CN107022705A

CN107022705A - 一种用于汽车板材的铝合金铸件及其铸造方法

Info

Publication number: CN107022705A
Application number: CN201710289486.9A
Authority: CN
Inventors: 蔡发华
Original assignee: Ma'anshan Changyu Machinery Equipment Co Ltd
Current assignee: Ma'anshan Changyu Machinery Equipment Co Ltd
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2017-04-27
Publication date: 2017-08-08

Abstract

本发明提供了一种用于汽车板材的铝合金铸件及其铸造方法，涉及金属铸造领域，所述铝合金铸件含有以下重量百分含量的组分：Mg 2.2‑4.5％、Si 1.5‑2.2％、Cu 1.2‑2.6％、Zn 0.3‑0.8％、Sc 0.04‑0.12％、Zr 0.05％‑0.15％、Ni 0.1‑0.5％、B 0.05‑0.15％、Ti 0.05‑0.15％，其余为Al和其他不可避免的杂质，应用本发明生产的铝合金铸件密度小，应用在汽车车身和轮毂上能够大大减少整车重量，减少燃油消耗，具有环保意义；抗冲击性较强、抗扭性能出色，能够提高整车的安全性能，发生碰撞时能减少乘客受伤的风险；在具备极高的机械强度的同时还有不错的韧性，后期车身发生变形后，可以通过钣金修复。

Description

一种用于汽车板材的铝合金铸件及其铸造方法

技术领域

本发明涉及铸件加工领域，具体涉及一种用于汽车板材的铝合金铸件及其铸造方法。

背景技术

铝合金是以铝为基体元素，然后加入一种或多种其他金属元素组成的合金，铝合金的密度低，强度比较高，而且具有优良的导电性、导热性和抗蚀性等，使得铝合金材料在各行业中得到了较为广泛的应用。

在轻量化金属中，镁合金密度虽比铝合金小，但镁锭成本较高，且零件制造过程中还有许多技术障碍，如缺少高温压铸合金和设计数据，表面处理技术粗劣，结合水平低等，所以目前在汽车上的使用量相当有限；而航空航天用的钛合金虽有高的机械强度，但制造工艺困难和制造成本昂贵，导致钛合金无法大批量的应用于汽车生产。由于铝合金在成本、制造技术、机械性能、可持续发展等方面综合性能好，因此铝合金是现在及将来汽车工业中的首选轻金属材料。

目前，铝合金在汽车领域的应用主要集中在发动机构件和轮毂的铸造，而与此同时，铝合金在汽车车身板材上的应用开始逐渐受到关注；其中，Al-Mg系合金因具有优异的挤压性能、相对高的强度和耐腐蚀性而成为车身、门板等壳体构件的主要选择，然而，在铸造过程中，铝合金组分、熔炼和处理工艺对板材性能都有重要影响，如何选择最优成分和最优工艺参数成为人们研究的重点。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于汽车板材的铝合金铸件及其铸造方法，使得所制成的铝合金铸件能够应用在汽车车身上，在具有极高强度的同时还具有不错的韧性。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种用于汽车板材的铝合金铸件，所述铝合金铸件含有以下重量百分含量的组分：Mg 2.2-4.5％、Si 1.5-2.2％、Cu 1.2-2.6％、Zn 0.3-0.8％、Sc 0.04-0.12％、Zr0.05-0.15％、Ni 0.1-0.5％、B 0.05-0.15％、Ti 0.05-0.15％，其余为Al和其他不可避免的杂质。

优选地，所述铝合金铸件含有以下重量百分含量的组分：Mg 3.2％、Si 1.8％、Cu1.8％、Zn 0.4％、Sc 0.1％、Zr 0.08％、Ni 0.3％、B 0.12％、Ti 0.1％，其余为Al和其他不可避免的杂质。

优选地，所述其他不可避免杂质的百分含量≤0.12％。

上述铝合金铸件的铸造方法包括以下步骤：

(1)将回炉料、铝镍合金和铝锭放入熔炼炉中，加热至730-750℃，再加入铝锌合金、铝锆合金、铝钪合金和铜块，升温至770-800℃，待完全溶化后即可得到合金液；

