并且能使铝合金中由Fe形成的片状或针状组织变为细密的晶体组织，减少Fe的有害影响，从而防止了材料的韧性和冲击抗力的下降，因此，本发明的材料的Mn元素含量最高1.4％。
为不增加材料的生产成本，新材料中Mg、Ni、Sn、Pb、Ti元素含量保持ADC12的要求相当。
本发明与现有技术相比，具备突出的实质性特点和显著的进步：
(1)在功能不变的情况下，对结构简单、规整的零件，也不需要切削加工的零件，减少铝合金中添加的Si、Cu元素含量，降低了材料的生产成本，同时可减少龟裂等外观质量问题，使零件耐腐蚀性变好。通过价值工程分析，在产品功能不变的前提下，进一步降低产品成本，提高产品价值；
(2)当前汽车空调管路上采用的压板设计厚度以10～13mm为主，改用本发明铝合金材料后，设计厚度降为7～8mm，大大减重，符合轻量化、小型化、更好的性价比的发展趋势，特别适合新能源车的设计需求。
具体实施方式：
本发明的一种汽车空调管路用铸造铝材料，由以下质量百分比的成分组成：Cu:≤0.1％；Si:≤0.3％；Mg:≤0.3％；Zn:3.0～5.0％；Fe:0.6～1.0％；Mn:≤1.4％；Ni:≤0.5％；Sn:≤0.2％；Pb:≤0.2％；Ti:≤0.3％；余量为Al。
Cu在铝合金中可以使铸件的机械性能抗拉强度、硬度等提高，切削性变好，在ADC12合金中Cu元素含量1.5～3.5％，K70A合金中Cu元素含量最高0.2％，ADC6合金中Cu元素含量最高0.1％，压板在铸造后，并不需要切削加工，且降低Cu含量可以使零件耐腐蚀性变好，因此，该新合金材料中Cu含量控制在最高0.1％。
Si是改善流动性的主要成分，ADC12中的Si元素含量9.6～12％，其熔融的流动性高，更适合铸造结构复杂的产品，但易发生硅裂、硅陷外观质量问题，K70A、ADC5中的Si元素含量最高0.3％，且压板结构简单、形状规整，因此，该新合金材料中Si含量控制在最高0.3％。
在材料中提高Zn的含量，能提高流动性，并且也将降低材料的生产成本，可以弥补Si元素减少带来的流动性变化，ADC12中的Zn元素含量最高1.0％，K70A合金中Zn元素含量3.9～4.4％，而本发明中Zn元素含量3.0～5.0％。
Fe在铝合金中能起到的作用主要为脱模，由于铝合金对模具的粘附作用强烈，当铁含量在0.6％以下时尤为强烈。当超过0.6％后，粘模现象便大为减轻。但Fe含量大于1.0％时，在铝液温度过低时容易和Mn、Si等元素结合生成金属化合物，形成硬点。故含Fe量控制在0.6～1.0％范围内对压铸是有好处的。
Mn是铝合金的重要元素，具有促进零件脱模的作用，并且能使铝合金中由Fe形成的片状或针状组织变为细密的晶体组织，减少Fe的有害影响，从而防止了材料的韧性和冲击抗力的下降，因此，本发明的材料的Mn元素含量最高1.4％。
为不增加材料的生产成本，新材料中Mg、Ni、Sn、Pb、Ti元素含量保持ADC12的要求相当。
以下为实施例：
实施例一
一种汽车空调管路用铸造铝材料，由以下质量百分比的成分组成：Cu:0.05％；Si:0.02％；Mg:0.22％；Zn:4.5％；Fe:0.95％；Mn:0.95％；Ni:0.002％；Sn:0.001％；Pb:≤0.2％；Ti:≤0.3％；余量为Al。
采用上述的铸造铝材料，产品表面裂纹减少，不易腐蚀，抗拉强度为240～280Mpa，硬度为60～85HV0.5，延伸率为3～12％。
实施例二
一种汽车空调管路用铸造铝材料，由以下质量百分比的成分组成：Cu:0.09％；Si:0.28％；Mg:0.007％；Zn:3.2％；Fe:0.85％；Mn:0.20％；Ni:0.002％；Sn:0.001％；Pb:≤0.2％；Ti:≤0.3％；余量为Al。
采用上述的铸造铝材料，产品表面裂纹减少，不易腐蚀，抗拉强度为240～260Mpa，硬度为60～75HV0.5，延伸率为3～9％。
实施例三
一种汽车空调管路用铸造铝材料，由以下质量百分比的成分组成：Cu:0.011％；Si:0.079％；Mg:0.007％；Zn:3.8％；Fe:0.65％；Mn:0.56％；Ni:0.002％；Sn:0.001％；Pb:≤0.2％；Ti:≤0.3％；余量为Al。
采用上述的铸造铝材料，产品表面裂纹减少，不易腐蚀，抗拉强度为240～250Mpa，硬度为60～70HV0.5，延伸率为3～11％。
下表所示是本发明实施例一和比较实施例的材料化学成分对比。
本发明实施例中，Cu、Si元素含量远低于比较实施例ADC12，降低了材料生产成本。
下表所示是本发明实施例一和比较实施例的产品机械性能对比。
机械性能 抗拉强度(MPa) 硬度(HV 0.5) 延伸率(％)
实施例一 240～280 60～85 3～12
实施例二 240～260 60～75 3～9
实施例三 240～250 60～70 3～11
比较实施例ADC12 240～320 70～90 3～6
本发明实施例中，产品抗拉强度和硬度略低于比较实施例ADC12，延伸率略高。
下表所示是本发明实施例一和比较实施例ADC12的产品零件厚度、零件重量对比。
零件厚度mm 零件重量Kg
实施例一 8 0.024
比较实施例ADC12 10 0.035
本发明实施例一相对于比较实施例ADC12的产品零件厚度减少20％，零件重量减少31％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种汽车空调管路用铸造铝材料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Cu:≤0.1％；Si:≤0.3％；Mg:≤0.3％；Zn:3.0～5.0％；Fe:0.6～1.0％；Mn:≤1.4％；Ni:≤0.5％；Sn:≤0.2％；Pb:≤0.2％；Ti:≤0.3％；余量为Al。
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