CN106868366A

CN106868366A - 一种汽车用镁合金变速箱结构支架的生产工艺

Info

Publication number: CN106868366A
Application number: CN201710078846.0A
Authority: CN
Inventors: 孙强; 张希笑; 马忠其; 陈锐; 王飞
Original assignee: SHANDONG YINGUANG YUYUAN LIGHT METAL PRECISION MOLDING Co Ltd
Current assignee: SHANDONG YINGUANG YUYUAN LIGHT METAL PRECISION MOLDING Co Ltd
Priority date: 2017-02-14
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2017-06-20

Abstract

本发明公开了一种汽车用镁合金变速箱结构支架，该汽车用镁合金变速箱结构支架的镁合金胚料组分及质量百分含量为：工业纯铝：7.00～ 10.00%，镧0.01~0.1%，铈0.05~0.1%,钕0.05~0.1%，其余为工业纯镁和不可避免的杂质；所述工业纯铝、工业纯镁的纯度在 99.5% 以上。本发明的有益效果是：采用铝、镧、铜、钕、镁合金，彻底解决镁合金缩裂的问题，使镁合金压铸产品的强度及可靠性更趣完美，并且在最终客户的装车试验中得到认可。

Description

一种汽车用镁合金变速箱结构支架的生产工艺

技术领域

本发明属于变速箱结构支架技术领域，具体涉及一种汽车用镁合金变速箱结构支架的生产工艺。

背景技术

现有技术中，汽车轻量化的需求在逐步增加，在汽车零部件领域目前很多钢结构件被铝合金取代，但仍不能满足轻量化的需求。

镁合金是一种比重低，重量为钢材的1/4、铝合金的2/3，但强度仅次于铝合金的材料，铸造性能好，回收成本低，属于绿色环保材料。

由于镁合金冷却快的特性，普通镁合金材料在压铸工艺中很难避免裂纹的出现，因此、采用普通镁合金技术生产的产品难以在受力结构件中得到应用。

目前，我国由于技术原因的限制，镁合金的发展缓慢，能够掌握核心技术的公司不多，特别是在镁合金变速箱结构支架的生产过程中，如何更好的生产工艺来制造镁合金变速箱结构支架，以成为急需解决的一道技术难题。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在镁合金缩裂的技术问题，提供一种汽车用镁合金变速箱结构支架的生产工艺，以克服现有技术的不足。

为了实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种汽车用镁合金变速箱结构支架，该汽车用镁合金变速箱结构支架的镁合金胚料组分及质量百分含量为：工业纯铝：7.00～ 10.00%，镧0.01~0.1%，铈0.05~0.1%,钕0.05~0.1%，其余为工业纯镁和不可避免的杂质；所述工业纯铝、工业纯镁的纯度在 99.5% 以上。

汽车用镁合金变速箱结构支架的制备工艺步骤为：

（1）. 熔炼，将上述镁合金胚料通过自动预热加料机加入到镁合金定量炉进行熔炼，控制预热温度为660℃，熔室保温温度为670-680℃，出料管温度为700℃；

（2）. 压铸、喷涂、水冷、切边，当镁液被抽到料管后快速加热到压铸需要的温度690℃，采用伊之密1650T镁合金专用实时控制高速压铸机，空压射速度为4.8~8M/S, 压射时间10秒，由ABB机器人取件、喷涂、水冷、切边四个工序的集成无人化生产；

（3）.追溯性标识，使用激光标记方法，精确记录零件的生产日期、班次和所用设备；

（4）. X光检测，追溯性标识完毕的铸件经去毛刺、CNC加工、清洗烘干后用缺陷软件自动识别系统，精确识别气孔的直径和气孔的面积再经裂纹检测、综合位置度检测，选出合格产品；

（5）. 包装储存，经X光检测选出合格产品，包装后入库储存。

所述熔炼和压铸工序，使用N2、SF6、Ar气体对整个过程中的镁液进行保护，压铸模具采用抽真空系统，排除模具内的空气，减少镁合金和空气的直接接触，从而减少稀土损失。

