CN107470584A - 一种铝合金电机壳体的挤压铸造法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电机壳体铸造技术领域，公开了一种铝合金电机壳体的挤压铸造法，采用间接挤压铸造工艺，通过控制工艺条件达到最佳的铸造效果，研究了比压、浇注温度、模具温度对电机机壳铸件内外部质量、密度、组织结构、力学性能和气密性的影响，降低了缩松缩孔，晶粒组织圆整，力学性能优秀，制备得到的电机壳体尺寸精度高，表面无裂纹、冷隔、缩松，抗压强度大于240MPa，延伸率大于1.0%，硬度大于80HBW。

Description

一种铝合金电机壳体的挤压铸造法
技术领域
本发明属于电机壳体铸造技术领域，具体涉及一种铝合金电机壳体的挤压铸造法。
背景技术
由于节能减排的需求，电机壳体作为新能源汽车电机驱动系统的重要零部件,其材料由铝合金替代铸铁，不仅降低汽车自身重量,还改善了电机的散热效果。但是，常规铸造工艺下，铝合金电机壳体制件内部易产生缩松缩孔，制件气密性低，电机壳体，具有较小的拉深系数，由于多道次拉深后加工硬化剧烈，而零件在成形过程中不能进行退火去应力处理，内应力非常严重，应力释放后尺寸不稳定的问题相当突出。所以，要保证零件的精度要求，就必须采用合理的成形工艺，使零件成形后的内应力较小，回弹也较小。而该电机壳体的精度要求高，因此如何在保证产品精度的同时，提高性能的稳定性成为了电机壳体研究的重点与难点。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种铝合金电机壳体的挤压铸造法，采用间接挤压铸造工艺，其尺寸精度高，表面无裂纹、冷隔、缩松，抗压强度大于240MPa，延伸率大于1.0%，硬度大于80HBW。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种铝合金电机壳体的挤压铸造法，采用间接挤压铸造工艺，包括以下步骤：
（1）选用铝合金作为加工材质，各元素成分所占质量百分比为：硅占8.5-9.5%、铁占1.0-1.5%、铜占1.5-2.5%、锰占0.5-0.8%、镁占0.3-0.5%、镍占0.5-1.0%、锌占1.0-1.2%、锡占0.2-0.4%、钛占0.05-0.08%、铼占0.03-0.05%、剩余为铝；
（2）将铝、锰清洗干净后并烘干后加入到电炉中进行熔炼，完全熔化后搅拌均匀，待电炉升温至750℃后加入铁、铜、镁，850℃后加入剩余成分，待炉料全部熔化后，轻微搅拌，精炼时间为15-20分钟，精炼除气后，静置5-10分钟除渣；
（3）利用挤压杆快速将合金液推入内浇口，排除型腔内气体，然后以低速将合金液注入型腔，浇注温度设置在680-720℃之间，模具工作温度设置在260-280℃之间，比压为85-90MPa，保压时间为25-30秒。
作为对上述方案的进一步描述，所述铝合金各元素成分最优所占质量百分比为：硅占9.0%、铁占1.2%、铜占2.0%、锰占0.6%、镁占0.4%、镍占0.8%、锌占1.1%、锡占0.3%、钛占0.06%、铼占0.04%、剩余为铝。
作为对上述方案的进一步描述，电炉加热速度为500-550℃/小时。
作为对上述方案的进一步描述，模具型腔中，凹凸模间的间隙在0.1-0.2毫米之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）中低速挤压冲头速度为0.10-0.12米/秒。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有电机壳体性能稳定性不足的问题，本发明提供了一种铝合金电机壳体的挤压铸造法，采用间接挤压铸造工艺，通过控制工艺条件达到最佳的铸造效果，研究了比压、浇注温度、模具温度对电机机壳铸件内外部质量、密度、组织结构、力学性能和气密性的影响，降低了缩松缩孔，晶粒组织圆整，力学性能优秀，制备得到的电机壳体尺寸精度高，表面无裂纹、冷隔、缩松，抗压强度大于240MPa，延伸率大于1.0%，硬度大于80HBW。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种铝合金电机壳体的挤压铸造法，采用间接挤压铸造工艺，包括以下步骤：