(2)将合金液进行均匀化搅拌，搅拌时间为5min，搅拌结束后，在炉底加入变质剂，经过旋转除气、搅拌后，控制铝液温度在700℃，将精炼剂分批喷入到合金液中，在氩气保护下，升温至750℃，开始精炼，精炼时间为10-15min，精炼结束后，拨开浮渣加入镁条，搅拌使之均匀，再加入0.2-0.5％的清渣剂，进行浅度搅拌，最后取样进行化学分析；

(3)化学分析合格后，通过合金液中的碳棒将干燥的氮气吹入到合金液中，吹气时间为10-15min，吹气结束后，通过陶瓷过滤网过滤清渣；

(4)将洁净的金属模具加热至200℃，在其内部均匀喷涂防火涂料，将合金液倒入模具中，控制合金液流速为3.5-6.5m/s，铸造压力为55-75Mpa，开始差压铸造，铸造结束后淬火，即可得到所述铝合金铸件。

优选地，所述步骤(2)中变质剂为铝钛硼合金。

优选地，所述步骤(2)中精炼剂为六氯乙烷。

(三)有益效果

本发明提供了一种用于汽车板材的铝合金铸件及其铸造方法，在铸造过程中，Ti以铝钛硼合金形式加入，钛与铝能形成TiAl₂相，成为结晶时的非自发核心，起细化铸造组织和焊缝组织的作用，使得本发明生产的铝合金铸件抗冲击性较强、抗扭性能出色，能够提高整车的安全性能，发生碰撞时能减少乘客受伤的风险；Sc和Zr的协同作用让本发明在具备极高的机械强度的同时还有不错的韧性，后期车身发生变形后，可以通过钣金修复；密度小，应用在汽车车身和轮毂上能够大大减少整车重量，减少燃油消耗，具有环保意义。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种用于汽车板材的铝合金铸件，该铝合金铸件含有以下重量百分含量的组分：Mg 3.2％、Si 1.8％、Cu 1.8％、Zn 0.4％、Sc 0.1％、Zr0.08％、Ni 0.3％、B 0.12％、Ti0.1％，其余为Al和其他不可避免的杂质，其中，其他不可避免杂质的百分含量应≤0.12％。

上述铝合金铸件的铸造方法包括以下步骤：

(2)将合金液进行均匀化搅拌，搅拌时间为5min，搅拌结束后，在炉底加入变质剂铝钛硼合金，经过旋转除气、搅拌后，控制铝液温度在700℃，将精炼剂六氯乙烷分批喷入到合金液中，在氩气保护下，升温至750℃，开始精炼，精炼时间为10-15min，精炼结束后，拨开浮渣加入镁条，搅拌使之均匀，再加入0.3％的清渣剂，进行浅度搅拌，最后取样进行化学分析；

(4)将洁净的金属模具加热至200℃，在其内部均匀喷涂防火涂料，将合金液倒入模具中，控制合金液流速为4m/s，铸造压力为65Mpa，开始差压铸造，铸造结束后淬火，即可得到所述铝合金铸件。

实施例2：

一种用于汽车板材的铝合金铸件，该铝合金铸件含有以下重量百分含量的组分：Mg 2.5％、Si 1.8％、Cu 1.5％、Zn 0.8％、Sc 0.04％、Zr0.1％、Ni 0.5％、B 0.07％、Ti0.08％，其余为Al和其他不可避免的杂质，其中，其他不可避免杂质的百分含量应≤0.12％。

上述铝合金铸件的铸造方法包括以下步骤：

(2)将合金液进行均匀化搅拌，搅拌时间为5min，搅拌结束后，在炉底加入变质剂铝钛硼合金，经过旋转除气、搅拌后，控制铝液温度在700℃，将精炼剂六氯乙烷分批喷入到合金液中，在氩气保护下，升温至750℃，开始精炼，精炼时间为10-15min，精炼结束后，拨开浮渣加入镁条，搅拌使之均匀，再加入0.5％的清渣剂，进行浅度搅拌，最后取样进行化学分析；