本发明采用全自动生产工艺，在一条生产线上实现从原材料的熔炼（镁合金定炉量，配备自动预热加料机，实现全自动化生产）—压铸（镁合金专用实时控制高速压铸机、ABB机器人等实现工序的集成无人化生产）—水冷—切边—追溯性标识（激光标记方法）—去毛刺—CNC加工—清洗烘干—检测（X光检测、缺陷软件自动识别、裂纹检测、综合位置度检测）—包装储存，实现镁合金变速箱支架的批量化生产；使用N2、SF6、Ar等气体对整个过程中的镁液进行保护，在压铸模具采用抽真空系统，排除模具内的空气，减少镁合金和空气的直接接触，从而减少稀土损失。

本发明的有益效果是：本发明一种镁合金变速箱支架，选用稀土镁合金材料MgAl4RE4-2，对成分进行精确控制，熔化过程中减少稀土损失，提高稀土利用率；发挥稀土镁合金结构件具有减重特性和阻尼性能好并具有很高的抗冲击韧性，满足汽车支架类结构部件的性能要求。

MgAl4RE4-2由于添加了多种稀土（镧、铈、钕），使其具有较强的抗腐蚀性和韧性，但是，由于每重复一次熔化稀土烧损率高达30%，这就造成连续生产的困难。如果直接重复熔化，就会造成产品成分严重偏差，质量波动不可控，因此精确的定量控制，符合工艺的温度和时间控制对减少材料损耗，节约生产成本减少能耗起着至关重要的作用。

本发明从熔炼、保温到注料系统，采用气体保护技术和真空控制系统，并通过分阶段温度和时间等参数的最优设置，实现了对合金成分的精确控制，最大限度减少稀土元素损失，利用率比原来提高20%。

具体实施方式

以下将采用具体实施例对本发明做出趣完美的解释，但是其并不作为对本发明创新精神的限制。

实施例1

本发明一种汽车用镁合金变速箱结构支架，该汽车用镁合金变速箱结构支架的镁合金胚料组分及质量百分含量为：工业纯铝：7.00%，镧0.1%，铈0.05%,钕0.1%，其余为工业纯镁和不可避免的杂质；所述工业纯铝、工业纯镁的纯度在 99.5% 以上。

本发明汽车用镁合金变速箱结构支架的制备工艺步骤为：

（1）. 熔炼，将上述镁合金胚料通过自动预热加料机加入到镁合金定量炉进行熔炼，控制预热温度为660℃，熔室温度为680℃，镁合熔炼炉出料管温度为700℃；

实施例2

根据实施例1，一种汽车用镁合金变速箱结构支架，该汽车用镁合金变速箱结构支架的镁合金胚料组分及质量百分含量为：工业纯铝：10.00%，镧0.01%，铈0.1%,钕0.05%，其余为工业纯镁和不可避免的杂质；所述工业纯铝、工业纯镁的纯度在 99.5% 以上。

汽车用镁合金变速箱结构支架的制备工艺步骤为：

（1）. 熔炼，将上述镁合金胚料通过自动预热加料机加入到镁合金定量炉进行熔炼，控制预热温度为660℃，熔室温度为670℃，镁合熔炼炉出料管温度为700℃；

实施例3

根据实施例1，一种汽车用镁合金变速箱结构支架，该汽车用镁合金变速箱结构支架的镁合金胚料组分及质量百分含量为：工业纯铝：8.00.00%，镧0.05%，铈0.08%,钕0.07%，其余为工业纯镁和不可避免的杂质；所述工业纯铝、工业纯镁的纯度在 99.5% 以上。

汽车用镁合金变速箱结构支架的制备工艺步骤为：

1）. 熔炼，将上述镁合金胚料通过自动预热加料机加入到镁合金定量炉进行熔炼，为减少高温对镁合金中稀土含量造成的烧伤，分段对镁合金熔化过程中的温度进行控制，熔室温度660℃，保温温度680℃，料管温度700℃，在整个连续熔化的过程中为降低稀土的烧损，使温度控制在680℃以下，当镁液被抽到料管后快速加热到压铸需要的温度690℃，压射时间10秒；

所述压铸时，模具预热温度为：170～210℃；铸造压力为：900bar。

发明工序的几个关键步骤主要包含：

1、熔炼部分：采用镁合金定量炉，配备自动预热加料机，可实现镁锭的自动预热、投料、自动注射，定量精度3%，泵料时间调整精度为0.01秒，泵式镁液温度±1℃，能够实现镁合金全自动化生产。