（1）选用铝合金作为加工材质，各元素成分所占质量百分比为：硅占8.5%、铁占1.0%、铜占1.5%、锰占0.5%、镁占0.3%、镍占0.5%、锌占1.0%、锡占0.2%、钛占0.05%、铼占0.03%、剩余为铝；
（2）将铝、锰清洗干净后并烘干后加入到电炉中进行熔炼，完全熔化后搅拌均匀，待电炉升温至750℃后加入铁、铜、镁，850℃后加入剩余成分，待炉料全部熔化后，轻微搅拌，精炼时间为15分钟，精炼除气后，静置5分钟除渣；
（3）利用挤压杆快速将合金液推入内浇口，排除型腔内气体，然后以低速将合金液注入型腔，浇注温度设置在680-720℃之间，模具工作温度设置在260-280℃之间，比压为85MPa，保压时间为25秒。
作为对上述方案的进一步描述，所述铝合金各元素成分最优所占质量百分比为：硅占9.0%、铁占1.2%、铜占2.0%、锰占0.6%、镁占0.4%、镍占0.8%、锌占1.1%、锡占0.3%、钛占0.06%、铼占0.04%、剩余为铝。
作为对上述方案的进一步描述，电炉加热速度为500℃/小时。
作为对上述方案的进一步描述，模具型腔中，凹凸模间的间隙在0.1-0.2毫米之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）中低速挤压冲头速度为0.10米/秒。
实施例2
一种铝合金电机壳体的挤压铸造法，采用间接挤压铸造工艺，包括以下步骤：
（1）选用铝合金作为加工材质，各元素成分所占质量百分比为：硅占9.0%、铁占1.2%、铜占2.0%、锰占0.6%、镁占0.4%、镍占0.8%、锌占1.1%、锡占0.3%、钛占0.06%、铼占0.04%、剩余为铝；
（2）将铝、锰清洗干净后并烘干后加入到电炉中进行熔炼，完全熔化后搅拌均匀，待电炉升温至750℃后加入铁、铜、镁，850℃后加入剩余成分，待炉料全部熔化后，轻微搅拌，精炼时间为18分钟，精炼除气后，静置8分钟除渣；
（3）利用挤压杆快速将合金液推入内浇口，排除型腔内气体，然后以低速将合金液注入型腔，浇注温度设置在680-720℃之间，模具工作温度设置在260-280℃之间，比压为88MPa，保压时间为28秒。
作为对上述方案的进一步描述，所述铝合金各元素成分最优所占质量百分比为：硅占9.0%、铁占1.2%、铜占2.0%、锰占0.6%、镁占0.4%、镍占0.8%、锌占1.1%、锡占0.3%、钛占0.06%、铼占0.04%、剩余为铝。
作为对上述方案的进一步描述，电炉加热速度为530℃/小时。
作为对上述方案的进一步描述，模具型腔中，凹凸模间的间隙在0.1-0.2毫米之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）中低速挤压冲头速度为0.11米/秒。
实施例3
一种铝合金电机壳体的挤压铸造法，采用间接挤压铸造工艺，包括以下步骤：
（1）选用铝合金作为加工材质，各元素成分所占质量百分比为：硅占9.5%、铁占1.5%、铜占2.5%、锰占0.8%、镁占0.5%、镍占1.0%、锌占1.2%、锡占0.4%、钛占0.08%、铼占0.05%、剩余为铝；
（2）将铝、锰清洗干净后并烘干后加入到电炉中进行熔炼，完全熔化后搅拌均匀，待电炉升温至750℃后加入铁、铜、镁，850℃后加入剩余成分，待炉料全部熔化后，轻微搅拌，精炼时间为20分钟，精炼除气后，静置10分钟除渣；
（3）利用挤压杆快速将合金液推入内浇口，排除型腔内气体，然后以低速将合金液注入型腔，浇注温度设置在680-720℃之间，模具工作温度设置在260-280℃之间，比压为90MPa，保压时间为30秒。