(4)将洁净的金属模具加热至200℃，在其内部均匀喷涂防火涂料，将合金液倒入模具中，控制合金液流速为3.5m/s，铸造压力为70Mpa，开始差压铸造，铸造结束后淬火，即可得到所述铝合金铸件。

实施例3：

一种用于汽车板材的铝合金铸件，该铝合金铸件含有以下重量百分含量的组分：Mg 4.5％、Si 1.8％、Cu 2％、Zn 0.3％、Sc 0.08％、Zr 0.05％、Ni 0.1％、B 0.15％、Ti0.15％，其余为Al和其他不可避免的杂质，其中，其他不可避免杂质的百分含量应≤0.12％。

上述铝合金铸件的铸造方法包括以下步骤：

(2)将合金液进行均匀化搅拌，搅拌时间为5min，搅拌结束后，在炉底加入变质剂铝钛硼合金，经过旋转除气、搅拌后，控制铝液温度在700℃，将精炼剂六氯乙烷分批喷入到合金液中，在氩气保护下，升温至750℃，开始精炼，精炼时间为10-15min，精炼结束后，拨开浮渣加入镁条，搅拌使之均匀，再加入0.2％的清渣剂，进行浅度搅拌，最后取样进行化学分析；

(4)将洁净的金属模具加热至200℃，在其内部均匀喷涂防火涂料，将合金液倒入模具中，控制合金液流速为6m/s，铸造压力为55Mpa，开始差压铸造，铸造结束后淬火，即可得到所述铝合金铸件。

实施例4：

一种用于汽车板材的铝合金铸件，该铝合金铸件含有以下重量百分含量的组分：Mg 4％、Si 1.8％、Cu 1.2％、Zn 0.5％、Sc 0.12％、Zr 0.15％、Ni 0.2％、B 0.05％、Ti0.05％，其余为Al和其他不可避免的杂质。

铸造方法与实施例1基本相同，不同之处在于，步骤(2)中加入清渣剂0.5％，步骤(4)中合金液流速为5.5m/s，铸造压力为75Mpa。

实施例5：

一种用于汽车板材的铝合金铸件，该铝合金铸件含有以下重量百分含量的组分：Mg 2.2％、Si 1.8％、Cu 2.6％、Zn 0.8％、Sc 0.1％、Zr0.13％、Ni 0.5％、B 0.12％、Ti0.1％，其余为Al和其他不可避免的杂质。

铸造方法与实施例1基本相同，不同之处在于，步骤(2)中加入清渣剂0.4％，步骤(4)中合金液流速为6.5m/s，铸造压力为75Mpa。

性能测试：

实施例1-5制成的铝合金铸件性能检测对比结果，如表1所示：

表1性能测试

综上，本发明实施例具有如下有益效果：密度较小，拉伸强度、0.2％屈服强度和平面应变断裂韧性高，有较大的拉伸率，各项机械性能可以满足汽车车身材质的要求。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种用于汽车板材的铝合金铸件，其特征在于，含有以下重量百分含量的组分：Mg2.2-4.5％、Si 1.5-2.2％、Cu 1.2-2.6％、Zn 0.3-0.8％、Sc 0.04-0.12％、Zr 0.05-0.15％、Ni 0.1-0.5％、B 0.05-0.15％、Ti 0.05-0.15％，其余为Al和其他不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的铝合金铸件，其特征在于，含有以下重量百分含量的组分：Mg3.2％、Si 1.8％、Cu 1.8％、Zn 0.4％、Sc 0.1％、Zr 0.08％、Ni 0.3％、B 0.12％、Ti0.1％，其余为Al和其他不可避免的杂质。

3.如权利要求1所述的铝合金铸件，其特征在于，所述其他不可避免杂质的百分含量≤0.12％。

4.如权利要求1-3中任一项所述的铝合金铸件的铸造方法，其特征在于，所述铸造方法包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的铝合金铸件，其特征在于，所述步骤(2)中的变质剂为铝钛硼合金。

6.如权利要求4所述的铝合金铸件，其特征在于，所述步骤(2)中精炼剂为六氯乙烷。