2、压铸/切边：采用伊之密1650T镁合金专用实时控制高速压铸机，空压射速度能达到8M/S,配备国际一流的ABB机器人实现取件、喷涂、水冷、切边等四个工序的集成无人化生产。

3、追溯性标识：使用国际先进的激光标记方法，精确记录到零件的生产日期、班次、所用设备。

4、X光检测：使用国内最先进的缺陷软件自动识别系统，能够精确识别气孔的直径和气孔的面积，为国内首创。

5、位置度检测：生产大批量的产品需要对产品的安装性能进行检测，位置度检测可快速实现，传统的三坐标检测需要1小时检测一件，我们的综合位置度检测设备可以实现60S的快速检测，并且能够对不合格的尺寸进行报警。

为减少高温对镁合金中稀土含量造成的烧伤，分段对镁合金熔化过程中的温度进行控制。熔室温度：660℃，保温温度：680℃，料管设置温度：700℃在整个连续熔化的过程中为降低稀土的烧损，使温度控制在680℃以下，当镁液被抽到料管后快速加热到压铸需要的温度。

使用N2、SF6、Ar等气体对整个过程中的镁液进行保护，在压铸模具采用抽真空系统，排除模具内的空气，减少镁合金和空气的直接接触，从而减少稀土损失。

本发明采用有限元分析软件对支架结构进行分析，确定支架结构的可行性，利用理论计算与模拟分析软件对模具浇注系统及压铸工艺参数进行设计优化；采用高真空压铸、型芯镀钛，保证了型芯表面硬度及表面不粘模。

通过对铸件采用X光探伤和裂纹检测方法，对支架类结构铸件质量进行检测，建立镁合金压铸件工艺质量检测与控制技术体系。

本发明采用特殊稀土镁合金，彻底解决镁合金缩裂的问题，使镁合金压铸产品的强度及可靠性更近一步，并且在最终客户的装车试验中得到认可。

现有技术的原型件为铝合金，重量为3.4kg，本发明改为镁合金压铸后，重量为2.2公斤，减轻了1.2kg。

本发明配料简单，工艺操作方便，采用铝、镧、铈、钕、镁合金，彻底解决镁合金缩裂的问题，使镁合金压铸产品的强度及可靠性更进一步，并且在最终客户的装车试验中得到认可。本产品原型件为铝合金，重量为3.4kg，本发明改为镁合金压铸后，重量为2.2公斤，减轻了1.2kg。

Claims

1.一种汽车用镁合金变速箱结构支架，其特征是该汽车用镁合金变速箱结构支架的镁合金胚料组分及质量百分含量为：工业纯铝：7.00～ 10.00%，镧0.01~0.1%，铈0.05~0.1%,钕0.05~0.1%，其余为工业纯镁和不可避免的杂质；所述工业纯铝、工业纯镁的纯度在99.5% 以上。

2.根据权利要求1所述的一种汽车用镁合金变速箱结构支架的生产工艺步骤为：

熔炼，将上述镁合金胚料通过自动预热加料机加入到镁合金定量炉进行熔炼，控制预热温度为660℃，熔室保温温度为670-680℃，出料管温度为700℃；

压铸、喷涂、水冷、切边，当镁液被抽到料管后快速加热到压铸需要的温度690℃，采用伊之密1650T镁合金专用实时控制高速压铸机，空压射速度为4.8~8M/S, 压射时间10秒，由ABB机器人取件、喷涂、水冷、切边四个工序的集成无人化生产；

X光检测，追溯性标识完毕的铸件经去毛刺、CNC加工、清洗烘干后用缺陷软件自动识别系统，精确识别气孔的直径和气孔的面积再经裂纹检测、综合位置度检测，选出合格产品；

包装储存，经X光检测选出合格产品，包装后入库储存。

3.根据权利要求2所述的一种汽车用镁合金变速箱结构支架的生产工艺为：其特征是所述熔炼和压铸工序，使用N2、SF6、Ar气体对整个过程中的镁液进行保护，压铸模具采用抽真空系统，排除模具内的空气，减少镁合金和空气的直接接触，从而减少稀土损失。