作为对上述方案的进一步描述，所述铝合金各元素成分最优所占质量百分比为：硅占9.0%、铁占1.2%、铜占2.0%、锰占0.6%、镁占0.4%、镍占0.8%、锌占1.1%、锡占0.3%、钛占0.06%、铼占0.04%、剩余为铝。
作为对上述方案的进一步描述，电炉加热速度为550℃/小时。
作为对上述方案的进一步描述，模具型腔中，凹凸模间的间隙在0.1-0.2毫米之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）中低速挤压冲头速度为0.12米/秒。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，采用直接挤压铸造工艺进行加工，其余保持一致。
对比例2
与实施例2的区别仅在于，熔炼中将各成分统一加入，其余保持一致。
对比例3
与实施例3的区别仅在于，浇注温度设置在750-800℃之间，模具工作温度设置在300-310℃之间，比压为100MPa，保压时间为20℃，其余保持一致。
对比实验
分别使用实施例1-3和对比例1-3的方法加工制作铝合金电机壳体，同时以金属型铸造方法作为对照，制备同一尺寸大小电机壳体，对各组合金物理性能进行对比，并对制备得到的电机壳体进行性能测试，测试条件在25℃下进行，将比较测试结果记录如下表所示：
项目 硬度（HBW） 延伸率（%） 抗拉强度（MPa） 疲劳强度提高
实施例1 95 1.26 254 28%
实施例2 98 1.27 256 30%
实施例3 96 1.26 255 29%
对比例1 79 0.97 221 11%
对比例2 74 0.95 215 9%
对比例3 72 0.94 208 10%
对照组 73 0.92 202 对照
由此可见：本发明制备得到的电机壳体尺寸精度高，表面无裂纹、冷隔、缩松，抗压强度大于240MPa，延伸率大于1.0%，硬度大于80HBW。

Claims (5)

1.一种铝合金电机壳体的挤压铸造法，其特征在于，采用间接挤压铸造工艺，包括以下步骤：
（1）选用铝合金作为加工材质，各元素成分所占质量百分比为：硅占8.5-9.5%、铁占1.0-1.5%、铜占1.5-2.5%、锰占0.5-0.8%、镁占0.3-0.5%、镍占0.5-1.0%、锌占1.0-1.2%、锡占0.2-0.4%、钛占0.05-0.08%、铼占0.03-0.05%、剩余为铝；
（2）将铝、锰清洗干净后并烘干后加入到电炉中进行熔炼，完全熔化后搅拌均匀，待电炉升温至750℃后加入铁、铜、镁，850℃后加入剩余成分，待炉料全部熔化后，轻微搅拌，精炼时间为15-20分钟，精炼除气后，静置5-10分钟除渣；
（3）利用挤压杆快速将合金液推入内浇口，排除型腔内气体，然后以低速将合金液注入型腔，浇注温度设置在680-720℃之间，模具工作温度设置在260-280℃之间，比压为85-90MPa，保压时间为25-30秒。
2.如权利要求1所述一种铝合金电机壳体的挤压铸造法，其特征在于，所述铝合金各元素成分最优所占质量百分比为：硅占9.0%、铁占1.2%、铜占2.0%、锰占0.6%、镁占0.4%、镍占0.8%、锌占1.1%、锡占0.3%、钛占0.06%、铼占0.04%、剩余为铝。
3.如权利要求1所述一种铝合金电机壳体的挤压铸造法，其特征在于，电炉加热速度为500-550℃/小时。
4.如权利要求1所述一种铝合金电机壳体的挤压铸造法，其特征在于，模具型腔中，凹凸模间的间隙在0.1-0.2毫米之间。
5.如权利要求1所述一种铝合金电机壳体的挤压铸造法，其特征在于，步骤（3）中低速挤压冲头速度为0.10-0.12米/秒。
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